Величина подачи на токарном станке

Режимы резки при работе на токарном станке

На протяжении многих лет токарная обработка металлических и иных деталей остается одной из основных операций в металлургическом производстве. Со временем меняются технологии, на заводах внедряются современные станки с ЧПУ, однако суть остается неизменной – только грамотно выбранные параметры резания на агрегатах позволяют достичь нужного результата.

Виды и режимы работы токарных станков

Токарная работа на станках остается наиболее востребованным способом получения большинства изделий. Применение в этих целях более современных методов оправдано далеко не всегда ввиду их высокой стоимости.

Для получения различных деталей применяются те или иные токарные станки:

• с ЧПУ (числовым программным управлением), благодаря которым удается достичь наивысшего качества и высокой скорости обработки поверхностей заготовок. Точение на данных агрегатах осуществляется с точностью до микронных долей, что обеспечивается за счет тонкой компьютерной настройки необходимых параметров;
• лоботокарные, позволяющие вытачивать конические и цилиндрические детали нестандартных размеров;
• револьверно-токарные, служащие для точения элементов из калиброванных прутков;
• карусельно-токарные, используемые для создания заготовок больших диаметров;
• токарно-винторезные, которые служат по большей части для обработки деталей цилиндрической формы.

В зависимости от материала подбирается тот или иной режим резки при токарной обработке, включающий в себя совокупность таких важных параметров, как:

• вес изделия;
• глубина воздействия;
• допустимая скорость.

Все эти величины определяются специалистами с использованием нормативных документов и специализированных справочников. Прежде всего, следует внимательно изучить рекомендуемые в таблицах значения, чтобы выбрать оптимальные.

Режимы резания как при расточке внутренних диаметров, так и при обработке наружных поверхностей заготовок, должны назначаться с обязательным учетом возможностей агрегата и режущего инструмента. От правильности их выбора непосредственно зависит качество и скорость изготовления деталей.

При подборе характеристик операции резания важно определиться с выбором резака. Подбор осуществляется в зависимости от типа и материала исходной заготовки. Подачу резца назначают, исходя из необходимой скорости вращения шпинделя. Чем выше обороты, тем меньше должна быть ее величина. В противном случае металлическая деталь может перегреться и расплавиться.

Скорость резания при чистовой и черновой обработке различна. В последнем случае она несколько ниже, а подача, соответственно, выше. Чистовые проходы при резании осуществляются в режимах, обеспечивающих максимальную степень точности. Наиболее качественно эту операцию позволяют выполнить станки, оснащенные ЧПУ, имеющие бесчисленное множество эксплуатационных преимуществ.

Каждый раз затрачивать много времени на тщательное изучение немалого количества справочных таблиц, особенно в производственных условиях, когда необходимо успеть вовремя выполнить заказ, нецелесообразно. Какой бы токарный станок ни использовался при работе, все параметры резания взаимозависимы. При смене величины одного все остальные характеристики режимов резания, включая подачу и скорость, обязательно станут другими.

В связи с этим любая обработка осуществляется по специально разрабатываемым аналитическим и расчетным методикам. Все прописанные в нормативах параметры вычисляются посредством различных эмпирических формул. Точность обеспечивается благодаря известным характеристикам:

• величины подачи;
• частоты вращения шпинделя;
• мощности агрегата.

В отдельных случаях необходимо также учитывать ряд других величин, оказывающих влияние на обработку поверхностей изделий.

Современные предприятия для проведения данных вычислений применяют специальные программы. Работнику достаточно только ввести вручную известные характеристики, и на экране компьютера сразу отобразятся все искомые параметры. Использование программного обеспечения значительно экономит время и упрощает работу, как и оснащение производств станками с ЧПУ.

Скорость резания и ее расчет

Одним из наиболее важных показателей является скорость. Ее величина непосредственно зависит от выполняемых работ. На максимальных оборотах осуществляется обрезка торцов заготовок. Точение или сверление имеют другие требования к этому параметру.

Чтобы выбрать оптимальное значение скорости и сделать качественную обработку детали, следует учитывать:

• тип токарного инструмента;
• вид операции;
• материал заготовки.

