ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Лекция 8.2. 

Аналитический и табличный способы расчета режима резания

1. Выбор подачи. Значение подачи выбирается в зависимости от вида и условий обработки (черновая или чистовая), глубины резания и диаметра обработки по формулам или таблицам рекомендуемых значений подач из соответствующей нормативно-справочной литературы. При этом обязательно учитываются технологические ограничения: · при черновой обработке подача на оборот (подача на зуб при фрезеровании) устанавливается с учетом жесткости технологической станочной системы, прочности заготовки, способа ее крепления, прочности и жесткости рабочей и крепежной частей режущего инструмента, прочности механизма подачи станка, а также установленной глубины резания; из всех подач, определяемых этими условиями, выбирается минимальная; · при чистовой обработке величину подачи необходимо согласовывать с заданной шероховатостью обработанной поверхности и квалитетом точности, учитывая при этом возможный прогиб детали под действием сил резания и погрешности геометрической формы обработанной поверхности; как правило, для всех способов чистовой обработки регламентируется подача на оборот инструмента или заготовки. Таблицы рекомендованных подач составлены для общих случаев, но в них приведены поправочные коэффициенты для конкретной операции (например, поправка на обрабатываемый материал и материал режущей части инструмента, на состояние обрабатываемой поверхности и др.). После выбора нормативной подачи производят проверочные расчеты. Например, подачу, выбранную для чернового точения с заданной глубиной резания, проверяют по прочности механизма подачи станка. При этом определяют для данного перехода силу подачи и сопоставляют ее с силой, допускаемой механизмом подачи станка, которая указывается в его паспорте: Количество таких проверок может быть несколько. Если выбранная подача не удовлетворяет условиям прочности или жесткости, необходимо ее понизить до допустимой. Следует отметить, что силу резания можно было бы уменьшить и уменьшением глубины резания, которая влияет на нее более значительно. Тем не менее, уменьшают именно подачу, так как при уменьшении глубины сразу появляется необходимость во втором проходе и возрастает время обработки. Кроме того, глубина резания только в малой степени влияет на изменение периода стойкости инструмента или допустимую скорость, тогда как при уменьшении подачи период стойкости или скорость  возрастают более существенно. Необходимо отметить, что на практике проверочные расчеты по формулам выполняются сравнительно редко ввиду их сложности. В случае необходимости используются таблицы предельно допустимых подач, приводимые в ряде справочников, выбирая из рекомендуемых ими минимальную. Если механизмом станка обеспечивается бесступенчатое регулирование подачи, для дальнейших расчетов принимается рекомендованное значение. В противном случае подача на оборот корректируется по паспортным данным станка. Принимается в качестве действительного ближайшее меньшее значение или большее, если оно не превышает рекомендованное, более чем на 5%. 2. Определение скорости резания и числа оборотов. По формулам рассчитывается скорость резания в зависимости от вида обработки: Затем по формуле n = 1000V/πDmax – рассчитывается число оборотов п, которое корректируется по станку только в меньшую сторону и принимается в качестве действительного (Dmax – максимальный диаметр соответствующей поверхности. Например, для растачивания – диаметр отверстия детали, для обтачивания – диаметр заготовки). После этого определяется действительная скорость резания. Если станок оснащен бесступенчатым регулированием числа оборотов шпинделя, принимается рекомендованное значение. Для операций фрезерования по формулам  S = Sz×z и Sмин = Sn = Szzn  определяют подачу на оборот и минутную подачу которую корректируют по паспортным данным коробки подач фрезерного станка (как правило, в меньшую сторону). Принятое значение Sмин используется для расчета действительной подачи на зуб фрезы: 3. При черновой обработке производится определение силы и мощности по степенным формулам: · при точении и фрезеровании – NP = PzVд / (1000·60), · при сверлении и рассверливании – Np = Mкрnд / 9750. Если окажется, что мощности электродвигателя станка, на котором должна производиться обработка, не достаточно (с учетом КПД станка), надо выбрать более мощный станок. Если это невозможно, необходимо уменьшить выбранные значения п (V) или S. Уменьшение п (V)  является более выгодным, так как машинное время будет такое же, как и при уменьшении S, но зато период стойкости инструмента  значительно возрастет. 4. Определение машинного (основного) времени. Машинное (основное) время тратится на непосредственное изменение размеров, формы, физико-химических свойств или внешнего вида обрабатываемой заготовки. Особенности расчета основного (машинного) времени обусловлены, главным образом,  определением расчетной длины обработки (рис. 8.1): Lр.х = l+lвр+lп+lпв, где l – длина обрабатываемой поверхности; lвр – величина врезания и lп – величина перебега инструмента. В некоторых случаях при обработке на автоматизированном оборудовании добавляется гарантированная величина lпв подвода инструмента с механической подачей. Для ручного подвода lпв = 0. Аналитический способ определения оптимальных режимов резания для каждой операции весьма трудоемок и в настоящее время реализуется преимущественно на ЭВМ. Табличный способ решения этой задачи появился ранее других способов в виде рекомендаций оптимальных с точки зрения опытных специалистов режимов резания. Анализ показал, что практически все предприятия в повседневной работе используют сборники нормативов. В этих сборниках эмпирические формулы, в том числе и нестепенные зависимости, представляются в виде таблиц, составленных для различных комбинаций обрабатываемого и инструментального материалов с учетом переменных, дополнительно влияющих на процесс резания. Принцип назначения режимов резания по таблицам тот же, что и при расчете по эмпирическим формулам, но более прост с точки зрения вычислительных процедур и более громоздок с точки зрения накопления и хранения информации, необходимой для выбора режима обработки, и недостаточно гибок при назначении режимов резания для новых или специфичных производственных условий. Использование на производстве для расчета режимов резания и норм времени с учетом централизованно разработанных нормативов позволяет значительно сократить разнобой в нормах и заработной плате и обеспечить приблизительно одинаковый уровень напряженности норм на различных предприятиях. Однако необходимо учитывать, что общемашиностроительные нормативы обеспечивают только предпосылки для установления норм равной напряженности, но не гарантируют их выполнение. Кроме того, на многих предприятиях применяется ряд специфических обрабатываемых материалов и режущих инструментов, в том числе и новых, что требует применение либо других методов назначения режимов резания, либо дополнительной разработки нормативов силами заводских лабораторий и нормативно-исследовательских бюро.

Текст для чтения вслух (Microsoft Edge) и с мобильных устройств

1. Выбор подачи. Значение подачи выбирается в зависимости от вида и условий обработки (черновая или чистовая), глубины резания и диаметра обработки по формулам или таблицам рекомендуемых значений подач из соответствующей нормативно-справочной литературы. При этом обязательно учитываются технологические ограничения:

· при черновой обработке подача на оборот (подача на зуб при фрезеровании) устанавливается с учетом жесткости технологической станочной системы, прочности заготовки, способа ее крепления, прочности и жесткости рабочей и крепежной частей режущего инструмента, прочности механизма подачи станка, а также установленной глубины резания; из всех подач, определяемых этими условиями, выбирается минимальная;

· при чистовой обработке величину подачи необходимо согласовывать с заданной шероховатостью обработанной поверхности и квалитетом точности, учитывая при этом возможный прогиб детали под действием сил резания и погрешности геометрической формы обработанной поверхности; как правило, для всех способов чистовой обработки регламентируется подача на оборот инструмента или заготовки.

Таблицы рекомендованных подач составлены для общих случаев, но в них приведены поправочные коэффициенты для конкретной операции (например, поправка на обрабатываемый материал и материал режущей части инструмента, на состояние обрабатываемой поверхности и др.).

После выбора нормативной подачи производят проверочные расчеты. Например, подачу, выбранную для чернового точения с заданной глубиной резания, проверяют по прочности механизма подачи станка. При этом определяют для данного перехода силу подачи и сопоставляют ее с силой, допускаемой механизмом подачи станка, которая указывается в его паспорте:

Количество таких проверок может быть несколько. Если выбранная подача не удовлетворяет условиям прочности или жесткости, необходимо ее понизить до допустимой.

Следует отметить, что силу резания можно было бы уменьшить и уменьшением глубины резания, которая влияет на нее более значительно. Тем не менее, уменьшают именно подачу, так как при уменьшении глубины сразу появляется необходимость во втором проходе и возрастает время обработки. Кроме того, глубина резания только в малой степени влияет на изменение периода стойкости инструмента или допустимую скорость, тогда как при уменьшении подачи период стойкости или скорость  возрастают более существенно.

Необходимо отметить, что на практике проверочные расчеты по формулам выполняются сравнительно редко ввиду их сложности. В случае необходимости используются таблицы предельно допустимых подач, приводимые в ряде справочников, выбирая из рекомендуемых ими минимальную.

Если механизмом станка обеспечивается бесступенчатое регулирование подачи, для дальнейших расчетов принимается рекомендованное значение. В противном случае подача на оборот корректируется по паспортным данным станка. Принимается в качестве действительного ближайшее меньшее значение или большее, если оно не превышает рекомендованное, более чем на 5%.

2. Определение скорости резания и числа оборотов. По формулам рассчитывается скорость резания в зависимости от вида обработки:

Затем по формуле n = 1000VDmax – рассчитывается число оборотов п, которое корректируется по станку только в меньшую сторону и принимается в качестве действительного (Dmax – максимальный диаметр соответствующей поверхности. Например, для растачивания – диаметр отверстия детали, для обтачивания – диаметр заготовки).

После этого определяется действительная скорость резания. Если станок оснащен бесступенчатым регулированием числа оборотов шпинделя, принимается рекомендованное значение. Для операций фрезерования по формулам  S = Sz×z и Sмин = Sn = Szzn  определяют подачу на оборот и минутную подачу которую корректируют по паспортным данным коробки подач фрезерного станка (как правило, в меньшую сторону). Принятое значение Sмин используется для расчета действительной подачи на зуб фрезы:

3. При черновой обработке производится определение силы и мощности по степенным формулам:

· при точении и фрезеровании – NP = PzVд / (1000·60),

· при сверлении и рассверливании – Np = Mкрnд / 9750.

Если окажется, что мощности электродвигателя станка, на котором должна производиться обработка, не достаточно (с учетом КПД станка), надо выбрать более мощный станок. Если это невозможно, необходимо уменьшить выбранные значения п (V) или S. Уменьшение п (V)  является более выгодным, так как машинное время будет такое же, как и при уменьшении S, но зато период стойкости инструмента  значительно возрастет.

4. Определение машинного (основного) времени. Машинное (основное) время тратится на непосредственное изменение размеров, формы, физико-химических свойств или внешнего вида обрабатываемой заготовки.

Особенности расчета основного (машинного) времени обусловлены, главным образом,  определением расчетной длины обработки (рис. 8.1):

Lр.х = l+lвр+lп+lпв,

где l – длина обрабатываемой поверхности; lвр – величина врезания и lп – величина перебега инструмента. В некоторых случаях при обработке на автоматизированном оборудовании добавляется гарантированная величина lпв подвода инструмента с механической подачей. Для ручного подвода lпв = 0.

Аналитический способ определения оптимальных режимов резания для каждой операции весьма трудоемок и в настоящее время реализуется преимущественно на ЭВМ. Табличный способ решения этой задачи появился ранее других способов в виде рекомендаций оптимальных с точки зрения опытных специалистов режимов резания. Анализ показал, что практически все предприятия в повседневной работе используют сборники нормативов. В этих сборниках эмпирические формулы, в том числе и нестепенные зависимости, представляются в виде таблиц, составленных для различных комбинаций обрабатываемого и инструментального материалов с учетом переменных, дополнительно влияющих на процесс резания. Принцип назначения режимов резания по таблицам тот же, что и при расчете по эмпирическим формулам, но более прост с точки зрения вычислительных процедур и более громоздок с точки зрения накопления и хранения информации, необходимой для выбора режима обработки, и недостаточно гибок при назначении режимов резания для новых или специфичных производственных условий.

Использование на производстве для расчета режимов резания и норм времени с учетом централизованно разработанных нормативов позволяет значительно сократить разнобой в нормах и заработной плате и обеспечить приблизительно одинаковый уровень напряженности норм на различных предприятиях. Однако необходимо учитывать, что общемашиностроительные нормативы обеспечивают только предпосылки для установления норм равной напряженности, но не гарантируют их выполнение. Кроме того, на многих предприятиях применяется ряд специфических обрабатываемых материалов и режущих инструментов, в том числе и новых, что требует применение либо других методов назначения режимов резания, либо дополнительной разработки нормативов силами заводских лабораторий и нормативно-исследовательских бюро.