Розрахунок режимів різання при точінні

Режим різання під час точіння складається з окремих елементів – глибини різання, подачі й швидкості різання.

Рисунок 3.1. Елементи режиму різання при точінні: 1 – заготовка;

2 – різець; D_Г – головний рух різання; S – рух подачі; t – глибина різання; s – подача; D і d – діаметри оброблюваної та обробленої поверхонь

 

Глибиною різання t (мм) (рис. 7.4) під час точіння називають відстань між оброблюваною та обробленою поверхнею, виміряну перпендикулярно до останньої:

 

, [мм] (3.1)

 

де D – діаметр оброблюваної поверхні, мм; d – діаметр обробленої поверхні, мм.

Граничні значення глибини різання (при знятті припуска за декілька проходів) приймаються відповідно табличних значень [22].

Подачею при точінні S є переміщення головного ріжучого ребра інструмента відносно обробленої поверхні в міліметрах за один оберт заготовки (мм/об).

При чорновому точінні подачу варто призначати мож­ливо більшою для досягнення максимальної продуктивності [22]. Після цього перевіряють подачу за лімітуючими факторами:

-знаходять максимальне значення подачі, що відповідає заданим параметрам шорсткості поверхні [22];

знаходять максимальну подачу, яку допускає міцність дер­жавки різця [22];

знаходять максимальну подачу, яку допускає жорсткість заго­товки [22].

Подача призначається за найменшим лімітуючим фактором, після чого значення подачі необхідно коригувати за паспортними даними верстата.

При чистовому точінні подачу призначають за рекомен­даціями [22].

Швидкістю різання при точінні V (м/хв) називається лінійна швидкість точки, розташованої на оброблюваній поверхні заготовки, відносно головного ріжучого ребра.

Швидкість різання розраховують за формулами:

- при зовнішньому поздовжньому і поперечному точінні та розточуванні:

 

, [м/хв] (3.2)

 

- при відрізанні, прорізанні канавок і фасонному точінні:

 

[м/хв] (3.3)

 

де С_v - коефіцієнт, що враховує умови обробки [22];

m, x, у - показники степеня [22];

T - період стійкості інструменту (при одноінструментальній обробці Т= 60 хв, при фасонному точінні Т- 120 хв) [22];

t - глибина різання, мм [22];

S - подача, мм/об [22];

K_v - узагальнений поправочний коефіцієнт, що враховує зміни умов обробки по відношенню до табличних.

 

, (3.4)

 

де K_mv - коефіцієнт, що враховує вплив матеріалу заготовки [22];

K_nv - коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки [22];

K_uv - коефіцієнт, що враховує матеріал інструменту [22];

K_φv, K_φ1v - коефіцієнти, що враховують головний та допоміжний кути в плані різця [22];

K_rv - коефіцієнт, що враховує радіус при вершині різця - враховується тільки для різців з швидкоріжучої сталі [22].

Після знаходження швидкості різання розраховують частоту обертання шпинделя:

 

. [об/хв] (3.5)

 

де V - швидкість різання, м/хв;

D – діаметр оброблюваної поверхні (для поперечного точіння, прорізування і відрізування - найбільший діаметр), мм.

 

Знайдене число обертів шпинделя замінюють найближчим з наявних на даному верстаті n_пр.

Враховуючи, прийняте число обертів шпинделя визначають фактичну швидкість різання:

 

. [м/хв] (3.6)

 

Після визначеня подачі, глибини різання та швидкості різання розраховують сили різання.

Складові сили різання (тангенціальна Р_Z,радіальна Р_Y, осьова Р_X при зовнішньому поздовжньому та поперечному точінні, розточуванні, відрізанні і фасонному точінні):

 

, [Н] (3.7)

 

де

t - глибина різання (при фасонному точіння довжина або ширина ріжучої кромки), мм;

С_р – постійна, яка залежить від властивостей матеріалу, що обробляється [22];

х_р, у_р, п_р - показники степеня, що показують вплив від­повідно глибини різання, подачі, швидкості різання на складові сили різання [22];

K_Р - поправочний коефіцієнт, що враховує зміни умов обробки по відношенню до табличних [22].

 

, (3.8)

 

Якщо визначена сила різання, то можна визначити потужність різання, яка потрібна для виконання процесу різання. Ця потужність називається "ефективною", тому що це та потужність, яка витрачаєть­ся на процес зрізання стружки і не включає витрати потужності на подолання сил тертя в механізмах верстата.

 

. [кBт] (3.9)

 

Вибраний режим різання повинен задовольняти умові

 

N_eф ≤ N_дв ∙η ∙ К_п (3.10)

де

N_дв - потужність електродвигуна обраного металоріжучого верстата, кВт;

η – ККД верстата, η ≈ 0,8;

К_п – коефіцієнт допустимого перевантаження електродвигуна, при короткочасному періоді різання (t ≤ 2 хв), К_п = 1.6.

Метою вибору оптимальних значень елементів режиму різання є забезпечення найбільшої продуктивності та необхідної якості обробленої поверхні.

При детальному аналізі процесу різання розглядають також номінальну площу зрізуваного шару f (мм²), яку обчислюють за формулою:

f = a ∙ b = t ∙ S, [мм²] (3.11)

 

де а – товщина зрізуваного шару, мм; b – ширина зрізуваного шару, мм. Товщина зрізуваного шару а (мм) – це відстань між двома послідовними положеннями головного ріжучого ребра за один оберт заготовки, виміряна перпендикулярно до ріжучого ребра:

a = S ∙sin φ. [мм] (3.12)

 

Ширина зрізуваного шару b (мм) – це відстань між оброблюваною та обробленою поверхнями, виміряна вздовж ріжучого ребра:

 

. [мм] (3.13)