Скорость резания для традиционных методов воздействия на детали можно определить, руководствуясь соответствующими таблицами из справочников. Но в условиях производства далеко не всегда целесообразно прибегать к такому варианту. Гораздо быстрее величину этого параметра вычислить по несложной формуле:

V – искомая скорость, м/мин;

D – максимальная величина диаметра используемой заготовки, мм;

n – количество оборотов детали за одну минуту, соответствующее частоте вращения шпинделя станка;

π – константа, равная 3,141526.

Отсюда видно, что скорость обработки прямо пропорциональна диаметру исходной заготовки. А чем он меньше, тем больше должна быть частота вращения.

При выборе и назначении того или иного режима работы токарного станка следует обязательно учитывать твердость резцов и материала детали. Например, при обработке твердосплавными резцами рекомендованное значение должно находиться в диапазоне 100–200 м/мин.

При известной величине из вышеуказанной формулы легко можно вычислить необходимую частоту резания.

Глубина обработки подбирается с учетом мощности привода и материала режущего инструмента. При появлении в процессе работы паразитных вибраций следует снизить скорость подачи резака.

Главные движения: скорость резания и подача при токарной обработке

И снова здравствуйте! Сегодня тема моего поста главные движения при токарной обработке такие как скорость резания и подача. Эти две составляющие режимов резания являются основополагающие при токарной обработке металла и других материалов.

Скорость резания и подача при токарной обработке.

Главное движение или скорость резания.

Если мы посмотрим на рисунок который приведен выше то увидим, что главное движение при токарной обработке тел вращения на токарном станке совершает именно заготовка. Она может вращаться как по часовой стрелке так и против. В основном как видим вращение направленно на резец, так как это обеспечивает срезание поверхностного слоя с заготовки и образования стружки.

Вращение заготовке придает шпиндель токарного станка и диапазон оборотов шпинделя (n) достаточно большой и может регулироваться в зависимости от диаметра детали ее материала и применяемого режущего инструмента. При точении в основном это токарные резцы различных видов и назначения.

Скорость резания при токарной обработке рассчитывается по формуле:

V — это само главное движение именуемое скорость резани.

П — это постоянная константа которая равняется 3,14

D — диаметр обрабатываемой детали (заготовки).

n — число оборотов шпинделя станка и зажатой в нем детали.

Движение подачи при токарной обработке.

Про движение подачи вы наверное уже поняли. ДА это перемещение режущего инструмента который закреплен в резцедержателе (для данного эскиза). Крепление резцов может быть и другим, но об этом позже 🙂 . Для осуществления подачи на токарном станке используется специальная кинематическая схема шестерен. Если это простое точение то тут не важна синхронизация вращения обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, но если вы решите нарезать резьбу то тут все будет по другому. Об этом поговорим в следующих статьях. Если не хотите пропустить их то подписывайтесь на обновления моего блога .

Формулы для расчета движения подачи на токарном станке выглядит по разному,ведь это может быть как подача на оборот так и минутная подача.

Подача на оборот — это расстояние которое проходит режущий инструмент в нашем случае резец за один оборот обрабатываемой детали. В зависимости от вида обработки определение может быть другим. Например при фрезеровании — это расстояние на которое перемещается заготовка относительно фрезы за один ее оборот.

Минутная подача — это расстояние которое проходит резец за одну минуту (что и логично из названия).

Скорость резания и подача. Заключение.

И так можно подвести итог. Сегодня мы с вами узнали про главные движения при токарной обработке такие как скорость резания и подача. Я не ставлю своей целью загрузить вас массой формул и тягомотных определений их вы можете найти в различных книгах про машиностроение и резание металлов, я хочу вам разъяснить основные понятия человеческим и понятным языком. Думаю у нас все получится 🙂 .

Расчет режимов резания при точении на токарных станках

На обработку точением на станках токарной группы приходится большинство технологических операций при обработке тел вращения. Для получения качественного результата при минимальных затратах рассчитываются и назначаются режимы резания.

