Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Режимы и особенности токарной обработки металла

Резка металла: режимы резки металлов

Технологические процессы обработки металлов путем снятия стружки осуществляются режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев.

Для получения поверхности заданной формы заготовки и инструменты закрепляют на металлообрабатывающих станках, рабочие органы которых сообщают им движения нужной траектории с установленной скоростью и силой.

Определение рационального режима резания металла

Любой вид такой обработки, как резка металла, характеризуется режимом резания металлов, представляющим собой совокупность следующих основных элементов: скорость резания, глубина резания и подача .

Назначенный для обработки заготовки режим резания определяет основное технологическое время на ее обработку и соответственно производительность труда. Работа резания переходит в тепло. Со стружкой уходит 80 % тепла и более, остальное распределяется между резцом, заготовкой и окружающей средой. Под влиянием тепла изменяются структура и твердость поверхностных слоев резца и его режущая способность, изменяются также и свойства поверхностного слоя заготовки.

Режимы резания для каждого случая могут быть рассчитаны по эмпирическим формулам с учетом свойств обрабатываемого материала, установленной нормативами стойкости резца, его геометрии и применяемого охлаждения, а также с учетом точностных параметров обработанной заготовки, особенностей станочного оборудования и оснастки. Назначение режимов резания начинают с определения максимально допустимой глубины резания, затем определяют допустимую подачу и скорость резания.

Глубина резания — толщина снимаемого слоя металла за один проход (расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали).

Скорость резания — скорость инструмента или заготовки в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача — скорость в направлении движения подачи. Другими словами, это путь, пройденный в минуту точкой, лежащей на обрабатываемой поверхности относительно режущей кромки резца. Например, при точении скоростью резания называется скорость перемещения обрабатываемой заготовки относительно режущей кромки резца (окружная скорость).

Когда определена скорость резания, можно определить частоту вращения шпинделя (об/мин).

По рассчитанным силе резания и скорости резания определяют мощность , необходимую на резание.

В зависимости от условий резания стружка , снимаемая режущим инструментом в процессе резания материала, может быть элементной, скалывания, сливной и надлома.

Характер стружкообразования и деформации металла рассматривается обычно для конкретных случаев, в зависимости от условий резания; от химического состава и физико-механических свойств обрабатываемого металла, режима резания, геометрии режущей части инструмента, ориентации его режущих кромок относительно вектора скорости резания, смазывающе-охлаждающей жидкости и др. Деформация металла в разных зонах стружкообразования различна, причем она охватывает также и поверхностный слой обработанной детали, в результате чего он приобретает наклёп и возникают внутренние (остаточные) напряжения, что оказывает влияние на качество деталей в целом.

В результате превращения механической энергии, расходуемой при обработки металлов резаньем, в тепловую возникают тепловые источники (в зонах деформации срезаемого слоя, а также в зонах трения контактов инструмент — стружка и инструмент — деталь), влияющие на стойкость режущего инструмента (время работы между переточками до установленного критерия затупления) и качество поверхностного слоя обработанной детали. Тепловые явления вызывают изменение структуры и физико-механических свойств как срезаемого слоя металла, так и поверхностного слоя детали, а также структуры и твёрдости поверхностных слоев режущего инструмента.

Процесс теплообразования зависит также от условий резания. Скорость резания и обрабатываемость металлов резанием существенно влияют на температуру резания в зоне контакта стружки с передней поверхностью резца. Трение стружки и обрабатываемой детали о поверхности режущего инструмента, тепловые и электрические явления при обработке металлов резанием вызывают его изнашивание. Различают следующие виды износа : адгезионный, абразивно-механический, абразивно-химический, диффузионный, электродиффузионный. Характер изнашивания металлорежущего инструмента является одним из основных факторов, предопределяющих выбор оптимальной геометрии его режущей части. При выборе инструмента в зависимости от материала его режущей части и др. условий резания руководствуются тем или иным критерием износа.

