Как известно, существует множество способов расчета режимов резания: таблицы, формулы пересчета с усилий резания, графики стойкости резца, метод оптимального сечения стружки. Однако хотелось бы предложить новую методику расчета режимов резания, которая основана на пересчете максимально возможной мощности затраченной на резание - исходя из мощности станка. Данный метод разработан не так давно, и лично автором опробован на производстве с различным оборудованием, как на ветхих 16К20, так и на модифицированных российских станках с ЧПУ. В обоих случаях были показаны весьма неплохие показатели по времени обработки и по качеству поверхности, однако при некоторых типах точения (например растачивание и отрезная) приходилось корректировать понижающие коэффициенты - что в принципе можно считать плюсом методики, так как есть возможность регулирования.

Как уже говорилось принцип метода - пересчет из затрачиваемой мощности, и жесткая зависимость площади сечения стружки и скорости резания. Самым главным моментом является удержание пропорциональности величин подачи, глубины резания, и частоты вращения при определенном диаметре заготовки, поэтому удобнее всего эту методику применить при расчете в программе (например ТехноПро). Скачать отдельный макрос автоматического расчета режимов резания можно в теме режимов на форуме во вложении.

С учетом особенностей отечественной промышленности и взяв во внимание тот факт, что каждый токарь стремится производить обработку так как сам считает нужным (практика), то данная методика несет рекомендательный характер (хотя в 80% случаев токари применяли аналогичные режимы), однако для оформления технологической документации наиболее удобна ввиду своей возможной автоматизации.

 Методика расчета режимов резания при токарных работах

 Наружное продольное точение

                Подачи при черновой и чистовой обработке выбирать по таб.1; большие назначать при обработки малых диаметров, меньшие – при обработке больших диаметров. Подачи заведомо снижены, учитывая недостаточную жесткость системы и высокую вероятность возникновения вибраций при резании. При чистовой обработке радиус при вершине резца выбирать не меньше 2 мм, вылет резца минимальный.

 

Черновая обработка	Чистовая обработка
s=0.8 мм/об s=0.6 мм/об s=0.4 мм/об	s=0.30 мм/об (Ra=6.3) s=0.23 мм/об (Ra=3.2) s=0.11 мм/об (Ra=1.6)

Таблица 1

 

                При прерывистом точении снижать подачу на 25%. Подачу корректировать коэффициентом K_ls в зависимости от вылета резца l (таблица 2) и коэффициентомK φs  в зависимости от главного угла в плане (таблица 3).

l:H до (l-вылет H-высота державки)	1.5	2	2.5	3
Kls	1	0,7	0,5	0,4

Таблица 2

 

φ- главный угол в плане, град	45	60	75	90
K φs	1	0,9	0,8	0,7

                Таблица 3

 

                Максимальная глубина резания при черновой обработке – 3 мм, при чистовой – 1 мм.

                 Скорость резания при токарных работах вычислять из возможной мощности привода главного движения станка по формуле:

 

 v- скорость резания, м/мин

N_станка- мощность станка по паспорту, кВт

η- КПД станка по паспорту

δ- коэффициент понижения мощности при возможном износе станка δ=0.85

Cp- постоянная, влияющая на силу резания Pz при заданных условиях обработки (таблица 4)

Т- расчетная стойкость резца, мин

t- глубина резания, мм

s- подача продольная, мм/об

x,y,n- коэффициенты, зависящие от условий обработки (таблица 4)

К φv – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 5)

Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 6)

Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 7)

К_матV- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 7.1)

Kφp, Kγp, Kλp, Krp-коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на силу резания (таблица 8)

К_матP- поправочный коэффициент на силу резания, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 8.1)

 

Материал обрабатываемый	Cp	x	y	n
Сталь	300	1	0,75	-0,15
Чугун серый 190 НВ	92	1	0,75	0
Алюминиевые сплавы	40	1	0,75	0
Медные сплавы	55	1	0,66	0

Таблица 4

 

Главный угол в плане φ	20	30	45	60	75	90
К φv	1,4	1,2	1,0	0,9	0,8	0,7

Таблица 5

 

Заготовка	Покат	Поковка, литье под давлением	Отливка (чугун)	Отливка (медные и алюмин. сплавы)
К заг	0,9	0,8	0,8	0,9

 

Таблица 6

Материал обрабатываемый
Сталь	Т5К12М	Т5К10	Т14К8	Т15К6	Т30К4	ВК8
	0,35	0,65	0,8	1,0	1,4	0,4
Чугун серый 190 НВ	ВК8	ВК6	ВК4	ВК3
	0,83	1,0	1,1	1,15
Алюминиевые и медные сплавы	Р6М5	ВК4	ВК6	9ХС	У12А
	1,0	2,5	2,7	0,6	0,5

Таблица 7

Обрабатываемый материал	КматV	Показатель n
		при обработке резцами из быстрореж. стали			при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь		С ≤0.6%		-1,0	1
				1,75
				1,75
		хромистая сталь		1,75
		С>0.6%		1,75
Чугун серый		1,7			1,25
Медные сплавы	1	---			---
Алюминиевые сплавы	1	---			---

Таблица 7.1

 

 

Параметры		Материал режущей части	Поправочные коэффициенты
Наименование	Величина		Обозначение	Величина
Главный угол в плане φ	30	Твердый сплав	Kφp	1,08
	45			1,00
	60			0,94
	90			0,89
	30	Быстрореж. сталь		1,08
	45			1,00
	60			0,98
	90			1,08
Передний угол γ	-15	Твердый сплав	Kγp	1,25
	0			1,10
	10			1,00
	12-15	Быстрореж. сталь		1,15
	20-25			1,00
Угол наклона главного лезвия λ	-5	Твердый сплав	Kλp	1,00
	0
	5
	15
Радиус при вершине r, мм	0,5	Быстрореж. сталь	Krp	0,87
	1,0			0,93
	2,0			1,00
	3,0			1,04
	4,0			1,10

Таблица 8 

 

 

Обрабатываемый материал	КматP	Показатель n
		при обработке резцами из быстрореж.стали		при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь			0,75	0,35
			0,75	0,75
Чугун серый		0,4		0,55
Медные сплавы	1	---		---
Алюминиевые сплавы	1	---		---

Таблица 8.1

 

                После расчета скорости резания необходимо рассчитать частоту вращения шпинделя и сопоставить с паспортными характеристиками. Частоту вращения фактическую следует выбирать наиболее близкую по величине.

                Частота вращения:                           об/мин

                Разница расчетной и фактической частоты вращения отражается на стойкости инструмента: если расчетная величина больше фактической, то стойкость резца увеличивается относительно расчетной, если меньше - уменьшается.

Растачивание

                При растачивании скорости резания вычисляются аналогичным способом, как и при наружном продольном точении, но с учетом коэффициента К_раст (таблица 9).

Диаметр растачиваемого отверстия в мм до	50	75	150	250	>250
Краст	0,6	0,75	0,8	0,9	1,0

Таблица 9

 Прорезание пазов

Поперечные подачи выбираются по таблице 10. Скорости резания при прорезании пазов рассчитываются аналогично наружному точению, но с коэффициентами Cp, x, y, n согласно таблице 11. 

Диаметр обработки, мм	Ширина резца, мм	Обрабатываемый материал
		Сталь	Чугун, медные и алюминиевые сплавы
<20	3	0.07	0.12
20<D<40	3-4	0.11	0.17
40<D<60	4-5	0.14	0.22
60<D<100	5-8	0.20	0.28
100<D<150	6-10	0.22	0.35
D>150	10-15	0.31	0.47

Таблица 10

 

Материал обрабатываемый	Cp	x	y	n
Сталь	408	0.72	0.8	0
Чугун серый 190 НВ (P18)	158	1.0	1.0	0
Алюминиевые сплавы (P18)	75	1.0	1.0	0
Медные сплавы (P18)	50	1.0	1.0	0

Таблица 11

 

Отрезание

                При отрезании подачи выбираются по таблице 10 в зависимости от ширины режущей части отрезного резца. Частота вращения шпинделя токарного станка назначается 80-100 об/мин, в целях безопасности. 

Поперечное точение

                При поперечном точении подачи назначать по таблице 1. Расчет проводить аналогично продольному точению

 

Нарезание резьбы

                При нарезании резьбы метчиками или плашками вручную или в специальном патроне с плавающей втулкой, следует назначать минимальное число оборотов на шпинделе станка. Расчетная скорость резания 10-14 м/мин.

                При нарезании резьбы резьбовыми резцами или резьбовыми гребенками, подачу назначать равной шагу резьбы. Материал режущей части рекомендуется Р18. Число проходов i выбирать по таблице 12.

