скорость резания и подача в чем различие

Скорость резания и подача

Сообщение об ошибке

СОДЕРЖАНИЕ

Скорость резания и подача

Скоростью резания называется путь, пройденный в 1 мин точкой на обрабатываемой поверхности по отношению к режущей кромке инструмента, или скорость главного движения, выраженная в м/мин.

При точении, сверлении, фрезеровании и других операциях, выполняемых на станках с вращательным главным движением, скорость резания определяется по формуле

1)

При строгании, протягивании и других операциях, выполняемых на станках с прямолинейным главным движением,

При шлифовании скорость резания измеряется в м/с определяется по формуле

Из уравнения (1) число оборотов шпинделя станка определяется по зависимости

Станки должны обрабатывать значительный диапазон диаметров заготовок или на них может быть применен большой диапазон диаметров инструмента при различных значениях скорости резания.

Следовательно, наименьшее и наибольшее числа оборотов шпинделя устанавливаются такими:

Одновременно на станках применяются и различные подачи S (инструмента или стола). Подачей называется путь перемещения инструмента за время одного оборота заготовки или инструмента на токарных, сверлильных станках. На фрезерных станках подачей называется перемещение заготовки, отнесенное к одному обороту фрезы, к величине поворота фрезы на 1 зуб, или в единицу времени, и обозначается: S_min – минутная подача (мм/мин), S_n – подача при повороте фрезы на 1 оборот; S_z – подача при повороте фрезы на 1 зуб. На шлифовальных станках применяется минутная подача стола с заготовкой или минутная подача шлифовального круга. Максимальные (S_max) и минимальные (S_min) величины подач устанавливаются по режимам резания.

Источник

Режимы резания при токарной обработке

При токарной обработке с заготовки за определенное число проходов снимается лишний металл, называемый припуском. В результате получается изделие заданной формы с требуемыми размерами и классом шероховатости поверхностей. В общем виде операция точения детали на токарном станке выглядит следующим образом: резец последовательно перемещается с заданной подачей вглубь металла вращающейся заготовки, при этом его режущая кромка за каждый оборот удаляет с заготовки заданную толщину металла.

Режимы резания при токарной обработке определяют на основании ряда технических показателей, среди которых самые значимые — это подача инструмента и частота вращения детали, закрепленной в шпинделе станка. Правильный выбор и применение режимов обработки гарантируют не только геометрическую точность и экономичность изготовления, но и сохранность детали, инструмента и оборудования, а также безопасность станочника.

Основные параметры

Одна из главных задач технологической подготовки производства при токарных работах — это определение рациональных режимов резания. При их расчете должны учитываться особенности обрабатываемого изделия и возможности станочного парка, а также наличие соответствующего инструмента, приспособлений и оснастки. Компоновка узлов и агрегатов токарного станка позволяет реализовать два определяющих вида движения, которые формируют заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (главное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). Поэтому основными технологическими параметрами для токарного оборудования являются:

Существует взаимовлияние режимов резания и основных элементов производственной экономики. Среди них самые значимые — это:

Понятие о режимах резания

Точение на предельных режимах повышает производительность токарного оборудования. Однако такая работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. существуют ограничения в виде предельной мощности главного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а также технологических параметров инструмента и оснастки.

Еще одним ограничением являются характеристики отдельных материалов. К примеру, титан и нержавеющая сталь для токарной обработки являются одними из наиболее сложных материалов и требуют особого подхода при определении параметров технологической операции.

При неправильном расчете или подборе технологических параметров работа на высоких скоростях может вызвать повышенную вибрацию и разбалансировку отдельных механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. Кроме этого повышается риск поломки инструмента и выхода из строя станка.

Глубина

Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он удаляется поэтапно за заданное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке носит название глубина резания и измеряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах этот параметр обозначают буквой t.

При операциях обточки она равна 1/2 разности диаметров перед и после обточки детали и вычисляется по формуле:

где t – глубина резания; D — диаметр заготовки; d – заданный диаметр детали.

