Методика розрахунку режиму різання для токарної обробки на верстатах із ЧПК

Размещено на http://www.allbest.ru

Методика розрахунку режиму різання для токарної обробки на верстатах із ЧПК

Д'яченко Юрій Веніамінович

канд. техн. наук, професор кафедри технології виробництва літальних апаратів

Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут», Україна

Воронько Ірина Олексіївна

канд. техн. наук, доцент кафедри технології виробництва літальних апаратів

Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут», Україна

Воронько Віталій Володимирович

д-р. техн. наук, професор, професор кафедри транспортних систем і логістики

Харківський національний університет міського господарства

ім. О. М. Бекетова, Україна

Анотація

Режим різання - сукупність значень швидкості різання, подачі та глибини різання. Ці фактори залежать від матеріалу заготовки і його властивостей на даній операції' обробки, матеріалу і геометрії різального інструменту, виду обробки. Як вихідні дані приймають фізико-механічні характеристики матеріалу заготовки, величину припуску і вид обробки (чорнова або чистова). Режим різання при токарній обробці на верстатах із ЧПК (числовим програмним керуванням) призначають на основі операційного ескізу.

Ключові слова: режими різання, токарна обробка, ЧПК, глибина різання, подача, частота обертів, період стійкості.

Токарна обробка широко застосовується при виготовленні тіл обертання складної форми і підвищеної точності з різних конструкційних матеріалів. Обрати послідовність обробки поверхонь деталі та кількість установів заготовки на верстаті стає можливим після ознайомлення з кресленням деталі та технічними умовами на її виготовлення.

Аналіз креслення деталі «Опора» (рис. 1) показує, що необхідні відповідно до вимог креслення точність і шорсткість обробки деталі забезпечить чистовий вид точіння, наявність сферичних поверхонь на деталі вимагає використання токарного верстата з ЧПК.

Остаточну чистову обробку поверхонь даної деталі «Опора» можна виконати за два установи.

* Розміри для довідок. 2. h12, H12, ± IT12/2.

Рис. 1. Креслення деталі «Опора» [1]

Кожний із двох установів для даної деталі можна виконати за один технологічний перехід за допомогою прохідного різця, тому що геометрична форма його ріжучої частини дозволяє точити торцеві площини, уступи, фаски, циліндричні, сферичні й конічні поверхні. Зони токарної обробки даної деталі «Опора» в кожному установі - напіввідкриті й відкриті.

Вивчення технічних характеристик токарного верстата з ЧПК моделі ТПК- 125ВН показує [2], що розміри робочого простору і паспортна точність верстата дозволяють виготовити деталь «Опора» з необхідною за кресленням точністю циліндричних і сферичних поверхонь, а також їхнього взаємного розташування.

Режим різання при токарній обробці

різання токарний ескіз

На операційному ескізі програмної обробки для кожного установу показують креслення деталі з операційними і довідковими розмірами, схему базування і закріплення заготовки, систему координат з нульовою точкою деталі W (рис. 2).

Рис. 2. Операційний ескіз деталі «Опора» (перший установ, чистове точіння) [1]

Нульова точка деталі (нуль деталі) W - точка на деталі, відносно якої задають розміри деталі для розробки керуючої програми. Перелік розмірів відносно нуля деталі W на операційному ескізі є необхідним для програмування траєкторії переміщення інструменту в кожному з технологічних переходів.

Операційні розміри, тобто геометричні розміри і шорсткість поверхонь деталі, які необхідно одержати при обробці в даному установі, нумерують цифрами в кружках з напрямком обходу нумерації за годинниковою стрілкою. Оброблений контур деталі виділяють жирною лінією. Режим різання розраховують для всіх операційних розмірів, за винятком фасок, що відносять до попередніх за черговістю обробки поверхонь деталі.

Крім операційного ескізу обов'язковим елементом операційної технології програмної обробки на верстатах із ЧПК є кінематична схема переміщення інструменту для кожного технологічного переходу - розрахунково- технологічна карта (РТК) (рис. 3).

Рис. 3. РТК обробки чистового точіння деталі «Опора» [1] (першийустанов, чистове точіння): 1, 2, ...13 - опорні геометричні точки; 2',...12', 13' - опорні технологічні точки

РТК має містити такі дані [3]:

Прямокутні системи координатXMZ із вказанням відліку в нульовій точці верстата M і деталі XgMZg з початком відліку в нульовій точці деталі W і зазначенням напрямку осей, координати вихідної точки верстата 0 . Нульова точка верстата (нуль верстата) M - точка, прийнята за початок координат верстата. Вихідна точка верстата (вихідна точка) O - точка, визначена відносно нульової точки верстата, що використовується для початку роботи за керуючою програмою.

Контур деталі, що підлягає обробці, із зазначенням схеми базування і закріплення заготовки, а також довідкові розміри, необхідні для програмування.

Траєкторію руху вершини токарного різця в системі координат верстата XMZ. Початком і кінцем траєкторії є вихідна точка верстата O з заданими за паспортом верстата координатами XMO, ZMO. На лінії руху вершини токарного різця позначають опорні точки - геометричні і технологічні, в яких відбувається зміна геометрії траєкторії або умов обробки. Основною лінією позначають ділянки робочого ходу, пунктирною - ділянки допоміжного ходу.

Кожному розміру на операційному ескізі відповідає геометричний елемент РТК - безперервна ділянка розрахункової траєкторії або контуру деталі, що задається тим самим законом. Напрямок обходу для наочності задають стрілками на кожній ділянці траєкторії руху вершини різця.