Значительное влияние на обработку металов резанием оказывают активные смазочно-охлаждающие жидкости , при правильном подборе, а также при оптимальном способе подачи которых увеличивается стойкость режущего инструмента, повышается допускаемая скорость резания, улучшается качество поверхностного слоя и снижается шероховатость обработанных поверхностей, в особенности деталей из вязких жаропрочных и тугоплавких труднообрабатываемых сталей и сплавов.

Эффективность обработки металлов резанием определяется установлением рациональных режимов резания, учитывающих все влияющие факторы. Повышение производительности труда и уменьшение потерь металла (стружки) при обработки металлов резанием связано с расширением применения методов получения заготовок, форма и размеры которых максимально приближаются к готовым деталям. Это обеспечивает резкое сокращение (или исключение полностью) обдирочных (черновых) операций и приводит к преобладанию доли чистовых и отделочных операций в общем объёме обработки металлов резанием.

Дальнейшие направления развития обработки металлов резанием

К дальнейшим направлениям развития обработки металлов резанием можно отнести:

  • интенсификация процессов резания,
  • освоение обработки новых материалов,
  • повышение точности и качества обработки,
  • применение упрочняющих процессов.

Другие статьи по сходной тематике

Основные понятия о токарной обработке и токарных станках.

Стали марок AISI 409, 430, 439 — аналоги отечественных марок 08×13, 12×17 и 08×17Т

Гидравлические гильотинные ножницы, гильотинные ножницы с ЧПУ для раскроя и обработки листовых материалов.

Правила нанесения обозначений шероховатости поверхностей на чертежах

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

  • Индустрия 4.0
  • Мишиностроение
  • Автоматизация проектирования
  • Управление производством
  • Станки
  • Разное
  • Новости

Главная страница » Токарная обработка нержавеющей стали


Токарная обработка нержавеющей стали

Так как все нержавеющие стали обладают совершенно разной обрабатываемостью в силу разного химического состава, особенно хрома (Cr) и никеля (Ni), то и подходы к их обработке разные.

При обработке аустенитных сталей высокое содержание никеля (Ni) увеличивает прочность и повышает вероятность появление нароста. Также у супераустенитных сталей, где содержание никеля более 20%, для них обрабатываемость максимально низкая, смотрите график в прошлой статье.

ВАЖНО ЗНАТЬ И ПРИМЕНЯТЬ:

1. Выбираем как можно больший радиус при вершине пластины.

2. Обязательно используем СОЖ с точным направлением в зону резания и желательно под давлением, и чем выше давление, тем лучше. Так как обработка нержавейки и особенно аустенитных сталей приводит к выделению большого количества тепла. Это ключевой фактор, негативно влияющий на обработку, тепло не отводится и передается на инструмент.

3. Используем круглые пластины или небольшой главный угол в плане (45 град), чтобы уйти от проточин на пластине, равной глубине резания.

4. Используем острые кромки и/или позитивную геометрию с положительным передним углом, чтобы уменьшить нарост, снизить наклёп, уменьшить образование тепла. Аустенитная сталь особенно хорошо поддается наклёпу и появлению нароста. Есть особо острые серии пластин по нержавеющей стали.
Особенно позитивная геометрия важна при точении тонкостенных деталей, нежестко закрепленных деталей, длинных тонких валов и т.д.

5. Используем только специальные стружколомы и только предназначенные для нержавеющей стали, чтобы уйти от сливной стружки, которая наматывается на резец и выводит пластину из строя. Даже стружколомы общего назначения не берем, они не дают такого результата, как специальные стружколомы по нержавеющей стали.

6. Выбираем глубину резания по возможности превышающую толщину упрочненного слоя.

7. Используем пластины с покрытием для повышения термостойкости и износостойкости. При этом учитываем, что CVD-покрытия более толще и они значительно повышают стойкость инструмента, а также позволяют повысить режимы резания и таким образом производительность. Хотя они не такие острые и трудно поддаются заточке.
PVD-покрытия более тонкие, они обеспечивают острую кромку пластины и гладкость поверхности. Правда есть риск быстрого износа и выхода из строя пластины. Тем не менее PVD-покрытия часто используются для обработки аустенитных сталей.
При отделении нароста, образованного при обработке нержавеющей стали, он может вырвать часть покрытия и частички режущей кромки, и таким образом вывести пластину из строя. Гладкость покрытия снижает возможность нароста. Но покрытие необходимо в том числе и для повышения стойкости от абразивных частиц нержавеющей стали.

Читать еще:  Выбор оборудования для производства резиновой плитки

8. Берем пластины с высокой температурной стойкостью. Может повторюсь, но отвод тепла очень плохой у нержавеющих сталей особенно аустенитных, и это практически ключевой момент. Т.к. стружка не отводит тепло, и оно передается инструменту, нужно применять СОЖ, но направить СОЖ точно в зону резания не всегда получается, поэтому пластины, хорошо реагирующие на температурный шок, были бы весьма кстати.

9. Берем мелкозернистый твердый сплав с покрытием PVD для финишной обработки нержавеющей стали, чтобы получить высокую точность и низкую шероховатость поверхности. Данный сплав даст высокую прочность и стойкость острой режущей кромки. Данные пластины пойдут даже при прерывистом резании и с термическим шоком. Но всё в соответствии со здравым смыслом и рекомендациями каталога.

10. Также можно присмотреться к кермету с PVD-покрытием для чистовой обработки нержавеющей стали только в хороших условиях. Наблюдается меньшее налипание.

12. Берем отрезное лезвие с внутренними каналами для подвода СОЖ в зону резания, так как узкое место не дает возможность направить наружную подачу СОЖ точно в зону резания, и это здорово сказывается на стойкости отрезной пластины.

13. Есть рекомендация увеличить глубину резания и режимы резания до максимально возможных значений. Идея в том, что больший объем стружки будет поглощать больше тепла даже при учете низкой теплопроводности нержавеющего металла. Это снизит количество проходов, но приведет к наклёпу, плохой шероховатости и необходимы жесткие, мощные станки. Необходимо пробовать – возможно не всегда это возможно.

14. Используем СОЖ с содержанием масла в водомасляной эмульсии не менее 8-9% (обычно 3-4%). Многие даже пробуют олеиновую (жирную) кислоту применять и добиваются отличных результатов.

15. Помним, что инструмент должен противостоять воздействию температур, химическому, адгезионному и абразивному износу. Поэтому выбираем пластину, имеющую геометрию (острую кромку, стружколом и т.д.), сплав и покрытие только по нержавеющей стали и с лучшим сочетанием всех этих составляющих.

16. Можно использовать разную глубину резания для равномерного износа пластин.

17. Иногда стоит провести предварительную термическую обработку нержавеющих заготовок для выравнивания структуры, если это допустимо.

Используя данные меры возможно добиться повышения скорости и подачи токарной обработки нержавеющих сталей и тем самым повысить производительность. Стараемся применить комплексно все эти рекомендации и таким образом повысить не только производительность, но и стойкость инструментов.

При обработке дуплексных нержавеющих сталей необходимо использовать резцы с внутренним подводом СОЖ под высоким давлением – это позволит снизить температуру, дробить стружку и быстро отводить её.
В феритных, мартенситных содержание никеля меньше, а хрома больше, повышение хрома ведет к увеличению прочности и большей абразивности, что ведет к быстрому износу пластин, учитываем этот фактор используем износостойкие покрытия.

Режимы резания токарной обработки нержавеющей стали

При выборе режимов резания стоит опираться на данные каталога конкретно подобранной пластины, но необходимо учитывать желаемую стойкость инструмента. Как правило в каталогах указаны максимальные значения режимов резания, соответствующие максимальной производительности, но также и минимальной стойкости.

Кроме того, режимы сильно зависят от реальных производственных условий, жесткости системы и т.д., поэтому оптимальные режимы необходимо подбирать индивидуально под каждый случай отдельно.

Режимы также отличаются для разной заточки, разной геометрии, поэтому первоисточником является каталог конкретного инструмента. Хотя для примера можно привести следующие варианты режимов резания, в качестве справки.

Токарная обработка – популярный способ эффективной обработки металла

Токарная обработка представляет собой одну из востребованных методик обработки металлических изделий, которая предполагает удаление с них лишнего слоя. При этом на выходе деталь имеет требуемые размеры, форму и шероховатость поверхности.

1 Токарная обработка металла – общие сведения

Процедура выполняется на специальных станках, которые при помощи сверл, резцов и иных режущих приспособлений срезают на заданную величину металлический слой с заготовки. Вращение детали, подвергаемой обработке, принято именовать главным движением. А движением подачи называют постоянное перемещение инструмента, которое обеспечивает непрерывность резки изделия до запланированных параметров.

За счет того что оборудование для токарных работ может выполнять различные сочетания указанных движений, на нем есть возможность производить эффективную обработку фасонных, цилиндрических, резьбовых, конических и прочих поверхностей.

К таковым, в частности, относят:

  • гайки;
  • втулки;
  • зубчатые колеса;
  • муфты;
  • шкивы;
  • валы;
  • кольца.

Также токарные станки позволяют выполнять:

  • нарезание резьбы;
  • обработку растачиванием, сверлением, развертыванием и зенкерованием разных отверстий;
  • отрезание частей деталей;
  • вытачивание канавок.

При подобных видах обработки металлических изделий обязательным является использование разнообразного измерительного инструмента (предельные калибры для предприятий, занятых массовым производством или микрометры, штангенциркули, нутромеры для мелкосерийного и единичного производства). С его помощью определяются формы и размеры, а также и варианты взаиморасположения разных поверхностей обрабатываемой заготовки.

Сущность технологии обработки металлов на токарном оборудовании заключается в следующем. При врезке в деталь кромки режущего инструмента отмечается зажим изделия этой самой кромкой. При этом инструмент преодолевает силы сцепления внутри заготовки, удаляет лишний металлический слой, который превращается в мелкую стружку. Она может быть разных типов:

  • слитая: образовывается при обработке оловянных, медных, пластмассовых, свинцовых заготовок и изделий из мягких марок стали на высоких скоростях;
  • элементная: формируется при обработке на малых скоростях маловязких и твердых деталей;
  • надлом: стружка, характерная для резки малопластичных заготовок;
  • ступенчатая: появляется при обработке на средней скорости средней по твердости стали, сплавов алюминия, изделий из алюминиевых листов.

2 Обработка на токарных станках – виды используемых резцов

Эффективность работы токарных установок зависит от глубины резания, величины продольной подачи изделия для обработки и скорости резки. Именно эти показатели дают возможность достичь:

  • повышенного темпа вращения шпинделя станка и непосредственно обработки заготовки;
  • достаточную устойчивость инструмента для резки и требуемый уровень его воздействия на деталь;
  • максимально допустимый объем стружки, которая образовывается в процессе обработки;
  • поддержания поверхности станка в состоянии, необходимом для выполнения токарных работ.

Конкретная скорость резки определяется видом обрабатываемого материала, типом используемых резцов и их качеством. Показатель обточки изделий и скорость резки того или иного станка устанавливают частоту, с которой вращается его шпиндель. Плотность и прочие физические параметры деталей можно узнать из соответствующих таблиц и спецификаций изделий.

Резцы для токарных станков могут быть чистовыми и черновыми. Конкретный их вид определяется характером обработки. Геометрические размеры резцов (точнее – их режущей части) дают возможность работать с малой и большой площадью слоя, поддающегося срезанию. По направлению движения резцы делят на левые и правые. Вторые движутся при работе станка к передней его бабке от задней (то есть, справа налево), первые, соответственно, наоборот – слева направо.

Читать еще:  Подключение насосной станции к скважине: правила организации автономного водоснабжения

По расположению лезвия и форме резцы подразделяют на:

  • оттянутые (у них ширина крепежной части выше ширины резцов);
  • прямые;
  • отогнутые.

По назначению резцы классифицируют на:

  • подрезные;
  • проходные;
  • канавочные;
  • фасонные;
  • расточные;
  • резьбовые;
  • отрезные.

Геометрия конкретного резца оказывает существенное влияние на качество резания и его точность. Производительность обработки на токарных станках повышается в том случае, когда токарь грамотно подбирает геометрию резца. Для этого ему необходимо знать, что означает понятие «углы в плане». Под таковыми понимают углы между направлением подачи и кромками резца:

  • вспомогательный – φ1;
  • главный – φ;
  • при вершине – ε.

Последний угол зависит от заточки резца, первые два – еще и от его установки. Если главный угол имеет большое значение, стойкость резца уменьшается из-за того, что фактически действует лишь малая часть кромки. При малом его значении резец является более стойким, теплота при обработке отводится более эффективно. Для нежестких тонких изделий обычно выбирают главный угол равный 60–90 градусам, для больших по сечению деталей – 30–45 градусов.

Показатель вспомогательного угла, как правило, равняется 10–30°. Большие его значения не имеют смысла, так как вершина резца будет значительно ослабляться. Для обработки (одновременно) торцовой плоскости и цилиндрической поверхности обычно применяют упорные проходные резцы. Отогнутые и обычные прямые оптимальны для наружных поверхностей заготовки, отрезные – для протачивания канавок и отрезания определенных частей детали, расточные (упорные или сквозные) – для растачивания ранее просверленных с использованием разных видов сверл отверстий.

А вот обработка фасонных поверхностей, у которых образующая линия имеет длину до 40 мм, производится при помощи фасонных резцов:

  • круглых, стержневых и призматических по конструкции;
  • тангенциальных и радиальных по движению (его направлению) подачи.

3 Токарное оборудование – виды станков

Распространенным станком, применяемым в настоящее время на многих предприятиях страны, является токарно-винторезный станок. По своим функциональным возможностям такая установка признается широкоуниверсальной, поэтому использовать ее можно не только на крупных предприятиях, но и в мелкосерийном, а также единичном производстве.

К основным узлам таких станков для токарной обработки причисляют:

  • переднюю и заднюю бабку: в передней находится коробка скоростей и шпиндель, в задней – корпус, продольные салазки, пиноль;
  • суппорт (верхне- и среднеполочные, продольные нижние салазки, держатель резца);
  • станину горизонтального плана с тумбами, в которых размещаются двигатели;
  • коробку подач.

Для обработки заготовок с целью получения особо точных линейных и диаметральных геометрических параметров чаще всего применяют программируемые станки (с ЧПУ), которые от универсальных по своей конструкции мало чем отличаются.

Другие виды станков:

  • токарно-револьверные (предназначены для работы со сложными изделиями);
  • токарно-карусельные (двух- и одностоечные);
  • многорезцовые полуавтоматические для крупносерийных и серийных производств;
  • токарно-винторезные;
  • современные обрабатывающие токарно-фрезерные комплексы.

Эмульсия для обработки металлов

Главный критерий при металлообработке – это получение поверхности определенного класса. Существует 14 классов чистоты поверхности, в которых указана допустимая шероховатость. Шероховатость или наличие микронеровностей влияет на коррозионную стойкость металла (чем ниже, тем устойчивее металл к коррозии), на силу трения, отражательную способность, теплопроводность, удлиняет или укорачивает срок службы детали в 2-3 раза.

