Расчёт режимов резания для токарной обработки

Задания выбираются из табл. 13 по номеру студента в журнале группы. Пример оформления текстовой и расчётной части работы приводится ниже.

Необходимо рассчитать режим резания для токарной обработки цилиндрической поверхности с диаметра Æ 35 мм до диаметра Æ 30 мм на длине 70 мм (рис. 1, в), заготовки из стали 45 с твёрдостью НВ 269.

Режущий инструмент – резец токарный проходной с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, правый, j = 45°, γ = 10°, стойкость резца Т = 90 мин.

Станок токарно-винторезный мод. 16К20 (П1).

Расчёты резания производятся в следующей последовательности:

1. Глубина резания рассчитывается по формуле:

2. Подача принимается по табл. 1. При t = 2,5 мм, с учётом нежёсткой системы (примечание табл.1), подача принимается меньше табличной на 30%

s = s_табл ‒ 30%·s_табл = 0,6 ‒ 30/100 · 0,6 = 0,42 мм/об.

По паспортным данным станка мод. 16К20 (П1) принимается ближайшая меньшая подача к расчётной s = 0,40 мм/об.

3. Скорость резания определяется по таблице с учётом поправочных коэффициентов:

V = V_та6л·k₁·k₂·k₃, м/мин,

где V_та6л ‒ табличная скорость резания (табл. 2, 3, 4); k₁ ‒ коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 5); k₂ ‒ от стойкости и марки твёрдого сплава (табл. 6); k₃ ‒ от вида обработки. При продольном точении не применяется (табл. 7).

V = 125·1,0·0,8 = 100 м/мин.

4. Частота вращения шпинделя n, определяется по формуле:

, мин^-1,

где D ‒ диаметр обрабатываемой поверхности детали, мм.

д)

е)

Рис. 1. Схемы обработки на токарных станках: а, б – наружное точение и растачивание на проход; в, г – наружное точение в упор; д, е – растачивание в упор; ж, з – точение и растачивание канавки; и, к – подрезка торца

ж)

з)

и)

к)

а)

б)

г)

в)

об/мин.

По паспортным данным станка мод. 16К20 (П1) принимается ближайшая меньшая частота вращения шпинделя к расчётной n = 800 мин^-1.

5. Фактическая скорость резания по принятой частоте вращения шпинделя n = 800 мин^-1 определяется по формуле:

.

6. Выбранные режимы резания проверяются по мощности, потребляемой на резание при продольной подаче по формуле:

,

где N_табл – условная мощность резания выбирается из табл. 11. N_табл = 4,2 кВт;

k_N – коэффициент на мощность резания в зависимости от обрабатываемого материала (табл.12). Для стали 45 с твёрдостью НВ 269 – k_N = 0,8.

.

Мощность резания должна быть меньше мощности двигателя главного привода станка с учётом его к.п.д.:

где N_дв – мощность двигателя главного привода станка. По паспорту станка мод. 16К20 (П1) мощность двигателя N_дв = 11 кВт;

η – к.п.д. главного привода станков с механическим приводом, η≈ 0,8.

2,95 < 11 · 0,8 = 8,8 кВт.

Условие требования обработки выполняется.

Таблица 1

Подачи при точение стальных и чугунных деталей

Обрабатываемый материал	Подача суппорта s, мм/об при глубине t (ширине b), мм
До 3
Сталь	0,6	0,4	0,3	0,25	0,2
Чугун	0,8	0,6	0,45	0,35	0,25
Примечание. При высоких требованиях к точности обработки подачу устанавливать в пределах 0,2...0,3 мм/об. При обработке деталей жёсткой системы станок ‒ деталь ‒ инструмент подачу увеличивать до 50 %, а нежёсткой системы ‒ снижать до 30 %.

Скорость резания

V = V_та6л·k₁·k₂·k₃, м/мин,

где V_та6л ‒ табличная скорость резания (табл. 2, 3, 4); k₁ ‒ коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 5); k₂ ‒ от стойкости и марки твёрдого сплава (табл. 6); k₃ ‒ от вида обработки (табл. 7).

Таблица 2

Скорость резания V_табл.

Точение проходными, подрезными и расточными резцами

		Обрабатываемый материал
		Сталь	Чугун серый	Чугун ковкий и высокопрочный	Алюминие­вые сплавы
		Материал инструмента
t, мм	s, мм/об	Быстрорежущая сталь	Твёрдый сплав	Быстро-­ режущая сталь
		Vта6л, м/мин, при угле в плане φ
														45-90	45-90
До 1	До 0,2
0,3
0,4			4 2
0,5
0,6
0,8
2,5	До 0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,8
	До 0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,8

Таблица 3

Точение твёрдосплавными резцами с дополнительной режущей кромкой (φ₁ = 0°)

s, мм/об	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун серый	Чугун ковкий и высокопрочный	Алюминиевые сплавы
Vтабл, м/мин при глубине резания t, мм
0,5		1,5		0,5		1,5		0,5		1,5		0,5		1,5
1,5

Таблица 4

Точение фасонными, прорезными, отрезными и широкими резцами

Обрабатывае- мый материал

Резец

Vтабл, м/мин при подаче s, мм/об

Тип

Материал

0,03

0,04

0,06

0,08

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,5

Сталь

Фасонный

Быстроре­жущая сталь

—

—

—

—

Широкий прорезной и отрезной

‒

‒

Твёрдый сплав

‒

‒

‒

Чугун

серый

‒

‒

‒

ковкий

‒

‒

‒

Примечание. Скорости резания для точения сталей и ковкого чугуна даны с учётом применения охлаждающей эмульсии, для серых чугунов ‒ при работе без охлаждения. В случае охлаждения эмульсией при обработке чугунов скорости резания могут быть повышены на 15…20%. При скоростном точении стальных деталей эти же данные остаются неизменными и в случае работы без охлаждения.

Таблица 5

Коэффициент k₁, учитывающий марку обрабатываемого материала

Марка стали
Материал инструмента	10; Ст3,15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50	15Х; 20X; 30X; 35Х; 38ХА; 40Х; У8…У12	45Г2; 50Г	12Х2НЗА	12Х2Н4А	20ХНМ	40ХНМА	35 X ГС	18ХГТ	ЗОХГТ; 25ХГТ
НВ
< 156	156…207	170…229	207…269	269…302	285…321	170…229	229…269	269…285	207…255	255…285	286…332	170…229	229…269	269…285	156…217	179…255	156…207	197…269	170…241	269…321	321…375	149…187	170…197
Быстрорежущая сталь	1,55	1,0	0,85	0,65	0,55	0,5	1,05	0,85	0,75	0,6	0,5	0,4	0,7	0,55	0,5	0,75	0,6	0,8	0,55	0,55	0,35	0,3	0,9	0,6
Твёрдый сплав	1,35	1,11	0,9	0,75	0,7	0,65	1,1	0,95	0,9	0,75	0,7	0,6	0,8	0,7	0,65	0,85	0,75	0,9	0,7	0,7	0,5	0,45	0,95	0,8
Условия обработки	Чугун и его твёрдость, НВ	Алюминиевые сплавы σВ, Н/мм2
Серый	Ковкий и высокопрочный
143…207	163…229	170…241	235…295	120…140	130…170	207…229	265…285		100…200	200…300	300…400	400…500
									Силумин н литейные	1,2	1,0	‒	‒
Без корки	1,2	1,0	0,9	0,7	1,3	1,0	0,65	0,45	сплавы
По корке	1,0	0,8	0,7	0,6	0,85	0,7	0,55	0,40	Дюралюминий	‒	1,5	1,2	1,0

Таблица 6

Коэффициент k₂, характеризующий стойкость и марку твёрдого сплава

проходных, подрезных, расточных и канавычных резцов

Обрабатываемый материал	Материал инструмента	k2 при стойкости инструмента Т, мин
До 30
Сталь	Быстрорежущая сталь	1,3	1,13	1,0	0,8	0,7	0,05	0,55	0,5	0,45	0,35
Т15К6	2,0	1,55	1,25	0,9	0,75
Т14К8	1,6	1,25	1,0	0,7	0,6
Т5К10	1,25	1,0	0,8	0,55	0,5
Чугун серый	ВКЗМ, ВК2,	1,6	1,4	1,2	0,05	0,85	0,7	0,6	0,55	0,5
ВК4, ВК6,	1,35	1,15	1,0	0,8	0,7	0,6	0,5	0,45	0,4
ВК8	1,15	1,0	0,85	0,7	0,6	0,5	0,45	0,4	0,35
Чугун ковкий и высокопрочный	ВКЗМ, ВК2,	2,1	1,75	1,45	1,1	0,9	0,8	0,65	0,5	0,45
ВК4, ВК6,	1,75	1,45	1,2	0,9	0,7	0,63	0,55	0,45	0,4
ВК8	1,45	1,2	1,0	0,75	0,6	0,55	0,45	0,35	0,3
Алюминиевые сплавы	Быстрорежущая сталь	1,3	1,1	1,0	0,55	0,8
ВК4, ВК6	1,5	1,2	1,0	0,8	0,7

Таблица 7

Коэффициент k₃, характеризующий вид обработки*

Растачивание	Поперечное точение	Фасонное точение
Профиль резца	Предварительное	Чистовое
Диаметр обработки d	Отношение диаметров D/d	Простой	1,0	0,8
< 75	> 75	0…0,4	0,5…0,7	0,8…1,0	Глубокий и сложный	0,85	0,7
1,0	0,85	1,35	1,2	1,05

* Коэффициент k₃ при продольном наружном точении не применяется

Сила резания

Рz = Рz_табл·k₁·k₂, H,

где k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 9); k₂ – коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла γ при точении сталей твёрдосплавным инструментом (табл. 10).

Мощность резания

(табл. 8, 9, 10)

или (табл. 11, 12).

Таблица 8

Сила резания Рz_табл

Подача s, мм/об	Рzтабл, Н при глубине резания t, мм
0,25	0,5		1,5		2,5
До 0,06
0,08
0,1
0,12
0,16
0,2
0,25
0,3
0,4
0,5
0,0
0,8								6800.
1,0
1,2
Примечания: 1. Силы резания Рz для прорезных, отрезных и фасонных резцов принимать по Рzтабл для глубины резания 1 мм и умножать на ширину резца b, мм. 2. Для фасонных резцов сложных профилей Рz дополнительно увеличивать на 30% в зависимости от сложности, а для отрезных резцов – на 20%.

Таблица 9

Коэффициент k₁, зависящий от обрабатываемого материала

Материал инструмента	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун	Алюминиевые сплавы
серый	ковкий и высокопрочный
НВ
До 156	143…207	170…229	207…268	229…285	269…302	285…321	321…375	163…229	235…295	130…170	207…229	265…285
Быстрорежущая сталь	0,75	0,9	1,0	1,15	1,2	1,3	1,4	1,5	0,6	0,7	0,55	0,65	0,75	0,3
Твёрдый сплав	0,7	0,75	0,8	0,85	0,85	0,9	0,95	1,0

Таблица 10

Коэффициент k₂, зависящий от скорости резания и переднего угла при точении сталей твёрдосплавным инструментом

Скорость резания V, м/мин	Передний угол γ в град
+10		‒ 10
До 100	1,0	1,1	1,2
	0,9	1,0	1,1

Таблица 11

Условная расчётная мощность резания N_табл, кВт

при точении проходными, подрезными и расточными резцами

s, мм/об	Nтабл, кВт
Глубина резания t, мм
0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0
0,06	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
0,08	0,27	0,55	0,8	1,1	1,3	1,6	2,2	2,7	3,2	4,3	5,4
0,1	0,3	0,6	0,9	1,2	1,5	1,8	2,3	3,0	3,6	4,7	5,8
0,12	0,35	0,7	1,1	1,4	1,8	2,1	2,8	3,5	4,2	5,6	7,1
0,16	0,4	0,8	1,4	1,6	2,1	2,5	3,4	4,2	5,1	6,7	8,4
0,2	0,5	0,9	1,5	1,8	2,5	3,0	4,0	4,9	5,9	7,8	9,8
0,25	0,6	1,2	1,8	2,4	2,9	3,5	4,7	5,8	7,0	9,3	11,6
0,3	0,7	1,3	2,0	2,6	3,3	4,0	5,3	6,7	8,0	10,6	13,6
0,4	0,8	1,7	2,5	3,4	4,2	5,0	6,6	8,3	10,0	13,2	16,6
0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	4,9	5,9	7,8	9,8	12,0	15,6	19,5
0,6	1,1	2,2	3,4	4,5	5,6	6,7	8,9	11,0	13,4	18,8	22,3
0,8	1,4	2,8	4,2	5,6	6,9	8,3	11,0	14,0	16,6	22,5	27,7
1,0	1,6	3,3	5,0	6,6	8,2	10,0	13,2	16,5	19,7	26,0	33,0
1,2	1,9	3,8	5,6	7,5	9,4	11,0	15,0		22,6	30,2	37,8

Примечания: 1. При работе отрезными, прорезными и фасонными резцами N_табл, принятую для глубины резания 1 мм, умножить на ширину резца b и на коэффициент k = 1,3.

2. При подрезки торца проходными и подрезными резцами N_табл умножить на глубину резания t.

Таблица 12

Коэффициент k_N на мощность резания в зависимости от обрабатываемого материала

Материал рабочей части режущего инструмента	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун	Алюми­ниевые сплавы
НВ
										–
Быстрорежущая сталь	0,75	0,9	1,0	1,15	1,2	1,3	1,4	0,45	0,5	0,55	0,3
Твёрдый сплав	0,6	0,7	0,75	0,8	0,8	0,85	0,9

Таблица 13

Варианты заданий для практической работы №1

№ варианта	Схема и размеры обработки поверхности	Материал заготовки	Инструмент	Станок
	Рис.1, а; D = 300 мм, d = 294 мм, L = 100 мм	Сталь 45, НВ 197	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°	16К20
	Рис.1, б; D = 100 мм, d = 94 мм, L = 50 мм	Ст 3, НВ 125	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°	16К20
	Рис.1, в; D = 80 мм, d = 74 мм, L = 50 мм	Сталь 40Х, НВ 200	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°	16К20
	Рис.1, г; D = 100 мм, d = 98 мм, L = 400 мм	Сталь 40Г, НВ 207	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 90°	16К20
	Рис.1, д; D = 80 мм, d = 74 мм, L = 50 мм	Чугун СЧ15, НВ 200	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК8, φ = 45°	16К20
	Рис.1, е; D = 250 мм, d = 248 мм, L = 50 мм	Чугун СЧ30, НВ 250	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК3, φ = 105°
	Рис.1, ж; D = 80 мм, b = 5 мм, d = 74 мм	Ст 3, НВ 125	Резец из быстрорежущей стали Р6М5, γ = 10°	16К20
	Рис.1, к; D = 100 мм, t = 3 мм, L = 50 мм	Сталь 45, НВ 197	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т5К10, φ = 45	16К20
	Рис.1, а; D = 300 мм, d = 298 мм, L = 50 мм	Дюралюминий Д16, σВ= 400 Н/мм2	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК4, φ = 45°
	Рис.1, б; D = 100 мм, d = 94 мм, L = 50 мм	Чугун КЧ50-5, НВ 230	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК8, φ = 45°	16К20
	Рис.1, в; D = 80 мм, d = 74 мм, L = 50 мм	Сталь У8, НВ 300	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°	16К20
	Рис.1, г; D = 100 мм, d = 98 мм, L = 50 мм	Сталь 40Х, НВ 200	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 90°	1К62
	Рис.1, д; D = 80 мм, d = 74 мм, L =50 мм	Дюралюминий Д16, σВ= 400 Н/мм2	Резец из быстрорежущей стали Р6М5, φ = 45°	1К62
	Рис.1, е; D = 150 мм, d = 148 мм, L = 50 мм	Сталь 45, НВ 197	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ =105°
	Рис.1, ж; D = 80 мм, b = 5 мм, d = 0 мм	Чугун СЧ15, НВ 200	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК8, γ = 0°	16К20
	Рис.1, к; D = 50 мм, t = 4 мм, L = 25 мм	Ст 3, НВ 125	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°
	Рис.1, а; D = 84 мм, d = 82 мм, L = 225 мм	Чугун КЧ30-6, НВ 130	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК3, φ = 45°	16К20
	Рис.1, б; D = 120 мм, d = 94 мм, L = 50 мм	Сталь 40Х, НВ 200	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°	16К20
	Рис.1, в; D = 50 мм, d = 44 мм, L = 25 мм	Дюралюминий Д16, σВ= 400 Н/мм2	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК8, φ = 45°	16К20
	Рис.1, г; D = 75 мм, d = 70 мм, L = 50 мм	Ст 3, НВ 125	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 90°	16К20
	Рис.1, д; D = 80 мм, d = 74 мм, L = 50 мм	Сталь У8, НВ 300	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, φ = 45°	1К62
	Рис.1, е; D = 150 мм, d = 148 мм, L = 50 мм	Чугун СЧ35, НВ 240	Резец с твёрдосплавной пластинкой ВК8, φ = 105°
	Рис.1, ж; D = 30 мм, b = 3 мм, d = 25 мм	Сталь У8, НВ 300	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т15К6, γ = 10°	16К20
	Рис.1, к; D = 130 мм, t = 1 мм, L = 65 мм	Сталь 45, НВ 197	Резец с твёрдосплавной пластинкой Т5К10, φ = 45	16К20

Практическая работа №2