Вибір режимів різання при одно і багато інструментальній обробці

Детальне розроблення технологічного процесу передбачає вибір різального інструмента (інструментів), визначення окремих елементів режиму різання та підбір оптимальної моделі (марки) верстата для кожного переходу певної операції маршруту оброблення.

Елементи режиму різання визначають аналітичним (розрахунковим) та табличним методами. У кваліфікаційній роботі виконується призначення (розрахунок) режимів різання аналітичним методом для однієї типової операції (точіння, свердління, розточування чи фрезерування). Ця операція, як правило, є першою у технологічному процесі.

Призначаючи елементи режиму різання, необхідно враховувати характер (стадію) оброблення, конструкцію і матеріал різальної частини вибраного інструмента, матеріал і стан заготовки, тип металорізального устаткування. Якщо режим різання розраховують (призначають) для заданого устаткування, необхідно також враховувати його стан (зокрема, характеристики точності, жорсткості тощо).

Нижче наведено загальну методику встановлення елементів режиму різання.

1. Кількість необхідних етапів оброблення (переходів) і їх вид

(чорновий, чистовий, одноразовий тощо) розраховують (призначають) відповідно до вимог до точності оброблюваної поверхні і точності використовуваної заготовки.

2. Вид, конструкцію і матеріал різальної частини інструмента вибирають залежно від виду оброблення, конфігурації оброблюваної деталі, етапу оброблення, характеру припуску, оброблюваного матеріалу тощо. Бажано вибирати інструмент, оснащений пластинами з твердого сплаву, якщо відсутні технологічні чи інші обмеження з їх застосування (наприклад, переривчасте оброблення жароміцних сталей, оброблення отворів малих діаметрів, недостатня частота обертання заготовки чи інструмента, невисока потужність верстата тощо).

Вибір конструкції інструмента, його геометричних параметрів, марки інструментального матеріалу залежно від виду, характеру й умов оброблення й оброблюваного матеріалу потрібно здійснювати за рекомендаціями спеціальної літератури.

3. Стійкість інструмента Т - це період роботи інструмента до затуплення, приведений до умов одноінструментного оброблення. Стійкість інструмента призначають відповідно до його виду, геометричних параметрів та умов роботи.

4. Глибину різання t при чорновому (попередньому) обробленні призначають якомога більшу, що дорівнює всьому припуску на оброблення чи більшій його частині; у разі чистового (кінцевого) оброблення - залежно від вимог точності розмірів і шорсткості обробленої поверхні. Загалом глибина різання для кожного етапу оброблення повинна забезпечувати:

- зняття похибок оброблення і дефектів поверхневого шару, які отримані на попередніх стадіях оброблення;

- компенсування похибок, які виникають на поточній стадії оброблення.

Для забезпечення цих вимог, вибір глибини різання для кожного етапу

здійснюється за відповідними залежностями (див. нижче).

5. Подачу ж для кожної стадії оброблення призначають з урахуванням розмірів оброблюваної поверхні, заданої точності і шорсткості, оброблюваного матеріалу і вибраної глибини різання. При чорновому й напівчистовому обробленні вибирають максимально можливу подачу, враховуючи жорсткість міцність системи ВПІД, потужність приводу верстата, міцність твердосплавної пластини й інші обмежувальні фактори. Якщо вибрана подача не задовольняє ц вимоги, необхідно встановлене значення подачі понизити до відповідної величини. У разі чистового й викінчувального оброблення подачу призначають за умови отримання необхідної шорсткості обробленої поверхні.

6. Швидкість різання v розраховують за емпіричними формулами, встановленими для кожного виду оброблення. Обчислена з використанням табличних даних швидкість різання враховує конкретні значення глибини різання подачі s і стійкості Т. За швидкістю різання необхідно визначити частоту обертання шпинделя n:

де d - оброблюваний діаметр чи діаметр різальної частини інструмента залежно від виду операції).

Розглянута методика встановлення (розрахунку) режимів різання характерна для одноінструментного оброблення.

У разі оброблення на верстатах з багатоінструментним оснащенням методика встановлення режимів різання дещо змінюється. На практиці можливі такі випадки багатоінструментного оброблення:

1) послідовним використанням низки інструментів, кожен з яких може працювати незалежно один від одного, з різною подачею й швидкістю різання. Після кожної зміни інструмента змінюють режими різання;

2) паралельним (чи паралельно-послідовним) використанням комплекту інструментів, кожен з яких працює з різними режимами різання (наприклад, у разі використання багатошпиндельних свердлильно-розточувальних агрегатних верстатів з індивідуальною подачею кожної моношпиндельної головки);

3) комплектом інструментів, які закріплені в одному чи декількох блоках (супортах, державках тощо). Інструменти, що встановлені в одному блоці, мають єдину подачу на оберт шпинделя верстата, але різну швидкість різання залежно від розміру оброблюваних поверхонь (чи розміру робочої частини). Тривалість роботи кожного інструмента в загальному випадку є різною і визначається розмірами й конфігурацією оброблюваної заготовки. Цей випадок характерний для багаторізцевих токарних напівавтоматів, токарно-револьверних і розточувальних верстатів тощо;

4) комплектом інструментів, закріплених у спільному блоці (головці), який має єдину хвилинну подачу, але працює з різними швидкостями. Тривалість роботи кожного інструмента є різною. Цей випадок характерний для багатошпиндельних свердлильних, розточувальних і поздовжньо-фрезерних верстатів.