 

Таблица 12

 

 

                Глубину резания вычислять по формулам:

Для черновой обработки:                                             

Для получистовой обработки:                     

Для чистовой обработки:                                             

                 D -наружный диаметр резьбы

                 d  -внутренний диаметр резьбы

                 Длина нарезки резьбы по всей номенклатуре валов незначительна (до 50 мм). При больших скоростях резания скорость перемещения суппорта будет до 6 м/сек. Рекомендуется применять частоту вращения шпинделя при нарезании резьбы до 80 об/мин

 Рекомендации к расчетам:

1.             При черновой обработке не использовать частоты вращения шпинделя, превышающие значение 630 об/мин.

2.             При чистовой обработке не использовать частоты вращения шпинделя, превышающие значение 900 об/мин.

3.             При понижении скорости резания исходя из безопасности работ учесть понижение силы резания, что в результате повышает стойкость резца.

4.             При чистовой обработке использовать инструмент с максимально возможным радиусом при вершине резца

5.             При чистовой обработке обеспечить минимальный вылет резца при установке в резцедержателе

6.             При введении в технологические процессы импортного инструмента пересчитать коэффициенты Ср, x, y, K_инстр .

 Последовательность и пример расчета

                При расчете режимов резания, последовательность вычисления рекомендуется следующая:

 

1.             Выбор подачи на черновую обработку по таблице 1

2.             Назначение глубины резания

3.             Выбор геометрических характеристик инструмента, определение вылета резца l и назначение поправочных коэффициентов на подачу по таблицам 2 и 3

4.             Выбор оборудования

5.             Сверить значения назначенной подачи с паспортными характеристиками станка

6.             Назначение расчетной стойкости резца

7.             Выбор коэффициентов Сp, x, y, n в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и вида обработки

8.             Расчет скорости резания с учетом всех поправочных коэффициентов

9.             Пересчет скорости резания на частоту вращения шпинделя (в случае превышения частоты вращения значения 630 об/мин, назначить инструмент с понижающими поправочными коэффициентами или повысить расчетную стойкость резца)

10.          Сверить расчетную частоту вращения с паспортными характеристиками станка и выбрать ближайшее значение

11.          Выбор подачи на чистовую обработку по таблице 1

12.          Сверить значения назначенной подачи с паспортными характеристиками станка

13.          Назначение глубины резания

14.          Выбор геометрических характеристик инструмента, определение вылета резца l и назначение поправочных коэффициентов на подачу по таблицам 2 и 3 (рекомендуется использовать инструмент с максимально возможным радиусом при вершине)

15.          Расчет скорости резания с учетом всех поправочных коэффициентов

16.          Пересчет скорости резания на частоту вращения шпинделя (в случае превышения частоты вращения значения 900 об/мин, назначить инструмент с понижающими поправочными коэффициентами или повысить расчетную стойкость резца)

17.          Сверить расчетную частоту вращения с паспортными характеристиками станка и выбрать ближайшее значение

 

Пример расчета: 

Требуется предварительно обточить наружный диаметр 150 мм чугунной крышки, полученной литьём в песчано-глинистую форму НВ 200.

Вычислить режимы.

 

1.             Выбираем максимально возможную подачу на черновую обработку по таблице 1 S=0,8 мм/об

2.             Припуск на обработку равен 3 мм на сторону, следовательно, глубину резания на черновую обработку назначаем t=2 мм

3.             Режущий инструмент: ВК6, главный угол в плане 45 градусов, передний угол 10 градусов, угол наклона главного лезвия 5 градусов, радиус при вершине 1,8 мм, высота державки 30 мм, вылет 30 мм. Выбираем поправочные коэффициенты по таблицам 2, 3, 5, 7, 8.

K_ls=1

K φs =1

К φv=1

Kзаг=0.8

Кинст=1

Kφp=1

Kγp=1

Kλp=1

Krp=1

4.             

5.             Материал имеет отклонение механических свойств от расчетных величин, следовательно необходимо скорость компенсировать поправочным коэффициентом К_матV , а силу резания компенсировать поправочным коэффициентом К_матP. (см. таб 7.1 и 8.1)

6.             Расчетные коэффициенты Сp, x, y, n выбираются по таблице 4. Чугун серый: Сp=92, x=1, У=0,75, n=0

7.             Расчетную стойкость резца назначим равной T=90 мин

8.             Назначим на обработку токарный станок 1К62. Мощность главного привода – N=7.5 кВт, η=0.8

9.             Ближайшее значение продольной подачи согласно паспорту станка S=0.78 мм/об

10.          Рассчитаем скорость резания:

11.          Рассчитаем частоту вращения шпинделя при рассчитанных режимах:

 

12.          Ближайшее значение частоты вращения шпинделя станка 1К62 n=100 об/мин

 

ИТОГ:    S=0.78 мм/об

                v=53,1 м/мин

                n=100 об/мин