Главная / Особенности технологии обработки на станках с ЧПУ /

Назначение режимов резания (1 из 3)

Рассмотренные частные критерии оценки вариантов дают возможность найти оптимальные решения по всем параметрам технологического процесса операции. Каждое из этих решений может быть распространено на множество операций, для которых условия, его определяющие, остаются неизменными.

Например, по токарной обработке: проходной резец с φ = 95° и φ = 5° предпочтительнее резцов с φ < 90° для обработки заготовок в виде отрезков проката, имеющих прямые ступени, т.к. не требует дополнительного резца для формирования прямого уступа, обеспечивает обработку по цилиндру и торцу с высокой производительностью и надежностью. Это решение является оптимальным для обработки в патроне и в центрах заготовок из конструкционных сталей, имеющих больше одной прямой ступени. Резец с φ = 95° может быть использован и при черновой и при получистовой обработке наружных поверхностей таких заготовок. Для чистовой обработки этих поверхностей дополнительно нужен чистовой резец.

Траектория движения резца с φ = 95°, обеспечивающая минимальное время обработки по наружному диаметру и наибольшую надежность, соответствует перемещению параллельно оси вращения обрабатываемой поверхности. Если в операции этот резец участвует в качестве чернового, а контурный – в качестве чистового, то припуск на чистовой резец ориентировочно составляет 1,2… 1,4 мм. При таком припуске ошибка предварительной обработки и колебания твердости обрабатываемого материала в наименьшей степени сказываются на изменении размеров проточенной поверхности.

Сложнее показать возможность распространения технологического решения по назначению режимов резания на широкий круг операций. Для станков в массовом производстве режимы резания рекомендуется оптимизировать на каждом проходе каждой операции. Для станков с ЧПУ это не так.

Если предположить, что станок, средства крепления и форма детали не ограничивают выбор режимов резания, то в этом случае режимы определяются только возможностями инструмента. Для определения возможностей инструмента необходимо провести его производственные испытания на том станке, в комплект инструментальной оснастки которого входит интересующий нас инструмент. Во время испытаний обрабатывают заготовки из наиболее используемого материала; жесткость заготовок не должна влиять на выбор режимов резания. В этих условиях определяют значения глубины и подачи (t, мм; S₀ ,мм/об), обеспечивающие наибольшую производительность без поломок инструмента. Скорость резания во время испытаний назначают в соответствии с нормативами. По результатам испытаний устанавливают режимы резания, рекомендуемые для данного инструмента при работе на конкретном станке.

Правша определения оптимальных режимов сводятся к следующему: число проходов определяют делением чернового припуска на рекомендуемую глубину резания с последующим округлением результата до большего целого числа; фактическую глубину каждого прохода находят делением величины чернового припуска на полученное число проходов. Если фактическая глубина резания меньше рекомендуемой, то подача может быть увеличена так, чтобы произведение глубины и подачи не превышало рекомендуемых значений t х S₀, а величина подачи была бы меньше предельного значения, установленного экспериментально по прочности режущей кромки или форме стружки. Скорость резания для каждого прохода рассчитывают по известным зависимостям, если задано значение экономической стойкости.

Изложенные правила назначения режимов оптимальны во всех случаях, когда ограничением по режимам является режущий инструмент, а допускаемые значения t и S₀ определены в конкретных условиях. Свод таких правил можно рассматривать как технологическое решение по назначению режимов резания для определенных условий.

Операции, характеризующиеся одинаковыми оптимальными и технологическими решениями, по всем параметрам операционной технологии могут быть объединены в группы, для которых существуют формальные правила построения операционной технологии, отвечающей целевой функции операции. Детали таких групп можно обрабатывать по типизированной (для групп) операционной технологии. Область использования каждой типизированной технологии ограничивается условиями, определяющими оптимальность технологических решений.

Работы по оптимизации операционной технологии в конкретных условиях мелкосерийного и серийного производства включают в себя анализ обрабатываемых поверхностей деталей; выявление элементарных поверхностей, имеющих конструктивно-технологическую общность и образуемых с помощью одинаковых технологических решений.

Например, поверхности тел вращения удобно разбить на элементарные поверхности, которые могут быть образованы проходными упорными или расточными резцами для глухих отверстий (цилиндрические, конические, фасонные поверхности) и на поверхности, для которых требуется иной инструмент (прямые и угловые канавки, торцовые выемки, винтовые). С поверхностей первого типа удаляется 70…90 % снимаемого при обработке материала. Поэтому для их образования необходимы инструменты как для черновой, так и для чистовой обработки. Поверхности второго типа расположены относительно поверхностей первого типа в теле детали, с них удаляется значительно меньше материала, что позволяет выполнять их черновую и чистовую обработку одним инструментом.

В большинстве случаев существует принципиальная возможность назначения таких режимов обработки и траекторий перемещения инструментов, при которых обеспечиваются самые выгодные условия резания.

В операции может быть столько элементарных переходов, сколько существует участков с отличающимися условиями работы инструмента. Каждый режущий инструмент участвует в проходах и переходах с отличающимися режимами резания. В тех случаях, когда на станке обрабатывают относительно небольшие партии деталей, инструмент может участвовать в обработке различных деталей (операций) из материалов, как близких по свойствам, так и отличающихся, в течение периода стойкости.

Часто с целью сокращения номенклатуры режущего инструмента и времени обработки (за счет уменьшения значения t_пер) один инструмент выполняет в операции различные по характеру переходы, например, черновые, чистовые, по торцу, цилиндру (при точении), с различными значениями глубины резания, подачи; концевые фрезы могут работать только торцовыми зубьями, только зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности, или теми и другими одновременно.

В качестве примера на рисунке ниже показаны схемы и разрешаемые направления перемещения при снятии припуска резцом с φ = 95° и вспомогательным углом в плане φ₁ = 5°.

pic-1-1

Схемы разрешаемых направлений
перемещения резца с φ = 95° и φ₁ = 5°:

а - при подрезке торцов; б – при точении по диаметру; t = 5.. .9 мм; S₀₁ = 0,6 мм/об, S₀₂ = 1,5 мм/об, S₀₃ = 0,4 мм/об; t х S₀ = 4,5 мм²

На реальных операциях
продолжительность работы этого инструмента на отличающихся режимах резания или
с различным направлением подачи характеризуется данными, полученными на базе
32 типовых операций.

Наименование прохода	Глубина резания t, мм	ПодачаS₀, мм/об	Время резания
Наименование прохода	Глубина резания t, мм	ПодачаS₀, мм/об	мин	%
Подрезка торцов	5	0,4	0,72	2,9
	4	0,4	3,78	15,0
	4	0,3	1,13	4,5
	3	0,5	0,39	1,6
		0,4	0,97	3,9
		0,3	2,00	7,9
	2	0,4	0,65	2,6
	2	0,3	1,02	4,1
	1	0,3	1,24	4,9
Точение диаметров	5	0,5…0,6	5,0	19,9
	4	0,5	1,75	7,0
	3	0,4…0,5	2,62	10,4
	2	0,4…0,5	1,02	4,1
	1	0,5	0,7	2,8
Протачивание фасок	-	0,2	0,27	1,1
Обратное точение	-	0,4…0,6	1,82	7,3
Итого:			25,08	100,0

Отмеченные особенности эксплуатации инструмента оказывают влияние на характер и интенсивность изнашивания, что следует учитывать при назначении режимов резания.

При универсальном использовании резца с φ = 95° возникают следующие ситуации:

участки повышенного износа
развиваются независимо один от другого, продолжительность работы
инструмента до замены определяется по износу, соответствующему наиболее
длительному переходу, при одинаковой скорости изнашивания в двух направлениях;
участки повышенного износа
оказывают влияние друг на друга (обтачивание цилиндра, конуса). В этом
случае продолжительность работы инструмента до замены определяется по
износу участка, расположенного между участками наибольшего износа по
каждому из направлений. Несмотря на то, что износ промежуточного участка
кромок развивается менее интенсивно при работе по каждому из направлений,
он может стать превалирующим при работе в двух направлениях;
участки с повышенным
износом сливаются и невозможно выделить износ, соответствующий различным
направлениям рабочих перемещений, режимы резания должны учитывать
суммарное время работы по разрешенным направлениям.

У концевых фрез, фасонных, расточных резцов и некоторых других инструментов возможно появление нескольких очагов износа при использовании для снятия припусков различных участков режущих кромок. Эти участки могут отстоять друг от друга по длине кромки, соприкасаться или накладываться один на другой.

Если участки износа отстоят друг от друга, то режимы и стойкость должны рассчитываться по определяющему проходу, если соприкасаются, то с учетом работы в этих двух проходах, если накладываются, то с учетом суммарного времени работы.

Быстрый переход в разделы

Станки с ЧПУ

Назначение режимов резания (1 из 3)