Режими різання та норми часу

 

Поняття про кінематику методів обробки та режими різання

Для здійснення процесу різання інструменту і заготовці необхідно надати певні скоординовані та взаємопов’язані рухи, сукупність яких утворює кінематику того чи іншого методу оброблення. Умовне зображення інструменту і заготовки в стадії обробітку, а також глибини різання, напрямку векторів швидкості різання та її складових в теорії різання металів називають кінематичними схемами методів різання.

В кінематиці різання розрізняють головний рух і рух подачі. Головним рухом є той, який забезпечує здійснення процесу різання та відбувається з найбільшою швидкістю. Рух подачі – допоміжний рух, який дозволяє здійснювати різання по усій поверхні деталі та створює умови непевного усування стружки. Швидкість подачі завжди менша від швидкості різання.

Для кількісної характеристики кінематичних рухів використовують

режими різання – це сукупність числових значень глибини різання, подачі, швидкості різання, а також сили різання і потужності різання. (У технології машинобудування крім цих основних параметрів до режимів різання відносять також геометричні параметри і стійкість різальної частини інструментів). Режими різання будуть раціональні, якщо досягають високих технологічних і техніко-економічних показників процесу.

Робочі режимні взаємозв'язані, тому не можна довільно змінювати значення одного з них, не змінюючи інші. При призначенні режимів треба враховувати можливості наявного обладнання та багатоваріантність цієї задачі, коли вимогам можуть задовольняти декілька варіантів. Оскільки прийняття рішення потребує врахування значної кількості чинників то для розрахунку режимів різання використовують метод поступового наближення. Задаючись попередніми значеннями параметрів їх коректують і уточнюють до отримання остаточних значень, які задовольняють усім вимогам до процесу.

Початковими умовами для призначення робочих режимів є вид і розміри оброблюваної поверхні, її стан і фізичні властивості, вимоги до якості після обробки, вид різального інструменту, його матеріал, розміри і геометрія, метод обробки і кінематика верстата.

Ефективність і якість виготовлення деталей машин, економічність технологічних процесів залежать від рівня раціональності процесів різанням, необхідними умовами яких є наступне:

а) оптимальна геометрія і якісне загострення інструменту;

б) технічно і економічно обґрунтовані подачі і швидкості різання;

в) кінематичні та динамічні можливості верстата.

 

9.4. Призначення та розрахунки режимів різання

 

На попередньому етапі встановлюють інтервали зміни робочих режимів, які задовольняють заданим умовам (стійкості інструменту, якості і точності оброблення, обмеження за жорсткістю і потужністю верстата, міцністю його елементів тощо); після цього уточняють режими в такій послідовності.

Гибина різання.

Глибини різання рівна припуску металу, який необхідно усунути з поверхні заготовки на операції. На викінчувальних операціях оброблення припуск приймають не більше 0,5 мм. На проміжних операціях припуск може лежати в межах 0,5... 5 мм. На перших, чорнових операціях обробки припуск може бути більше 5 мм.

Припуск менший, ніж 7 мм допускається зрізати за один прохід, тоді глибина різання дорівнює припуску. Щоб уникнути вібрацій технологічної системи припуск більший, ніж 7 мм зрізають за два або більше проходи, а глибина різання на кожному проході може бути однакова, або її зменшують на кожному наступному переході.

При обробці тіл обертання глибина різання, як правило, дорівнює половині різниці діаметрів обробної і обробленої поверхонь.

 

Осьова подача.

Подача – величина переміщення леза або заготовки в русі подачі, яка припадає на один цикл руху. Циклом може бути повний оберт заготовки чи інструменту, або робочий хід. У деяких методах обробки (стругання, довбання) циклом є подвійний хід інструменту, який включає прямий хід (робочий рух) і зворотний хід (неробочий рух); для таких методів подачу вказують на подвійний хід.

Величину подачі s_o, також визначають видом операції. На чистових і викінчувальних операціях механообробки використовують подачі s_o < 0,1 мм/об.; на проміжних операціях подачу вибирають у межах s = 0,1 – 0,4 мм/об.; підготовчі операції виконують з високими подачами, порядку 0,4 – 0,7 мм/об.

На важких і потужних верстатах можна працювати з глибинами різання до 30 мм і з подачами до 1,5 мм/об.

Після встановлення глибини різання можна попередньо вибрати подачу із співвідношення:

5 < t/ s_o < 10.

Якщо для операції висувають підвищені вимоги щодо якості обробленої поверхні, та обмежують режими, щоб виконати умову 8 < t / s_o < 10, а подачу вибирають у межах s = (0,1 – 0,125) t..

Якщо важливішим є продуктивність, використовують співвідношення 5 < t/ s_o < 7, за якого подача рівна s = (0,18 – 0,2) t, а продуктивність при тій же швидкості буде більшою.

Отже, згідно з такими рекомендаціями, вибравши глибину різання можна встановити інтервал зміни значень подач. Остаточно величину осьової подачі вибирають з цього ряду з урахуванням додаткових обмежень. Для чорнових операцій такими обмеженнями є міцність механізму подач верстата, міцність тримача різця, твердість і міцність пластини з твердого сплаву. Для чистових операцій обмеженнями служать допустима точність і сила різання та шорсткість поверхні. Для різних початкових умов та методів обробки осьову подачу s_o можна вибрати з таблиць, наведених у Додатку 1 для відповідного метода обробки [1].

 

Швидкість різання.

Попередньо швидкість різання v розраховують за формулою:

, м/хв.,

де значення коефіцієнта C_v і показників ступенів m, x, у необхідновибирати для відповідного методу обробки з таблиць, наведених в Додатках.

Для всіх методів оброблень стійкість Т вибирають згідно з рекомендаціями залежно від операції та інструментального матеріалу. Наприклад, твердосплавні різці для проміжних токарних операцій можуть мати стійкість в межах 30 – 45 хв.

Для стругання, де переміщення інструменту в русі різання лінійне швидкість різання визначають як для точіння.

За швидкістю різання визначають частоту обертанняшпинделя:

п = 1000 v /(πD), хв^-1.

де D – діаметр заготовки, що підлягає обробленню, або діаметр обертового мірного інструменту (свердла, зенкера тощо), мм.

Розрахункову частоту обертання шпинделя коректують з ряду значень, які може забезпечити коробка швидкостей. Вибране значення п повинно враховувати необхідну продуктивність оброблення і якість обробки.

 

Сила різання і потужність різання.

Головну складову сили різання Р_z визначають з емпіричної залежності:

, Н,

а потужність різання, необхідну для оброблення заготовки твердістю НВ з глибиною різання t і подачею s_о  розраховують з залежності:

, кВт.

Коефіцієнти та показники ступенів у наведених формулах визначаються для відповідного методу і заданих початкових умов з таблиць, наведених у Додатках 1-4.

Ефективну потужність, щовитрачається на оброблення заготовки, розраховують з залежності:

N _дв = N_e/η

де η ≈ 0,8 - коефіцієнт корисної дії механізму головного приводу верстата.

За ефективною потужністю різання підбирають моделі верстатів для кожної операції. Від вибору моделі верстата залежать ціна і площа, яку він займає та потужністю головного приводу N_д, що впливає на вартість силової енергії. Ці витрати враховуються в розрахунках техніко - економічної ефективності операції (Розділ 10).

Обертовий момент М_кр на шпинделі верстата в процесі оброблення визначається як

М_кр, = 5·10^-4 РD, ,, кН·м,

де D - діаметр обробної заготовки, мм.