При металлообработке изделий на станках принято выделять главное движение, движение подачи и вспомогательные движения.
При токарной обработке (точении) (рис. 10.1.) главным движением является вращение обрабатываемого изделия, движением подачи— прямолинейное перемещение резца. К вспомогательным движениям относятся:
— быстрый подвод и отведение каретки суппорта с режущими инструментами;
— зажим и отжатие обрабатываемого изделия;
— перемещение задней бабки.
1 – обрабатываемое изделие; 2 – резец; 3 – главное движение; 4 – движение подачи
Рис. 10.1. Схема точения
Скорость резания – скорость, с которой точка соприкосновения резца с обрабатываемым изделием перемещается по отношению к резцу.
Скорость резания зависит от качества обрабатываемого материала, материала резца и его геометрической формы, а также от способа и условий охлаждения резца и обрабатываемого изделия.
Скорость резания (м/мин) может быть определена по эмпирической формуле
где s – подача, представляющая собой продольное перемещение резца, приходящееся на один оборот изделия, мм/об;
l – глубина резания, измеряемая расстоянием между обрабатываемой и обработанной поверхностями, мм;
t – стойкость резца (время его работы между двумя соседними по времени заточками), мин;
Сυ – коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и материал резца, а также вид токарной обработки (наружное точение, отрезка и т.д.);
m, xυ, yυ – показатели степеней, зависящие от свойств обрабатываемого металла, материала резца и вида обработки.
Формула (10.1) справедлива при условии, что резец имеет углы в плане: главный φ=45о, вспомогательный φ1=10о. Для резцов с иными углами в плане вводится соответствующий поправочный коэффициент. Кроме того, значение скорости резания, полученное по формуле (10.1), умножается на ряд других поправочных коэффициентов, учитывающих материал резца и изделия, особенности геометрии резца, его износ, термообработку заготовки и состояние её поверхности, условия охлаждения. Значения всех коэффициентов и показателей степеней определяются из справочника по режимам резания.
Подача и глубина резания принимаются:
— для обдирки s=0,4…3 мм/об и выше, l=3…30 мм;
— для отделочных работ s=0,1…0,4 мм/об, l=0,1…2 мм.
Значения коэффициента Сυ при обработке стали и чугуна:
— для твёрдосплавных резцов Сυ=39,5…262,
— для резцов из быстрорежущей стали Сυ=18,2…53,7.
Показатели степени:
m=0,1…0,2;
xυ=0,15…0,2;
yυ=0,35…0,84.
В процессе снятия стружки резцом возникает усилие, приложенное под некоторым углом к режущей кромке инструмента (рис. 10.1). Это усилие может быть представлено в виде трёх составляющих:
Fx – осевое усилие (усилие подачи), преодолеваемое механизмом подачи;
Fy – радиальное усилие, создающее давление на суппорт;
Fz – тангенциальное усилие (усилие резания), преодолеваемое шпинделем станка.
Для расчёта усилия резания (Fz) используется эмпирическая формула
где СF — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал, материал резца и вид токарной обработки;
t – стойкость резца, мин;
s – подача резца, мм/об;
υ –скорость резания, м/мин;
Значения коэффициентов и показателей степеней находятся по справочнику. Например.
- При наружном точении или растачивании изделий из углеродистой стали:
— для резцов из быстрорежущей стали: СF = 208, n = 0;
— для твёрдосплавных резцов: СF = 300, n = – 0,15;
- При наружном точении или растачивании изделий из серого чугуна:
— для резцов из быстрорежущей стали: СF = 118, n = 0;
— для твёрдосплавных резцов: СF = 92, n = 0.
Показатели степеней в обоих случаях имеют следующие значения:
xF =1, yF =0,75.
Также как и при определении скорости резания, в расчётную формулу для расчёта усилия резания (10.2) вводятся соответствующие поправочные коэффициенты, приводимые в справочнике по режимам резания.
Бо́льшим скоростям резания соответствуют меньшие подачи и глубины резания и меньшие усилия резания. Меньшим скоростям резания соответствуют бо́льшие усилия. Из этого следует, что мощность резания постоянна.
Радиальное усилие Fy, и усилие подачи Fx определяются по формулам, аналогичным формуле (10.2). Эти усилия, особенно осевое, по величине обычно бывают меньше усилия резания.
При расчётах усилий, действующих на механизм подачи, необходимо учесть, что механизм подачи кроме собственно усилия подачи Fx, механизм подачи преодолевает также усилие трения, возникающее в направляющих суппорта от действий усилий Fx, Fy. Суммарное усилие Fn, необходимое для перемещения суппорта с резцом в направлении подачи:
Поскольку скорость подачи во много раз меньше скорости резания, то и мощность подачи по сравнению с мощностью резания очень мала [Рп ≈ (0,001 – 0,01) Рх].
Технологическое (машинное) время обработки является важным фактором, определяющим работу станка. Технологическое время (мин):