Розрахунок режиму різання при точінні на верстатах із ЧПК виконують у такій послідовності:

Призначають вид інструментального матеріалу і його марку;

Вибирають геометричні елементи різальної частини різця;

Призначають глибину різання;

Розраховують подачу на оберт;

Призначають період стійкості токарного різця;

Розраховують швидкість різання;

Розраховують номінальну частоту обертання шпинделя;

Розраховують силу і потужність різання;

Визначають основний час обробки.

Наведемо інформацію, необхідну для кожного етапу розрахунку режиму різання для токарної обробки на верстатах із ЧПК.

1. Призначення виду інструментального матеріалу та його марки. Матеріал ріжучої частини токарного різця вибирають за нормативними даними згідно з табл. 1.

Таблиця 1

Вибір марки матеріалу різця при різних видах точіння

Вибір геометричних елементів різальної частини різця. Оптимальні значення кутів різальної частини токарного різця визначають за нормативами через поправочний коефіцієнт Кр сили різання

Таблиця 2

Значення поправкового коефіцієнта mp

Таблиця 3

Значення поправкових коефіцієнтів К^р, Кгр, КАр

Значення кутів токарного різця можна знайти у довідниках відповідно до типу різця [4].

Призначення глибини різання. Глибина різання t, мм - товщина шару припуску, що знімається за один робочий хід інструменту, що вимірюється перпендикулярно до осі або поверхні заготовки.

При токарної обробці циліндричних поверхонь глибина різання

t = 0, 5(D - d), (2)

де D - діаметр заготовки до обробки; d - діаметр заготовки або деталі після обробки за один робочий хід інструменту.

Розрахунок подачі на оберт. Подача на оберт So, мм/об - величина переміщення різальної кромки різця у напрямку руху подачі за один оберт

заготовки. Для чорнового точення подача на оберт So залежить від глибини різання t. Для чистового точення подача на оберт So є функцією параметра шорсткості Rz. Величину подачі на оберт для токарних операцій, що здійснюються на верстатах із ЧПК, розраховують за емпіричними формулами, наведеними у табл. 4 - 6.

Таблиця 4

Подача на оберт при чорновому точінні на верстатах із ЧПК So = KtxDymaxDz0 мм/об

Таблиця 5

Подача на оберт при чистовому точінні на верстатах із ЧПК So = KrDmax + K2Rz + b мм/об

Таблиця 6

Подача на оберт при чистовому точінні фасонних поверхонь на верстатах із ЧПК So = KDxiaxRyFz мм/об

Призначення періоду стійкості токарного різця. Період стійкості T, хв - це час різання новим або відновленим різальним інструментом від початку різання до досягнення припустимої величини затуплення, після чого необхідно переточувати інструмент. На вибір періоду стійкості різального інструменту впливають від обробки і характер різання. За нормативами середнє значення періоду стійкості токарних різців становить від 30 до 60 хв.

Розрахунок швидкості різання. Швидкість різання v, м/хв при токарній обробці є коловою швидкістю точки, взятої на найбільшому діаметрі заготовки. Величину швидкості різання для токарної обробки на верстатах із ЧПК розраховують за емпіричною формулою, наведеною в табл. 7.

Таблиця 7

Розрахункова швидкість різання для точіння на верстатах із ЧПК

Розрахунок номінальної частоти обертання шпинделя. Номінальну частоту обертання шпинделя прозр, 1/хв розраховують для зовнішніх, торцевих, циліндричних і сферичних поверхонь деталі за формулою

де D - діаметр оброблюваної поверхні, мм.

Для кожного застосовуваного токарного різця (тобто технологічного переходу) частота обертання шпинделя має бути незмінною. її вибирають з нормалізованого ряду частоти обертання шпинделя конкретного верстата з ЧПК, що підходить за технічними характеристиками для обробки даної деталі [4].

Прийнята частота обертання ппр має бути меншою від кожної з розрахункових номінальних частот обертання для найбільш відповідальних за точністю і шорсткістю поверхонь деталі. Значення ппр виставляють на пульті керування верстатом із ЧПК заздалегідь до початку обробки.

За прийнятим значенням Ппр уточнюють швидкість різання V* для всіх ділянок обробки деталі на технологічному переході кожного з установів заготовки за формулою

де V* - прийнята швидкість різання, м/хв.

Розрахунок сили і потужності різання. Головна складова сили різання Pz спрямована по дотичній до поверхні різання і збігається за напрямком з вектором швидкості обертання заготовки. Силу різання Pz для токарних операцій на верстатах із ЧПК розраховують за емпіричною формулою, наведеною в табл. 8.

Сила різання для токарної обробки на верстатах із ЧПК

Таблиця 8

Pz = 10CptxSgVnKp Н

Висновок

Правильний розрахунок режимів різання при токарній обробці допомагає зробити техпроцес ефективним, знизити собівартість виробництва,

підвищити якість поверхонь деталей, позитивно впливає на тривалість оботи та цілісність інструментів. Якщо неправильно вибрати режими, то можна отримати низький рівень виконання продукції або її брак.

Список використаних джерел

Voronko, V.V., Dyachenko, Yu.V., Nabatov, A.S. & oth. (2007). Technology of aircraft parts manufacturing by dimensional processing. Kharkiv: NAU "KhAI", 172.

Hrabchenko, A.I., Uzunyan, A. I., Zubkova, N. V. & oth. (2014). Rozrakhunok

nayvyhidnishykh rezhymiv rizannya pry tochinni [Calculation of the most advantageous cutting modes for turning]. Kharkiv: NTU "KhPI", 88.

Bulyha, YU. V. Bulyha YU. V., Veselovs'ka N. R., Mis'kov V. P. Teoriya rizannya. Rozrakhunok rezhymiv rizannya [Cutting theory. Calculation of cutting modes]. Vinnitsa: VNTU, 67.

Educational and methodological complex for the profession "Turner, milling operator". Available at: https://bcpl.pto.org.ua/

Размещено на Allbest.ru