При операциях подрезки — это размер слоя металла, удаляемого с торца заготовки за единичный проход резца, а при проточке и отрезке — глубина канавки.

В идеальном случае на удаление припуска требуется один проход резца. Но в реальности токарный процесс, как правило, включает в себя черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с повышенной точностью – и получистовой). При хороших характеристиках и форме заготовки обе эти операции выполняются за два-три прохода.

Подача

Подача при токарной обработке — это длина пути при поперечном перемещении режущей кромки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологической документации обозначают буквой S и подбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности главного привода, значения t, габаритов и физических свойств обрабатываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:

Производительность токарного оборудования напрямую связана с величиной подачи.

При операции точения подача на токарном станке должна устанавливаться на максимально возможное число, но с учетом технологических параметров станка и применяемого инструмента. При операциях по черновому точению она зависит от мощности главного привода и устойчивости детали. А при чистовом точении основным критерием является заданный класс шероховатость поверхности.

Скорость

Скорость резания при токарной обработке — это суммарная траектория режущей кромки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и подбирают по технологической документации или рассчитывают по формулам. В последнем случае расчет происходит в следующей последовательности:

Этот параметр является одной из основных характеристик производительности металлорежущего оборудования и напрямую влияет на эксплуатационные режимы работы токарного станка, износ инструмента и качество обрабатываемой поверхности.

Выбор режима на практике

Расчет режимов резания при токарной обработке производится специалистами отдела главного технолога предприятия или технологического бюро цеха. Полученные результаты заносят в операционную карту, в которой приводится последовательность этапов, перечень инструмента и режимы изготовления требуемой детали на конкретном токарном станке. Заводские и цеховые технологи рассчитывают параметры технологического процесса и выбирают соответствующие инструмент и оснастку, используя конструкторские чертежи, эмпирические формулы и табличные показатели из технологических справочников. Но на практике реальные условия точения могут отличаться от нормативных по следующим причинам:

Элементы резания при токарной обработке

Поэтому для уточнения расчетных технологических режимов применяют метод пробных проходов: точение небольших участков поверхности с подбором режимов и последующим замером геометрии и качества поверхности. Главные недостатки такой отладки технологического процесса — это возрастание трудозатрат и сверхнормативное использование производственных ресурсов. Поэтому его используют только в особых случаях:

При первом запуске в производство нового изделия, обрабатываемого на автоматизированном оборудовании, также производят пробное точение и подбирают вручную режимы резания. Токарный станок с ЧПУ выполняет все операции по программе, поэтому оператор не всегда может корректировать параметры его работы.

Кроме углеродистых сталей на токарном оборудовании обрабатывают такие металлы как легированная сталь, чугун, титан, сплавы алюминия, бронза и другие сплавы меди. Помимо этого, такую обработку используют для точения материалов с низкой температурой плавления и воспламенения, таких как пластики и дерево. При работе с пластмассами токарные станки чаще всего применяют при обработке деталей из фоторопласта, полистирола, полиуретана, оргстекла, текстолита, а также эпоксидных и карбомидовых композитов. Все перечисленные группы материалов имеют свои особенности расчета и практического применения режимов точения. Это хорошо видно на примере токарной обработки нержавейки — самого распространенного после углеродистой стали конструкционного материала.

Нержавеющая сталь характеризуется низкой теплопроводностью, вязкостью, коррозионной стойкостью, сохранением прочности и твердости при высоких температурах, а также неравномерным упрочнением. Кроме того, в состав некоторых сортов нержавеющей стали входят легирующие добавки повышенной твердости с абразивными характеристиками. Поэтому при работе с ней на практике применяют специальные режимы точения и методы охлаждения и смазки детали.

Обработка нержавейки ведется на повышенных оборотах при уменьшенной подаче. Высокая вязкость этого материала способствует созданию непрерывной вьющейся стружки.

