Вы уже пересмотрели кучу информации на тему расчёта режимов резания при точении? Видели эти научные труды, непонятные формулы и огромные таблицы? Да, конечно, режимы резания при точении не самая простая тема, но и не самая сложная. В данной статье мы не будем объяснять ненужные новичку нюансы и сконцентрируемся на самом главном, для того чтобы вы могли как можно быстрее приступить к работе, но при этом не сломать режущий инструмент.
Режимы резания для токарного ЧПУ станка и универсального станка любительского класса будут отличаться. В этой статье вы найдете полезную информацию для обоих случаев. Мы рассмотрим следующие вопросы:
- Влияние конструкции станка на выбор режимов резания при точении
- Типовые токарные резцы и особенности работы с ними
- Какие параметры входят в режимы резания при токарной обработке
- Пример расчёта режима резания при точении
Влияние конструкции станка на выбор режимов резания при точении.
Режимы резания при токарной обработке назначаются исходя из принципа: не слишком мало, чтобы резец мог резать и не зализывать материал, но и не слишком много, чтобы не перегрузить станок и сам резец. Ключевым параметром является вес станка и как следствие его жёсткость. Чтобы не вдаваться сильно в теорию, просто приведу несколько примеров:
- Советский токарный станок ДИП-300 (вес 4200 кг, мощность привода 14 кВт)
На данном оборудовании можно снимать практически любой слой материала при любой подаче – станок не почувствует разницы. В данном случае режимы резания на токарном станке будут ограничены только используемым инструментом (резцом). При использовании правильного резца данный станок может спокойно снимать с заготовки за один проход 5 мм на сторону (10 мм на диаметр)
- Китайский токарный станок WM-210 (вес 68 кг, мощность привода 0.85 кВт)
Назначение режимов резания при точении на данном станке должно быть максимально гуманным. Его малый вес, мощность, а также малое сечение зажимаемых резцов (всего 10х10мм) свидетельствует о том, что он предназначен для нежного поглаживания заготовки с максимальным съёмом за один проход не более 0.5 мм на сторону (1 мм на диаметр).
- Токарный станок с ЧПУ TAKISAWA LA-250 (вес 6200 кг, мощность привода 15 кВт)
Режимы резания при токарной обработке на станках с ЧПУ как правило всегда выше, так как большинство станков такого класса оснащены мощной системой подачи СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости), а также высоко оборотистыми шпинделями. Как правило обороты повышаются в 1.5 – 2 раза в сравнении с универсальными станками, при прочих равных параметрах.
Типовые токарные резцы и особенности работы с ними.
Расчёт режимов резания при точении будет зависеть не только от типа используемого оборудования, но и от режущего инструмента, устанавливаемого на станок.
Проходной резец:
Проходные резцы предназначены для обработки наружных поверхностей и подрезки торцов. Данные резцы обладают наибольшей жёсткостью и хорошо работают на высоких скоростях и подачах. Однако есть некоторая особенность, которую можно увидеть на рисунке. Резец с более тупым углом при вершине одинаково хорошо обрабатывает как торцы, так и наружные поверхности, а резец с более острым углом плохо показывает себя на подрезке торца, но при этом в состоянии выполнять поднутрения. Чем более тупой угол при вершине резца (90 и 80 градусов) тем на больших подачах сможет работать такой резец, в то время как для более острых резцов (55 и 35 градусов) подачу необходимо немного уменьшать, так как имеется вероятность скалывания вершины резца при высокой силе резания.
Канавочный или отрезной резец:
Резец с данной державкой может быть, как канавочным так и отрезным. Это будет зависеть от устанавливаемой пластины. Пластина с прямой режущей кромкой (нейтральная) больше подходит для обработки канавок, в то время как пластины с небольшим углом скоса (3-5 градуса), лучше подойдут для отрезки. Данные резцы хорошо режут вперед, но плохо работают при боковых нагрузках из-за недостаточной жёсткости. Ими допускается работать продольно, но только с небольшим съёмом материала, основное удаление припуска должно осуществляться поперечным движением к оси вращения детали. Режимы резания при точении таким резцом, как правило, немного меньше, чем при работе проходным резцом.
Расточной резец:
Расточной резец предназначен для обработки отверстий после предварительного рассверливания. Он может быть достаточно жёстким и может работать также эффективно, как и проходной резец, если его вылет из державки не превышает двух его диаметров. Но зачастую требуется растачивать более глубокие отверстия и в таком случае жёсткость резца снижается, а вместе с ней занижаются и режимы резания. При значительных вылетах резца (более 8 диаметров), обработка стали может стать невыполнимой, без применения специальных антивибрационных державок.
Какие параметры входят в режимы резания при токарной обработке.
Расчёт режимов резания при токарной обработке будет состоять из определения трёх параметров, представленных на рисунке:
- Скорость резания (V) или обороты (S).
Почему или? Потому что современные ЧПУ станки в состоянии работать с поддержанием постоянной скорости резания. То есть нам не обязательно вычислять обороты, а можно указать рекомендуемую скорость резания для того или иного материала и станок сам будет изменять обороты в процессе резания. При движении резца к оси вращения заготовки обороты будут расти, а при отходе на более крупный диаметр уменьшаться. При этом скорость движения режущей кромки относительно поверхности будет постоянной. Традиционно скорость резания измеряется в метрах в минуту. Ниже приведем рекомендуемые скорости резания, подобранные опытным путем:
Для резцов с напайками из ВК8, Т15К6:
- Цветные металлы 120-160 м/мин
- Стали 60-100 м/мин
Для резцов со сменными твердосплавными пластинками:
- Цветные металлы 180-220 м/мин
- Стали 120-160 м/мин
Для перевода рекомендуемой скорости резания в обороты применяют формулу:
где:
S – обороты шпинделя (об/мин)
V – скорость резания (м/мин)
D – диаметр обработки (мм)
- Величина съёма (P).