Факторы, влияющие на качество поверхностного слоя детали:

  • материал заготовки;
  • метод обработки;
  • режим резания;
  • вид СОЖ.

Высокое качество поверхности получается у хрупких, мелкозернистых, однородных металлов (бронзы, латуни). Высокопрочная легированная сталь лучше поддается обработке, чем углеродистая. Свинец и сера в составе металлов уменьшают шероховатость обрабатываемой поверхности.

Использование смазочно-охлаждающих растворов способствует уменьшению шероховатости, удлиняет срок службы режущего инструмента. Применение при обработке минеральных масел улучшает (уменьшает) показатель шероховатости на 25-45%.

Скорость резания при токарной обработке играет главную роль для получения минимальной шероховатости. При сверлении основополагающим для получения качественного результата является подача. Физико-механические и химические свойства металлов также оказывают влияние на свойства обрабатываемой поверхности.

Применение смазочно-охлаждающих средств, одним из которых является эмульсия для металлов, позволяет не только сохранить природные физико-химические свойства материала, но и изменить их в лучшую сторону. Абсорбция молекул водно-масляного раствора в микротрещины на обрабатываемом участке приводит к их разрыву, что облегчает отслаивание стружки, уменьшая напряжение в рабочей зоне. Испарение воды приводит к понижению температуры, оказывает влияние на кристаллическую решетку металла, меняя его свойства. Механизм этого воздействия до конца не изучен и во многом определяется экспериментальным путем.

Для каждого металла и сплава, в зависимости от вида и режима обработки, а также заданного класса чистоты поверхности, используется определенный коллоидный раствор.

Алюминий – легкий, пластичный металл, не окисляющийся на воздухе, хорошо поддающийся механической обработке. Однако, не во всех случаях применяется эмульсия для обработки алюминия: не используется при токарной обработке, шлифовании. При обработке вязких, высоко пластичных металлов, с увеличением скорости резания, уменьшается образование стружки. Эти операции проводятся либо всухую, либо с применением других СОТС (СОЖ). При фрезеровании и сверлении алюминиевых сплавов применяется 10-15% коллоидный раствор. В этом случае происходит удаление стружки из зоны резания фрезы и ее охлаждение.

При механической обработке заготовок из углеродистой стали эмульсия для стали должна выполнять в первую очередь охлаждающую функцию. Пластичность металла зависит от содержания углерода и легированных присадок: чем выше % содержание, тем тверже обрабатываемая поверхность. Для такой обработки применяется твердосплавный режущий инструмент, требующий повышенного охлаждения, чтобы избежать его деформации. При сверлении легированных сталей применяется 5% эмульсионная жидкость. При фрезеровании и сверлении углеродистых сталей используются 3% растворы.

Чугун может обрабатываться всухую или с использованием смазочно-охлаждающих растворов. Так, например, фрезерование серого чугуна производится всухую. При обработке ковкого чугуна на токарном станке во время обтачивания и при фрезеровании длинных деталей применяется эмульсионная жидкость, так как заготовки нагреваются до 70 градусов. Применяемая эмульсия для чугуна должна иметь большую концентрацию масел, чтобы обеспечить лучшую адгезию и предотвратить сколы.

Магниевые сплавы имеют небольшой удельный вес, легко поддаются механической обработке, что дает возможность использовать высокие скоростные режимы. Особенность обработки магния заключается в том, что в дисперсном виде он легко вступает во взаимодействие с кислородом. При повышенной температуре может произойти возгорание. Но и использование охлаждающе-смазочной жидкости требует особой осторожности при применении. В процессе обработки от взаимодействия с водой образуются нерастворимые соли, выделяется водород. Происходит расслоение смазочно-охлаждающего раствора, сопровождающееся сильным нагревом, последствием которого может быть взрыв. Из-за высокой окислительной способности магниевые сплавы обладают низкой коррозионной стойкостью. По этим причинам эмульсия для магния содержит низкий процент минеральных масел, большее количество антикоррозийных присадок.