Для першого й другого випадків розглянута вище методика встановлення режимів різання є повністю застосовуваною. Якщо подача й швидкість різання для різних інструментів (перший випадок) є близькими за своїми величинами, то, з огляду на продуктивність, часто буває вигідним проводити оброблення на одному постійному (середньому) режимі різання. У такому разі заощаджується час на зупинку і пуск верстата, перемикання подач і швидкостей обертання шпинделя.

Для третього випадку глибину різання й подачу встановлюють для кожного інструмента за тією самою методикою, що й для одноінструментного оброблення. Для кожного блока інструментів вибирають найменшу технологічно допустиму (лімітну) подачу. Ця подача обмежується зусиллям подачі, яке допускає механізм верстата, а також міцністю найслабшого в налагодженні інструмента чи міцністю оброблюваної заготовки. Під час чистового оброблення подача лімітується заданою шорсткістю поверхні. Вибір подачі здійснюється за відповідними нормативами. Її величину погоджують з паспортними даними верстата.

Далі розраховують швидкість різання. Для цього спочатку знаходять інструмент, котрий є лімітним за швидкістю різання. Зазвичай лімітними інструментами у багатоінструментних налагодженнях є інструменти, що обробляють ділянки найбільшого діаметра й найбільшої довжини, тобто працюють з максимальними подачею та швидкістю різання, і стійкість яких є найменшою. Для декількох лімітних інструментів знаходять коефіцієнт часу різання λ, який дорівнює відношенню шляху подачі l певного інструмента до

всього шляху подачі L інструментального блока (відношенню довжини різання l до довжини робочого ходу L робочого органа верстата):

λ = l / L

Далі визначають умовно-економічні стійкості лімітних інструментів:

T = λ

де - умовно-економічна стійкість інструментів технологічного

налагодження, хв.

Коли λ 0,7, вказаним коефіцієнтом можна знехтувати:

T =

Величину вибирають за нормативними таблицями. Ця величина враховує кількість інструментів у налагодженні, тип, розмір і матеріал кожного інструмента, ступінь рівномірності завантаження, а також матеріал оброблюваної заготовки.

За величиною стійкості Т для виділених лімітних інструментів знаходять за нормативами для заданих умов оброблення відповідні швидкості різання v. Фактично лімітним інструментом приймають той, у котрого знайдена

швидкість різання виявилася найменшою. За цією швидкістю розраховують частоту обертання шпинделя n [хв.] і коректують її за паспортними даними верстата. За знайденими режимами визначають сумарний момент різання й сумарну потужність різання, які порівнюють з паспортними даними верстата для встановленої частоти обертання шпинделя. За необхідності ці величини коректують за паспортом верстата, відповідно змінивши розраховані значення подачі й швидкості різання.

Для четвертого випадку спочатку для кожного інструмента налагодження призначають глибину різання t, а потім за нормативами - подачу на оберт шпинделя . Аналогічно до попереднього випадку виявляють інструменти, що є лімітними за швидкістю різання, і для них визначають умовну економічну стійкість Т фактично лімітного інструмента. За величиною Т для різних інструментів налагодження знаходять за нормативами відповідні швидкості різання v. Для окремих інструментів (наприклад, для розверток) швидкість різання визначають не за стійкістю, а залежно від вимог до точності й шорсткості оброблення. Далі розраховують частоти обертання інструментальних шпинделів n.

Значення хвилинних подач інструментів одержують за формулою

n

Хвилинну подачу багатошпиндельної головки приймають за найменшою величиною . Коректують значення n для різних шпинделів відповідно до

прийнятої величини за формулою

n =

Відповідно до знайдених значень п встановлюють фактичні швидкості різання.

Знаючи встановлені режими різання, знаходять сумарну осьову силу, сумарний момент і сумарну потужність різання. За цими величинами остаточно коректують режими різання відповідно до паспортних даних верстата.

7. Сила різання. Під силою різання зазвичай розуміють її головну складову і крутний момент на шпинделі верстата. У разі одночасної роботи декількох інструментів загальну силу різання визначають як сумарну силу різання, яка виникає під час роботи окремих інструментів.

Після визначення окремих елементів режиму різання необхідно

обчислити ефективну потужність різання , кВт під час роботи кожного інструмента, і за необхідності, сумарну потужність різання , у разі одночасної роботи кількох інструментів, об’єднаних у технологічне

налагодження. Залежність для розрахунку ефективної потужності різання . вибирають, враховуючи метод оброблення.

Фактична потужність різання , враховує коефіцієнт корисної дії (ККД) головного приводу верстата, який дорівнює η = 0,82 - 0, 87: