Назначение элементов режима резания
Техника назначения элементов режима резания. Как уже неоднократно указывалось, наивыгоднейший режим резания обеспечивается при вполне определенном сочетании его элементов и определенной последовательности их назначения: сначала выбирается максимальная (целесообразная) глубина резания, затем — максимально допустимая подача и в последнюю очередь — скорость резания, при которой инструмент имеет требуемый период стойкости.
В настоящее время имеется большое количество расчетных зависимостей, позволяющих технически обоснованно решать эти задачи с учетом технологических и экономических особенностей операции. Однако использование подобных зависимостей для всех расчетов, связанных с назначением режимов резания, сделало бы эти расчеты чрезвычайно трудоемкими. Поэтому на практике пользуются нормативными данными, которые представляют собой наборы таблиц, составленных на основании расчетных зависимостей и позволяющих быстро и без сложных вычислений находить нужные величины.
Справочники нормативов по режимам резания, содержащие все необходимые сведения, разработаны для различных процессов резания и широко применяются в промышленности. Ниже в качестве примеров будут приведены отдельные таблицы таких справочников.
Благодаря своей простоте и удобству табличная форма нормативов по режимам резания получила наиболее широкое распространение. Но она не является единственной. Существуют также специальные графики для назначения элементов режимов резания (так называемые номограммы и циклограммы), а также особые линейки с передвижными шкалами, прямыми (наподобие счетных логарифмических линеек) или круговыми.
Наконец, в последнее время появились быстродействующие приборы для назначения наивыгоднейших режимов резания, основанные на принципах современной вычислительной техники и электрического моделирования. Путем вращения движков, подобно тому, как это делается при настройке радиоприемников, «набирают» условия обработки—материал детали, характеристики режущего инструмента, диаметр обработки, мощность электродвигателя станка и т. д. При этом происходят изменения напряжения или силы тока, и на соответствующих шкалах можно прочитать наивыгоднейшие значения подачи, скорости резания и числа оборотов шпинделя.
Рассмотрим теперь, как осуществляется назначение отдельных элементов режима резания при использовании таблиц нормативов.
Выбор глубины резания. Естественным пределом увеличения глубины резания является припуск на обработку. Разумеется, было бы нелепо искусственно и необоснованно увеличивать припуски только для того, чтобы удовлетворить условие работы с максимально возможной глубиной резания. Наоборот, в целях уменьшения расхода металла, повышения производительности и снижения себестоимости механической обработки необходимо стремиться к всемерному уменьшению припусков за счет получения более точных заготовок путем перехода на точное литье, точную штамповку, прессование металлокерамических деталей и т. д. Таким образом, требование работы с максимальной глубиной резания является лишь условием наиболее рационального удаления минимально возможного припуска.
Целесообразно удалять весь припуск за один проход, но это возможно только при грубой обработке, когда к точности размеров детали и качеству ее поверхности не предъявляются серьезные требования. При большой глубине резания выдержать узкий допуск на размеры затруднительно, так как могут возникать значительные деформации обрабатываемой детали и узлов станка под действием сил резания. Кроме того, наружный слой обработанной поверхности получает сильный наклеп, что снижает эксплуатационные качества детали.
Так, например, при точении проходным резцом один обдирочный проход может обеспечить получение деталей с размерами только по 5му классу точности (при диаметре от 50 до 80 мм допуск по 5му классу составляет 0,4 мм). Гарантировать точность по 4му классу (при тех же размерах обработки допуск составляет 0,2 мм) может чистовой проход, а для достижения точности по 3му классу (допуск 0,06 мм) необходима очень точная обработка при одном или даже двух чистовых проходах.
При чистовой обработке резцом глубина резания выбирается в пределах от 0,4 до 1,5—2 мм, в зависимости от размеров детали и требуемых степени точности и чистоты поверхности.
При сверлении отверстий обеспечивается точность по 5му классу (при работе через кондуктор иногда можно добиться 4го класса). Для получения точности по 4му классу приходится вводить дополнительную обработку зенкером, по 3му классу—разверткой, а по 2му классу — зенкером и двумя развертками—черновой и чистовой. Припуски под инструменты для обработки отверстий обычно имеют следующую величину:
для зенкера от 2 до 5 мм,
для черновой развертки от 0,2 до 0,5 мм,
для чистовой развертки от 0,08 до 0,15 мм.
Таким образом, если к качеству обработки предъявляются повышенные требования, то вводятся чистовые проходы. В этом случае глубина резания выбирается по таблицам межоперационных припусков или подсчитывается по специальным формулам.
Черновую обработку следует производить за один проход. Только в тех случаях, когда заготовку с большими припусками приходится обрабатывать на заведомо слабом станке, целесообразно вводить два—три черновых прохода, так как иначе может произойти поломка станка или инструмента.
Выбор подачи. Стремление работать с возможно большими подачами встречает ряд технологических ограничений. При грубой обдирочной обработке нельзя применять чрезмерно большие подачи, так как силы резания возрастут настолько, что появятся недопустимые вибрации детали или произойдет поломка режущего инструмента и даже механизмов станка. Поэтому при определении максимально допустимой подачи для черновой обработки приходится учитывать степень устойчивости (жесткость) обрабатываемой детали и надежность ее закрепления на станке, прочность и жесткость режущего инструмента, прочность механизмов станка и жесткость его узлов.
Чистовая обработка производится с небольшой глубиной резания так, что силы резания не могут достигнуть угрожающей величины. Но зато в этом случае очень важно получить точные размеры и высокую чистоту обработанной поверхности. А чистота обработки в большой степени зависит от величины подачи.
В результате продольной подачи резца, фрезы и других инструментов на обработанной поверхности детали остаются неровности, имеющие вид гребешков. Высота их возрастает с увеличением подачи; при больших подачах и неблагоприятной геометрии резца высота неровностей может доходить до 0,5 мм.
Поэтому при чистовых, отделочных операциях увеличение подачи ограничивается необходимостью получить высокую чистоту обработанной поверхности.
Таким образом, всегда имеется наибольшая подача, которую нельзя превзойти, чтобы не нарушить технологические требования. При черновой обработке величины максимально допустимых подач определяются исходя из соображений прочности и устойчивости обрабатываемой детали, инструмента и станка, а при чистовой обработке — исходя из требований к точности размеров и чистоте поверхности деталей.
Для выбора максимально допустимых подач пользуются нормативами, разработанными на основании специальных экспериментальных исследований и обобщения практического опыта.