Оптимальные режимы резания влияют на целостность и продолжительность работы режущего инструмента, а также на кинематические, динамические характеристики станков.

Характеристика режимов резания

Необходимые технологические параметры, используемые при токарной обработке металлов, берут свое начало в теории резания. Основные ее положения применяются конструкторами при проектировании режущих инструментов, металлорежущих станков и приспособлений.

Требуемые режимы обработки точением можно получить двумя способами. В первом случае режимы назначаются, для чего используются табличные данные. Данные регистрировались на протяжении длительного времени на разных этапах обработки различным инструментом.

Во втором случае режимы резания рассчитываются по эмпирическим формулам. Этот способ называется аналитическим методом. Считается, что аналитический метод дает более точные результаты в отличие от назначенных параметров.

На сегодняшний день разработчики программного обеспечения предлагают множество программ для расчета режимов обработки. Достаточно ввести в поля известные данные и программа самостоятельно выполнит расчеты и выдаст результат. Это значительно упрощает работу и снижает ее продолжительность.

Для изготовления детали с заданными размерами и необходимой чистотой поверхности необходим чертеж. На его основе разрабатывается технологический процесс обработки с подбором необходимого оборудования и инструмента.

Инструмент для точения: классификация

От качества и надежности токарных резцов в значительной степени зависит точность получаемых размеров и производительность обработки. Они должны обеспечивать:

• получение требуемой формы;
• размеры;
• качество поверхности;
• наибольшую производительность при минимальных силовых, а следовательно, энергетических затратах;
• технологичность в изготовлении;
• возможность восстановления режущих свойств;
• минимальный расход дорогостоящих инструментальных материалов.

Классифицировать токарные резцы можно по способу обработки:

• проходные;
• подрезные;
• отрезные;
• прорезные;
• галтельные;
• резьбовые;
• фасонные;
• расточные.

По материалу режущей части выделяют:

• инструментальные;
• быстрорежущие;
• твердосплавные:
  • однокарбидные (вольфрамовые);
  • двухкарбидные (титановольфрамовые);
  • трехкарбидные (титанотанталовольфрамовые);
• минералокерамические;
• алмазы.

По конструктивному исполнению токарные резцы бывают:

Выбор типа токарного резца зависит от типа обрабатываемой поверхности (наружная, внутренняя), твердости материала заготовки, типа обработки (черновая, получистовая, чистовая), геометрических параметров и материала режущей части, державки.

Схема расчета режимов

Расчет режимов резания при точении наружной цилиндрической поверхности по обыкновению ведут с определения удаляемого слоя. Глубина резания – это срезаемый слой металла за один рабочий проход. Определяется по формуле:

где D 1 – исходный размер, D 2 – получаемый размер.

Расчет глубины резания начинается после определения типа обработки. Черновым точением удаляется 60% припуска, свыше 2 мм. Получистовым точением удаляется 30% 1- 1,5 мм. А оставшиеся 10% 0,4- 0,8 мм остаются на чистовую обработку.

Подача – это расстояние, которое проходит инструмент за один оборот обрабатываемой заготовки. Для увеличения производительности подачи подбираются максимальными исходя из:

• твердости пластины;
• мощности привода;
• жесткости системы СПИД.

На машиностроительных предприятиях подачи назначаются из таблиц. Так, для чернового точения твердых материалов подача не превышает 1,5 мм/об, а для мягких материалов не более 2,4 мм/об. Для получистового точения подача не превышает 1,0 мм/об.

От чистового точения во многом зависит шероховатость поверхности, поэтому максимальным значением будет S max = 0.25 мм/об. При обработке изделий с ударными нагрузками назначенное значение подачи умножается на понижающий коэффициент 0,85.

Скорость резания при токарной обработке вычисляется по формуле:

где Сv – коэффициент, применяемый к обрабатываемому материалу заготовки и инструменту, 1 (x), 2 (y), 3 (m) – показатели степеней, Т – стойкость инструмента, Kv – поправочный коэффициент резания.

Kv зависит от:

• качества обрабатываемого материала;
• материала режущей пластины инструмента;
• поверхностного слоя заготовки.