Определение режимов резания при точении подразумевает выбор глубины врезания резцом, или другими словами, величины съёма на сторону (на радиус). Данная величина будет зависеть от многих факторов:
- Жесткость станка. Чем тяжелее и соответственно жестче станок, тем больший слой материала допустимо на нем срезать. Усреднено можно снимать по 2 мм за проход. Для слабых и настольных станков этот параметр принимается 0.5-1 мм, в то время как для более тяжёлых и мощных допустимо 3-5 мм.
- Желаемое качество поверхности. Если есть необходимость получить хорошую поверхность с низкой шероховатостью, то на чистовой проход оставляют 0.1-0.5 мм на сторону. Для черновых обработок параметр выбирается исходя из жёсткости станка и возможностей резца.
- Тип резца. Нельзя расточным резцом срезать такой же большой слой, как проходным резцом. Расточные резцы обладают невысокой жёсткостью и при увеличении съёма начинают вибрировать и звенеть. Как правило, при расточке речь идёт о 0.5 — 1 мм на сторону, а при особо больших вылетах резца и его малой жёсткости 0.1 — 0.2 мм. Подбирается опытным путем, по звуку. Резец должен издавать ровный и приятный звук, но ни в коем случае не звон или дребезг.
- Геометрия режущей кромки. Чем более тупой угол заточки резца (пластины) и крупнее радиус при вершине (R 8 — 1.2) тем больший слой можно срезать данным резцом. Резцы с острой заточкой и малыми радиусами (R 0.2- 0.4) не любят больших съёмов и скалываются. Их применяют на чистовых операциях, где съём материала не превышает 0.5 мм.
- Подача (F).
В расчёт режимов резания при точении входит и параметр подачи. Это величина, на которую резец продвигается в материал за один оборот, проще говоря толщина стружки. Действуют все те же правила, что и при выборе величины съёма. Единственное, на что стоит обратить внимание, это недопустимость чрезмерного снижения подачи. При малой подаче режущая кромка резца перестает резать материал, а начинает его зализывать (давить), в результате чего происходит резкий нагрев режущей кромки и её скалывание.
Рекомендуемые диапазоны выбора подач, при различных операциях обработки:
- Подрезка торца 0.08 – 0.12 мм/об
- Наружная обработка черновая 0.12 – 0.2 мм/об
- Наружная обработка чистовая 0.08 – 0.15 мм/об
- Расточка жёстким резцом 0.1 – 0.16 мм/об
- Расточка слабым резцом 0.06 – 0.1 мм/об
- Обработка канавок 0.05 – 0.1 мм/об
- Отрезка 0.03 – 0.06 мм/об
Соответственно, если жесткость станка, требуемое качество поверхности, тип резца и геометрия режущей кромки позволяют, то подачу можно выбирать ближе к максимальной. Если же условия резания затруднены какими-либо факторами, то подачу следует выбирать ближе к нижним значениям.
Отдельно следует отметить выбор режимов резания при точении длинных заготовок без подпора центром задней бабки. Максимальный допустимый вылет детали из кулачков составляет 3-4 диаметра, при этом значения съёма и подачи нужно максимально уменьшать. Обрабатывать заготовки с вылетом более 4-5 диаметров без задней бабки рискованно и опасно.
Пример расчета режима резания при точении.
Исходные данные:
- станок 16к20
- необходимо проточить наружный диаметр с 44 мм до 40 мм на длину 60 мм с получением параметра шероховатости Ra6
- импортным проходным резцом с углом в плане 80 градусов и радиусом при вершине 0.6 мм
- обрабатываемый материал: сталь
Пояснения:
- Применяемый станок мощный и жесткий и не накладывает ограничений на подачу и величину съёма. Но он является универсальным и малооборотистым, со ступенчатым переключением оборотов и подач. Поэтому, величины расчётных значений будут округляться в сторону реально устанавливаемых на станке. Используемый резец импортный, с большим углом при вершине и не самым маленьким радиусом, что тоже позволяет выбирать режимы из верхних диапазонов. Попробуем подставить рекомендуемую скорость резания для обработки стали импортным резцом в формулу и посчитать обороты:
Поскольку станок с открытой рабочей зоной, слабой подачей СОЖ и коробкой скоростей, немного занизим полученное значение до 800 об/мин, оно и будет оптимальным.
- Довольно-таки высокий параметр шероховатости говорит нам о необходимости применения чистового прохода, несмотря на то, что удалить необходимый материал мы можем за один проход. Срезаемый слой материала на стонону составляет 2 мм, а под чистовой проход мы оставим 0.3 мм на сторону. Значит на черновом проходе мы будем снимать 1.7 мм, а на чистовом проходе 0.3 мм на сторону.
- Подачу выберем из наших рекомендаций близкой к максимальным значениям, так как станок и инструмент позволяют нам это сделать.
На черновой проход примем F = 0.175 мм/об, а на чистовой (для получения хорошей чистоты поверхности) возьмём F = 0.1 или 0.125 (подбирается экспериментально).
Результат расчёта режимов резания:
Обороты шпинделя S = 800 об/мин
Величина съёма P = 1.7 + 0.3 мм
Черновая подача F = 0.175 мм/об
Чистовая подача F = 0.1 – 0.125 мм/об
Наша статья подошла к концу. О режимах резания для фрезерного станка Вы можете почитать здесь: Расчёт режимов резания при фрезеровании