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
  • Инструмент для точения: классификация
  • Схема расчета режимов

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.

Читать еще:  Как выбрать пилки для лобзикового станка: виды и характеристики

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:

  • цельные;
  • сборные;
  • комбинированные.

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.

Режимы токарной обработки тонкостенных деталей на токарном станке

Режимы токарной обработки тонкостенных деталей важны для изучения, по причине того, что они занимают значительную долю в номенклатуре промышленных изделий. Расчет режимов резания при токарной обработке может вызвать определенные сложности, обусловленные их деформацией под действием сил резания и закрепления. Анализ литературных источников по обработке таких деталей показывает, что для преодоления этой проблемы обычно используются специальные станочные приспособления, повышающие жесткость системы «станок — приспособление – инструмент — деталь» до уровня, отвечающего требованиям к точности изготавливаемой детали. Недостатками такого подхода является увеличение сроков технологической подготовки производства, а также повышение производственных затрат, обусловленных проектированием приспособлений, их изготовлением и эксплуатацией. Перечисленные издержки особенно ощутимы в единичных и мелкосерийных производствах (самолетостроение, ракетостроение, судостроение и др.), в которых упомянутые производственные затраты значительно повышают себестоимость изготавливаемых деталей.

В этой связи представляется целесообразным поиск и изучение альтернативных возможностей преодоления проблемы податливости тонкостенных деталей, например, путем разработки вариантов которые «смягчат» режимы резания при токарной обработке, в результате которых деформация деталей не будет превышать допустимых значений. Обзор публикаций и литературы показывает, что данная тема недостаточно полно раскрыта. В связи с этим, целью настоящей работы является оценка реализуемости возможностей механической обработки нежёстких деталей с допустимыми технологическими деформациями, применяя при этом стандартные приспособления и специальные режимы обработки на токарном станке.

Метод исследования и постановка задач

Метод исследования — числовое моделирование деформации тонкостенных деталей под действием сил резания и сил закрепления. Ожидаемым результатом работы является выявление общего характера и масштабов деформации деталей, обрабатываемых на токарных станках. В работе решались следующие задачи:

  1. Формирование номенклатуры деталей, представляющих типичные классы тонкостенных деталей типа тел вращения.
  2. Исследование, как влияют режимы резания при токарной обработке на станках с описанием типовых схем силового нагружения деталей при их обработке в стандартных приспособлениях.
  3. Моделирование деформации обрабатываемой детали под действием технологических нагрузок, выявление общей топологии деформационных полей и определение значений упругих деформаций обрабатываемой поверхности деталей.
  4. Анализ полученных результатов по влиянию силовых технологических нагрузок на упругую деформацию деталей применяя разные режимы токарной обработки.

В конечном итоге, настоящая работа направлена на количественное оценивание необходимости и принципиальной возможности использования специальных режимов резания, обеспечивающих обработку тонкостенных деталей с требуемой размерной точностью без применения индивидуально создаваемых для этого станочных приспособлений.

Исходные данные, ограничения и допущения

  • 1. Настоящее исследование ограничивается рассмотрением случаев обработки деталей на токарных станках, при которых деталь нагружается силой резания и силами закрепления от инструмента и зажимных кулачков токарного патрона. При этом, делается допущение о том, что приложение технологических нагрузок к детали носит точечный характер.
  • 2. В качестве объекта исследования выбраны два класса нежёстких деталей токарной группы — детали класса «Труба» (Т), и детали класса «Диск» (Д), представленные на Рис. 1. Классы деталей Т и Д заданы семейством из девяти деталей-представителей (Т1.1…Т3.3 и Д1.1…3.3), охватывающих размерный диапазон, типичный для деталей данных классов (табл. 1).

Рис. 1. Эскиз деталей и классов Т и Д.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector