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:

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru

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 = sтабл ‒ 30%·sтабл = 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 = Vта6л·k1·k2·k3, м/мин,

где Vта6л ‒ 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:

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru , мин-1,

где D ‒ диаметр обрабатываемой поверхности детали, мм.

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru

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)
Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru
к)
а)
Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru
б)
г)
в)

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru 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:

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru .

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

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru ,

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

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

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru .

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

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru

где Nдв – мощность двигателя главного привода станка. По паспорту станка мод. 16К20 (П1) мощность двигателя Nдв = 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 = Vта6л·k1·k2·k3, м/мин,

где Vта6л ‒ 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 Vтабл.

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 = Рzтабл·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

Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru (табл. 8, 9, 10)

или Расчёт режимов резания для токарной обработки - student2.ru (табл. 11, 12).

Таблица 8

Сила резания Рzтабл

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 Nтабл, 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 Nтабл, 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 Nтабл умножить на глубину резания t.

Таблица 12

Коэффициент kN 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

Наши рекомендации