Для решения этой проблемы применяют резцы со стружколомом. Для отвода тепла и смазки обрабатываемой поверхности в рабочую зону подается специальная СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на основе олеиновой кислоты. Это уменьшает нагрев заготовки и снижает износ резца. В последнее время все чаще применяют современные методы, которые также уменьшают износ инструмента: направление в рабочую зону ультразвуковых волн и подвод к металлу слаботочных импульсов.

Вычисление скорости резания

Время точения металла (tосн, основное время) — самая затратная составляющая в суммарном времени изготовления единичного изделия. Поэтому от скорости выполнения этой технологической операции напрямую зависит экономическая эффективность использования токарного оборудования. Правильный расчет скорости резания при токарной обработке важен не только с точки зрения стоимостных показателей производственной операции. Ошибки в расчете и применении этого параметра может привести не только к браку детали, но и к повреждению токарного оборудования, оснастки и инструмента. Далее приводится последовательность расчета этого показателя для самой распространенной операции — обточки цилиндрической поверхности.

Основные факторы, влияющие на скорость резания

Скорость резания v имеет размерность м/мин и в общем виде вычисляется по формуле:

где D — диаметр заготовки в мм; n — скорость шпинделя в об/мин.

Но на токарном оборудовании невозможно количественно задать v в качестве параметра управления. При работе на токарных станках предусмотрена регулировка только оборотов шпинделя и подачи инструмента, которые зависит не только от значения v, но и от ряда других факторов: материала детали, мощности главного привода, вида точения и характеристик режущего инструмента. Поэтому при расчете режимов в первую очередь определяют расчетные обороты шпинделя:

На основании полученного результата по таблицам справочной литературе выбирают соответствующее значение v, которое зависит глубины точения, подачи, материала, типа резца и вида операции.

Для расчета теоретической глубины резания t на основании чертежа определяют размерные характеристики детали и заготовки, а затем с учетом геометрических параметров инструмента вычисляют ее по формуле:

где D — диаметр заготовки; d – конечный диаметр детали.

После вычисления величины t по справочникам определяют табличное значение подачи S в мм/об. В справочных таблицах учтены: вид материала (различные стали, бронза, чугун, титан, алюминиевые сплавы), тип точения (черновое, чистовое), параметры резца и геометрия его подхода к обрабатываемой поверхности. Затем по технологическим таблицам на основании полученных величин t и S определяют vτ — табличное значение скорости резания.

Далее vτ должна быть скорректирована в соответствии с реальными условиями точения, к которым относят: период стойкости и технические параметры резца, прочностные характеристики материала, физическое состояние обрабатываемых поверхностей, геометрия резания.

Корректировка vт осуществляется с помощью группы поправочных коэффициентов:

где v_ут — уточненная скорость резания; K1 — коэффициент, зависящий от времени работы резца; K2, K4 — коэффициенты, зависящие от технических параметров резца; K3 — коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности; K4 — коэффициент, зависящий от материала резца; K5 — коэффициент, зависящий от геометрии обработки.

После расчета vут вычисляют уточненную скорость вращения шпинделя nут по следующей формуле:

Значение nут должно лежать в диапазоне паспортных скоростей главного привода станка, которые приведены в заводской документации токарного оборудования. Если полученная в результате расчетов nут не имеет точного соответствия в таблицах станка, то необходимо применить ближайшее самое меньшее число.

Формулы для токарной обработки

На последнем этапе рассчитывают фактическую скорость резания v_ф:

V_ф напрямую связана с мощностью главного двигателя станка. Поэтому она является основным параметром при выборе конкретного типа токарного станка для обработки требуемой детали.

Источник

Глубина резания, скорость резания и подача

Для того чтобы обрабатывать заготовку резанием и получать в результате этого обработанные поверхности той или иной детали, заготовка и применяемый режущий инструмент должны совершать определенные движения. Эти движения разделяются на основные (служащие для осуществления процесса резания) и вспомогательные (служащие для подготовки к процессу резания и для завершения операции). Основных движений два:

Глубина резания (t)—величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности. Глубина резания всегда перпендикулярна направлению движения подачи (см. также рис. 11 —14). При наружном продольном точении (рис. 16) она представляет собой полуразность между диаметром заготовки и диаметром обработанной поверхности, полученной после одного прохода:

Скорость резания υ — величина перемещения точки режущей кромки относительно поверхности в единицу времени в процессе осуществления движения резания*.

При токарной обработке, когда обрабатываемая заготовка вращается с частотой n об/мин, скорости резания в точках МК режущей кромки будет величиной переменной. Максимальная скорость:

где D — наибольший диаметр поверхности в мм.

* Скорость резания является функцией частоты вращения заготовки и скорости перемещения резца (подачи).

Если скорость будет известна, то легко определить частоту вращения:

При продольном точении скорость резания имеет постоянную величину на протяжении всего времени резания (если диаметр заготовки вдоль всей ее длины одинаков, а частота вращения неизменна). При подрезке торца, когда резец перемещается от периферии заготовки к центру, скорость резания при постоянной частоте вращения переменна. Она имеет наибольшее значение у периферии и равна нулю в центре (рис. 17). Переменной вдоль обработанной поверхности скорость резания будет и при отрезке (см. рис. 14). Однако в этих случаях учитывают максимальную скорость резания.

Подача s (точнее, скорость подачи) — величина перемещения режущей кромки относительно обработанной поверхности в единицу времени в направлении движения подачи. При токарной обработке может быть продольная подача, когда резец перемещается в направлении, параллельном оси заготовки (см. рис. 16); поперечная подача, когда резец перемещается в направлении, перпендикулярном оси заготовки (см. рис. 17), и наклонная подача — под углом к оси заготовки (например, при точении конической поверхности).

Различают подачу за один оборот заготовки, т. е. величину относительного перемещения резца за время одного оборота заготовки (из положения I резец переместился в положение II, рис. 16), и минутную подачу, т. е. величину относительного перемещения резца за 1 мин. Минутная подача обозначается S_м (мм/мин), а подача за одни оборот — s (мм/об). Между ними существует следующая зависимость:

Источник

Скорость резания и подача

ТОЧЕНИЕ. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Краткие методические указания

Цель занятия

Целью занятия является закрепление теоретического материала по теме «Общие сведения о резании материалов» и получение практических навыков в определении элементов резания.

Формульные зависимости, используемые для определения элементов резания по-школьному просты, поэтому основная задача занятия: не столько получить навыки решения, сколько «почувствовать» размерность и порядок величин, которыми придется оперировать. Четкие представления о размерности и примерных значениях глубины резания, подачи, скорости резания помогут в дальнейшем осуществлять самоконтроль при назначении режимов резания.

Порядок подготовки к занятию и работы на нем

А) Подготовка к занятию:

1. Изучить теорию вопроса, ознакомиться с данной методической разработкой.

2. Ответить на вопросы для самопроверки.

Б) Работа на занятии:

1. Контроль готовности к занятию.

2. Разбор примеров решения задач.

3. Решение вариантов.

4. Обсуждение полученных результатов.

Элементы режимов резания

Поверхности на обрабатываемых заготовках

При обработке резанием с заготовки, слой за слоем, срезается припуск на обработку. За первый проход режущего инструмента с заготовки срезается исходная поверхность. При этом на заготовке образуется новая поверхность. За второй проход с заготовки срезается очередной слой металла, исчезает поверхность, полученная при первом проходе, и образуется новая. Процедура повторяется, пока не будет удален весь припуск.

Поверхности на заготовке, срезаемые за каждый очередной проход инструмента – обрабатываемые поверхности.

Поверхности на заготовке, вновь образуемые во время очередного прохода инструмента – обработанные поверхности.

Промежуточную поверхность, временно существующую в процессе резания между обрабатываемой и обработанной поверхностями, принято называть поверхностью резания (рисунок 1).

Рисунок 1 – Поверхности на обрабатываемых заготовках при точении (а) и строгании (б)

Глубина резания

Чтобы срезать слой металла, лезвия инструмента должны проникнуть в металл на определенную глубину. Величину проникновения лезвий в металл заготовки во время каждого прохода называют глубиной резания. Ее принято обозначать буквой и выражать в миллиметрах.

Как правило, глубина резания определяется расстоянием между обрабатываемой и обработанной поверхностями (рисунок 1). При точении и расточке глубина резания определяется по формуле

, (1)

где – диаметр обрабатываемой (при точении) или обработанной (при расточке) поверхности;

– диаметр обработанной (при точении) или обрабатываемой (при расточке) поверхности.

Если припуск, оставленный на обработку снимается за два прохода инструмента, то каждый проход будет характеризоваться своим значением глубины резания.

Кинематика резания

Для организации процесса резания должно быть обеспечено относительное взаимное перемещение заготовки и режущего инструмента. Взаимосогласованность движений обеспечивается механизмами металлорежущих станков, реализующими два простейших движения – вращательное и поступательное. Сочетания и количественные соотношения этих движений определяют все известные виды обработки металлов резанием. Так при точении заготовке сообщается вращательное, а режущему инструменту – поступательное движение.

Движение, происходящее с наибольшей скоростью по сравнению с движениями других органов – главное движение резания . Остальные движения являются вспомогательными и определяют движения подачи .

При точении вращательное движение заготовки – главное движение резания, поступательное движение режущего инструмента – движение подачи. Последнее необходимо для обеспечения врезания лезвий инструмента в материал заготовки и отделения срезаемого слоя в виде стружки на всей обрабатываемой поверхности.

Сочетания исходных движений регламентированы системой принципиальных кинематических схем резания. Классификационный реестр содержит несколько сот принципиальных кинематических схем резания. На рисунке 2 в качестве примера показаны три простейшие кинематические схемы, когда в процессе резания действуют:

1) одно прямолинейное главное движение (рисунок 2,а);

2) два прямолинейных движения – главное движение и движение подачи (рисунок 2,б);

3) одно вращательное главное движение и одно прямолинейное движение подачи (рисунок 2,в).

Рисунок 2 – Принципиальные кинематические схемы

Скорость резания и подача

Реализация главного и вспомогательного движений требует их количественной оценки. Главное движение имеет наибольшую скорость и, значит, определяет направление и скорость деформации срезаемого слоя металла, направление схода стружки и ее форму.

Поэтому скорость главного движения является скоростью резания. Скорость резания обозначается буквой и выражается в м/мин. Скорость резания может сообщаться как инструменту так и обрабатываемой заготовке.

При точении главное движение является вращательным, а, следовательно, скорость резания количественно равна линейной скорости точек заготовки или инструмента, находящихся во взаимодействии

, (2)

где – диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

– частота вращения заготовки, об/мин.

Количественной оценкой движения подачи является отношение расстояния, пройденного точкой лезвия режущего инструмента в направлении движения подачи к числу циклов главного движения , численно выражаемое подачей. Так при точении подача – это расстояние, пройденное режущим инструментом в направлении подачи за один оборот заготовки. В этом случае подача обозначается буквой (или ) и выражается в мм/об.

В другом случае в зависимости от единицы измерения циклов главного движения подача может выражаться:

— в миллиметрах на зуб (мм/зуб), если устанавливается перемещение за поворот инструмента на один угловой шаг режущих зубьев ;

— в миллиметрах на двойной ход (мм/дв.ход), если перемещение соответствует одному двойному ходу инструмента .

При выполнении отдельных операций удобно задавать подачу в миллиметрах в минуту (минутная подача, ).

В рассматриваемом случае точения подача связана с минутной подачей простейшей зависимостью

, (3)

где – частота вращения заготовки (шпинделя станка), мм/об.

Источник