Режимы резания в механообработке — это совокупность рабочих параметров, определяющих, с какой скоростью, силой и на какую глубину происходит погружение резца в деталь в процессе удаления с ее поверхности слоя металла.
Их базовые значения определяются расчетным путем на основании геометрии режущей кромки инструмента и обрабатываемого изделия, а также скорости их сближения. На реальные процессы обработки металла оказывает влияние множество факторов, связанных с особенностями применяемого инструмента, станочного оборудования и обрабатываемого материала.
Поэтому для расчета технологических режимов резания применяются эмпирические формулы. А базовые значения входят в их состав вместе с такими справочными величинами, как группы поправочных коэффициентов, величина стойкости, параметры условий обработки и пр.
Режимы резания влияют не только на заданную точность и класс обработки изделия. От них зависит сила, с которой кромка инструмента воздействует на металл, что напрямую влияет на потребляемую мощность, уровень выделения тепла и скорость износа инструмента.
Поэтому расчет их параметров является одной из основных задач технологических служб предприятий. Несмотря на множество разновидностей металлорежущего оборудования и инструмента, в основе всей механообработки лежат единые закономерности.
Поэтому методики вычисления режимов резания унифицированы и систематизированы в три основные группы: для токарных работ, для сверления и для фрезерования. Все остальные виды расчетов являются производными.
Вторым после точения, самым распространенным видом механической обработки является сверление. К нему же приравнивается развертывание, зенковка, рассверливание. При расчете режимов резания можно, пренебрегая жесткостью системы обработки, представить, что это одновременное растачивание несколькими резцами, поэтому принцип расчета будет аналогичен токарной обработке. Однако при малых диаметрах сверла, менее 10 мм, режимы резания расчитываются исходя из целостности сверла после обработки. Другими словами, режимы считаются таким образом, чтобы сверло не изломалось, поэтому расчет производится исходя из характеристик прочности инструмента.
Однако, во время экспериментов с методикой, было выявлена ошибка, в связи с которой скорость резания была слишком высока, это выражалось длительностью сверления, но высокой стойкостью инструмента, и высоким качеством обработки. Плюс это или минус необходимо решать при определенной задаче, поскольку низкие подачи могут вызвать быстрое затупление режущей части (или даже налипание), однако при слишком высоких подачах вероятен излом инструмента, не говоря уже о понижении безопасности обработки.
С нашей методикой расчета режимов для сверления можно ознакомиться ниже. В соответствующей теме форума можно скачать макрос автоматического расчета режимов резания для сверлильных работ.
Методика расчета режимов резания при сверлильных работах
При сверлильных работах рекомендуется задавать режимы исходя из мощности используемого оборудования. Наиболее удобный материал режущего инструмента – быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5). Подачи при сверлильных работах вычислять по формуле:
S- подача, мм/об
D- диаметр сверла, мм
С- коэффициент, зависящий от обрабатывемого материала и иных технологических факторов (чистота поверхности, наличие дальнейшей обработки и т.д) (таблица 1)
Kls- коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки (таблица 2)
| Обрабатываемый материал | НВ | Группа подач, определяемая технологическими факторами | ||
| I | II | III | ||
| Сталь | ≤160 | 0,085 | 0,063 | 0,042 |
| 160-240 | 0,063 | 0,047 | 0,031 | |
| 240-300 | 0,046 | 0,038 | 0,023 | |
| >300 | 0,038 | 0,028 | 0,019 | |
| Чугун | ≤170 | 0,130 | 0,097 | 0,065 |
| >170 | 0,078 | 0,058 | 0,039 | |
| Цветные металлы | Мягкие | 0,170 | 0,130 | 0,085 |
| Твердые | 0,130 | 0,097 | 0,065 | |
Таблица 1
I группа подач- сверление глухих отверстий или рассверливание без допуска по 5-му классу точности или под последующее рассверливание
II группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий в деталях нежесткой конструкции, сверление под резьбу и рассверливание под последующую обработку зенкером или развертками
III группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий и рассверливание под дальнейшую обработку
| Длина отверстия в диаметрах до | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 |
| Коэффициент Kls | 1.00 | 0.95 | 0.90 | 0.85 | 0.80 | 0.70 |
Таблица 2
Режимы резания при сверлении
Затрачиваемая мощность при сверлении зависит от крутящего момента. Крутящий момент вычисляется по формуле:
Мкр- крутящий момент, воспринимаемый сверлом при резании, Н*м
См, q, y- коэффициенты на крутящий момент при сверлении, зависящий от условий резания (таблица 3)
D- диаметр сверла, мм
S- подача, мм/об
Кмр- коэффициент на крутящий момент, зависящий от механических свойств материала (таблица 4)
| Обрабатываемый материал | См | q | y |
| Сталь конструкционная углеродистая, | 0,0345 | 2,0 | 0,8 |
| Серый чугун 190 НВ | 0,021 | 2,0 | 0,8 |
| Медные сплавы | 0,012 | 2,0 | 0,8 |
| Алюминиевые сплавы | 0,005 | 2,0 | 0,8 |
Таблица 3
| Обрабатываемый материал | КМР | Показатель n | ||
| Сталь | С ≤0.6% | -1,0 | ||
| 1,75 | ||||
| 1,75 | ||||
| хромистая сталь | 1,75 | |||
| С>0.6% | 1,75 | |||
| Чугун серый | 1,7 | |||
| Медные сплавы | 1 | — | ||
| Алюминиевые сплавы | 1 | — | ||
Таблица 4
У нормальных сверл диаметром выше 10 мм не возникает опасности излома от чрезмерно большого крутящего момента, так как для этих диаметров наибольшие напряжения, возникающие в сверле, обычно лимитируются скоростью затупления при возрастании скорости резания и подачи. Для сверл диаметра меньше 10 мм, крутящий момент рекомендуется рассчитывать по ф-ле ,
для обеспечения целостности инструмента.
Приравняв и можно вычислить максимально возможные подачи для сверл малого диаметра при сверлении заданного материала (таблица 5).
| Обрабатываемый материал | Сталь | Чугун | Медные сплавы | Алюминиевые сплавы |
| Максимально возможная подача, мм/об | 0,01 | 0,019 | 0,037 | 0,11 |
Таблица 5
Для обеспечения жесткости СПИД при сверлении, необходимо устанавливать сверло в патроне с минимальным по возможности вылетом (больше на 3-5 мм чем глубина обрабатываемого отверстия).
Скорость резания при сверлении вычисляется по формуле:
Частота вращения вычисляется по формуле:
Таблица расчетов режимов при сверлении на станке 2А135 в приложении 1.
Зенкерование и рассверливание
Подача при зенкеровании и рассверливании рассчитывается аналогично по формуле:
Крутящий момент рассчитывается по формуле:
Значения коэффициентов Сm, x, y, q выбирать по таблице 6
| Обрабатываемый материал | См | q | x | y |
| Сталь конструкционная углеродистая, | 0,09 | 1,0 | 0,8 | 0,8 |
| Серый чугун 190 НВ | 0,085 | 1,0 | 0,8 | 0,8 |
| Медные сплавы | 0,031 | 0,85 | 0,8 | 0,8 |
| Алюминиевые сплавы | 0,02 | 0,85 | 0,8 | 0,8 |
Таблица 6
D- диаметр сверла
d- диаметр ранее рассверленного отверстия
Скорость резания рассчитывается по формуле:
Частота вращения вычисляется по формуле:
Развертывание
Для определения крутящего момента при развертывании, каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец.
sZ- подача на обин зуб инструмента (равна s/Z)
s- подача, мм/об
Z- число зубьев развертки
Коэффициенты Сp, x, y в таблице 7
| Материал обрабатываемый | Cp | x | y |
| Сталь | 300 | 1 | 0,75 |
| Чугун серый 190 НВ | 92 | 1 | 0,75 |
| Алюминиевые сплавы | 40 | 1 | 0,75 |
| Медные сплавы | 55 | 1 | 0,66 |
Таблица 7
Скорость резания рассчитывается по формуле:
Частота вращения вычисляется по формуле:
Таблица расчетов режимов при развертывании на станке 2А135 в приложении 2.
При введении методики расчетов в системе ТехноПро рекомендуется для сверления и развертывания, подсчитанные режимы внести в информационную базу данных, тем самым, избегая программирования условия расчета и упрощая работу системы. Для расчета режимов при зенкеровании и рассверливании необходимо спрограммировать условия, используя коэффициенты из таблицы 6.