После получения расчетного значения скорости резания определяется число оборотов шпинделя станка по формуле: n = (1000· V)/(π· D)

Полученное значение количества оборотов необходимо подобрать из стандартного ряда для станка, на котором производится обработка. Оно не должно отличаться от станочной сетки больше, чем на 5%. После чего производится уточнение скорости резания.

Далее, определяется эффективная мощность резания по формуле:

N э = (Pz · V)/(1020 · 60)

где Pz – тангенциальная сила резания, максимальная нагрузка при точении.

После определения необходимой мощности рассчитывается потребная мощность станка:

где µ – КПД станка, закладывается заводом-изготовителем.

Итоговое значение мощности должно быть меньше мощности электродвигателя главного движения. Это означает, что принятые и рассчитанные значения верны. В противном случае подачу и глубину резания необходимо уменьшить или подбирать станок необходимой мощности.

Учебные материалы

К основным элементам режима резания относят глубину, подачу и скорость резания. Рассмотрим схему резания при точении на примере обтачивания цилиндрической поверхности на токарном станке.

Глубина резания

t – глубина резания, величина снимаемого слоя металла, измеряемая перпендикулярно к обработанной поверхности и снимаемая за один проход режущего инструмента:

где D_заг – диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d – диаметр обработанной поверхности, мм;

Глубина резания t принимается обычно равной припуску. При чистовом проходе t должна быть не более 1…2 мм.

Рисунок 4.1 – Элементы резания и геометрия срезаемого слоя

Подача

Подача S – величина (путь) перемещения режущей кромки за один оборот обрабатываемой заготовки, либо за один ход заготовки или инструмента в направлении движения подачи, мм/об, мм/дв.ход.

Подачу назначают из условия обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности. Обычно работают на S_пр = (0,20…0,25) мм/об. Высокая чистота получается при работе на S_пр = 0,03…0,05 мм/об.

Эти параметры элементы режима резания t и S непосредственно влияют на размеры снимаемой стружки, так:

а – толщина срезаемого слоя, расстояние между двумя последовательными положениями главной режущей кромки за один оборот заготовки определяется а = S · sinφ;

в – ширина срезаемого слоя, расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания: в=t/ sinφ .

Заштрихованная площадь называется площадью поперечного сечения срезаемого слоя F:

F = t · S = a · b, мм 2 .

Скорость резания

V – скорость резания, путь перемещения обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей кромки резца в единицу времени, м/мин.

n – число оборотов заготовки/мин.

Если главное движение возвратно–поступательное, (например строгание), а скорости рабочего и холостого ходов различны, то скорость резания в м/мин находят по следующей зависимости

где L – расчетная длина хода инструмента;
m – число двойных ходов инструмента в мин;
К – коэффициент показывающий отношение скоростей рабочего и холостого ходов.

Для повышения производительности процесса обработки V резания должна быть наибольшей. Однако, скорость резания ограничивается стойкостью режущей кромки инструмента, т.е.

где Т – стойкость инструмента, т.е. способность сохранять в рабочем состоянии режущие кромки (до достижения критического критерия затупления h_зкр);

С_v – коэффициент учитывающий конкретные условия обработки: физико-механические свойства обрабатываемого материала, качество поверхности заготовки, углы резца, условия охлаждения и т.д.;

х_y и y_v – показатели степени при глубине резания t и подаче S, точно также как и С_v указаны в нормативных справочниках по резанию. Для определения оптимальной скорости резания нужен экономический анализ, необходимо выяснить, что выгоднее – повышение скорости резания или повышение стойкости инструмента. Например, расчетами или опытами выявлено, что при скоростях резания

Анализируя эти результаты можно отметить, что увеличение скорости резания на 25% приводит к снижению стойкости резца почти в три раза. Поэтому нужно учитывать, что по времени выгоднее – увеличение скорости или сохранение стойкости? В справочниках имеются рекомендуемые скорости резания V для данных конкретных условий обработки. При назначении V учитывают ее влияние на шероховатость поверхности, которая оказывает существенное влияние на износостойкость рабочих поверхностей детали, ее усталостную и коррозионную стойкость, а также на коэффициент полезного действия машин.

Шероховатость – один из показателей качества поверхности оценивается высотой, формой, направлением неровностей, включающая выступы и впадины на поверхности деталей, характеризующиеся малыми шагами т.е.

Она характеризуется тремя высотными параметрами R_a, R_r, R_max двумя шаговыми S_m, S и относительной опорной длиной t_р.

На шероховатость влияют режим резания, геометрия инструмента, вибрации, физико-механические свойства материала заготовки.

По современным представлениям сила трения F_т включает силу молекулярного взаимодействия контактирующих поверхностей и силу сопротивления их перемещению вследствие зацепления неровностей.

При благоприятном профиле износостойкость детали выше за счет меньшей величины контактных напряжений. Необходимо иметь ввиду, что усталостные разрушения вызываются знакопеременными нагрузками и трещины при этом развиваются с поверхности, причем в местах наиболее напряженных, т.е. во впадинах, где высокая степень пластического деформирования.

Следовательно скорость резания назначается таким образом, чтобы через определенное время (период стойкости Т) резец износился до значения критерия h₃. Так Т = 30…60 мин для резцов из быстрорежущей стали и Т_max = 90 мин – для резцов с напаянными твердыми сплавами.

Пример

Для определенных условий обработки на токарно-винторезном станке модели IК62 определим значения теоретической скорости резания V_т:

• – при точении проходным резцом, оснащенным напаянной пластиной из твердого сплава ВК8
• , м/мин;
• – при точении проходным резцом, оснащенным напаянной пластиной из твердого сплава Р18
• , м/мин.

Значения С_v = 5640 и 1500, m = 0,8, Х_v = 0,55 и У_v = 0,55 приняты из справочных нормативных материалов по резанию.

Необходимо отметить, что скорость резания не оказывает существенного влияния на шероховатость, как значение подачи.

По паспортным данным станка IК62 определяем фактическую скорость резания V_д.

Расчетная частота вращения шпинделя, пр (для V_т = 120 м/мин):

На станке V_т – теоретическая скорость резания для данных условий обработки, м/мин; D_з – диаметр заготовки, мм.

Машинное время обработки определяется по формуле

где l – длина заготовки, мм;

l₂ – длина перебега, по нормативным таблицам: для глубины резания

где d – диаметр, обработанной поверхности;

l₁ – длина врезания

где φ – главный угол в плане проходного резца, примем равным 60°.

S – продольная подача резца за один оборот заготовки. Теоретическое значение подачи S = 0,6 мм/об заменяем величиной ближайшей подачи, имеющейся на станке IК62, т.е. S = 0,61 мм/об.

Мощность Nр, затрачиваемую на процесс резания, при силе резания Рz = 300 кГ определяем по формуле

Необходимая мощность электродвигателя для выполнения заданного режима обработки

где η – коэффициент полезного действия (кпд), равный 0,75.

Коэффициент загрузки станка IК62 для указанной обработки, при мощности его электродвигателя N_ст = 10 кВт.

К параметрам процесса резания относят основное (технологическое) время обработки – время, затрачиваемое непосредственно на процесс изменения формы, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки.

При токарной обработке цилиндрической поверхности основное (машинное) время и элементы режима резания связаны зависимостью

где L_i = l + l₁ + l₂ – путь режущего инструмента относительно заготовки в направлении подачи ( l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l₁ = t·ctgφ – величина врезания резца, мм; l₂ = 1–3 мм выход резца (перебег)), i =H/t число рабочих ходов резца, необходимое для снятия материала, оставленного на обработку (Н – толщина удаляемого слоя металла, мм).

В целом штучное время состоит

где Т_в – вспомогательное время необходимое для выполнения действий, связанных с подготовкой к процессу резания (подвод и отвод инструмента, установка и снятие заготовки и т.д.);

Т_об – время обслуживания рабочего места, оборудования и инструмента в рабочем состоянии;

Т_п – время на отдых и естественные потребности, отнесенное к одной детали.