Элементы режима сверления. Элементы режима резания. Выбор и назначение глубины резания
Расчёт режимов резания при сверлении
Цель работы: научиться рассчитывать наиболее оптимальные режимы резания при сверлении по аналитическим формулам.
1. Глубина резания t , мм. При сверлении глубина резания t = 0,5 D , при рассверливании, зенкеровании и развертывании t = 0,5 (D – d ) ,
где d – начальный диаметр отверстия;
D – диаметр отверстия после обработки.
2. Подача s , мм/об. При сверлении отверстий без ограничивающихся факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу (табл.24). При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз. При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны. Их определяют умножением табличного значения подачи на соответствующий поправочный коэффициент, приведенный в примечании к таблице. Полученные значения корректируем по паспорту станка (приложение 3). Подачи при зенкеровании приведены в табл. 25, а при развертывании – в табл.26.
3. Скорость резания v р , м/мин. Скорость резания при сверлении
https://pandia.ru/text/80/138/images/image003_138.gif" width="128" height="55">
Значения коэффициентов С v и показателей степени m , x , y , q приведены для сверления в табл.27, для рассверливания, зенкерования и развертывания – в табл. 28, а значения периода стойкости Т – табл. 30.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,
Кv = Кмv Киv Кιv ,
где Кмv - коэффициент на обрабатываемый материал (см. табл. 1, 3, 7, 8);
Киv – коэффициент на инструментальный материал (см. табл. 4);
Кιv, - коэффициент учитывающий глубину сверления (табл. 29). При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент Кп v (см. табл. 2).
4. Частоту вращения n , об/мин, рассчитывают по формуле
https://pandia.ru/text/80/138/images/image005_96.gif" width="180" height="51">
5. Крутящий момент M кр , Н·м, и осевую силу Ро , Н, рассчитывают по формулам:
при сверлении
Мкр = 10 См Dqsy Кр;
Р0 = 10 Ср Dqsy Кр;
при рассверливании и зенкеровании
Мкр = 10 См Dq tx sy Кр;
Р0 = 10 Ср tx sy Кр;
Значения См и Ср и показателей степени q , x , y приведены в табл. 31.
Коэффициент Kp , учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением
Кр = Кмр.
Значения коэффициента Кмр приведены для стали и чугуна в табл. 11, а для медных и алюминиевых сплавов – в табл. 10.
Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, H·м,
;
здесь sz – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z ,
где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки. Значения коэффициентов и показателей степени см. в табл. 22.
6. Мощность резания Ne , кВт , определяют по формуле:
где n пр - частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,
Мощность резания не должна превышать эффективную мощность главного привода станка N е < N э (, где N дв - мощность двигателя, h - кпд станка). Если условие не выполняется и N е > N э , снижают скорость резания. Определяют коэффициент перегрузки рассчитывают новое меньшее значение скорости резания https://pandia.ru/text/80/138/images/image011_47.gif" width="75" height="25 src=">, где Рост – осевая сила станка.
7. Основное время То , мин, рассчитывают по формуле ,
где L – длина рабочего хода инструмента, мм;
Длина рабочего хода, мм, равна L = l + l 1 + l 2 ,
где l – длина обрабатываемой поверхности, мм;
l 1 и l 2 – величины врезания и перебега инструмента, мм (см. приложение 4).
Таблица 1
Поправочный коэффициент К мv , учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания.
Обрабатываемый материал | Расчетная формула |
|
|
Серый чугун |
|
Ковкий чугун |
|
Примечания: 1. σв и НВ – фактические параметры. Характеризующие обрабатываемый материал, для которого рассчитывается скорость резания. 2. Коэффициент Кr характеризующий группу стали по обрабатываемости, и показатель степени nv см. в табл.7. |
Таблица 2
Поправочный коэффициент Кп v , учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания.
Таблица 3
Поправочный коэффициент Км v , учитывающий влияние физико-механических свойств медных и алюминиевых сплавов на скорость резания.
Таблица 4
Поправочный коэффициент Киv , учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания.
Обрабатываемый материал | Значения коэффициента Ки v в зависимости от марки инструментального материала |
||||||
Сталь конструкционная | |||||||
Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали | |||||||
Сталь закаленная | Н RС 35 – 50 | Н RС 51 – 62 |
|||||
Серый и ковкий чугун | |||||||
Сталь, чугун, медные и алюминиевые сплавы | |||||||
Основными элементами режима резания при сверлении являются скорость резания, подача и глубина резания.
Скоростью резания называется окружная скорость наиболее удаленной от центра сверла точки режущей кромки, измеряемая в метрах в минуту (м/мин
).
Скорости резания при сверлении (работа с охлаждением) конструкционных сталей
Подача |
Диаметр сверла в мм |
||||||||||
Скорость резания в м/мин |
|||||||||||
0,05 |
46 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Скорость резания v определяется по формуле
где D
- диаметр сверла;
n
- число оборотов шпинделя в мин.;
π = 3,14 - постоянное число.
Число оборотов режущего инструмента определяется по формуле
При сверлении или развертывании отверстий важно правильно выбрать скорость резания, при которой инструмент будет работать нормально, т. е. наиболее эффективно.
Таким образом, скорость резания режущего инструмента и подача его на один оборот составляют режим резания.
Режим резания необходимо выбирать таким, чтобы сохранить инструмент от преждевременного износа с учетом максимальной производительности.
Режимы резания можно выбирать по табл. 19 и 20.
Таблица 20
Переводная таблица скоростей резания и чисел оборотов сверл в минуту
Диа- |
Скорость резания в м/мин |
||||||||||
Число оборотов в минуту |
|||||||||||
1 |
3180 |
4780 |
6370 |
7960 |
9550 |
11150 |
12730 |
14330 |
15920 |
19100 |
31840 |
Зная диаметр сверла и материал обрабатываемой детали, находим по табл. 19 и 20 скорость резания, а по скорости резания и диаметру сверла определяем по переводной таблице (или по формуле) число оборотов сверла в минуту. Найденное число оборотов и значение подачи сопоставляют с фактическим числом оборотов шпинделя станка. На каждом станке имеется таблица оборотов шпинделя и подач, которая прикреплена к станку.
При работе сверлами из углеродистой стали величины скорости резания и подачи следует уменьшать на 30 - 40%.
Для уменьшения трения и нагрева инструмента при сверлении применяют охлаждающую жидкость. При обильном применении охлаждающей жидкости при сверлении стали можно увеличить скорость резания примерно на 30 - 35%. Кроме этого, обильное охлаждение облегчает удаление стружки из отверстия. Для нормального охлаждения необходимо к месту сверления подавать не менее 10 л
охлаждающей жидкости в минуту.
При сверлении различных металлов и сплавов рекомендуется применять охлаждающие жидкости, приведенные в табл. 21.
Если во время работы режущая кромка сверла быстро затупляется, то это признак того, что скорость резания выбрана слишком большой и ее надо уменьшить.
При выкрашивании режущих кромок следует уменьшить величину подачи.
Для предупреждения затупления и поломки сверла на выходе из отверстия рекомендуется уменьшать подачу в момент выхода сверла.
Для получения отверстий высокого класса точности развертки в шпинделе станка крепят на специальных качающихся оправках, которые дают возможность развертке занимать требуемое положение в отверстии. Этим устраняется «разбивание» отверстия.
Для получения высокой чистоты обработки отверстия при работе развертку следует смазывать растительным маслом.
Скорость резания при развертывании отверстий в стали принимается равной от 5 до 10 м/мин
, подача - от 0,3 до 1,3 мм/об
.
В табл. 22 приведены величины скорости резания при развертывании отверстий в различных металлах.
Средние скорости резания развертками на сверлильных станках в м/мин
При сверлении отверстия диаметром более 25 мм
рекомендуется производить предварительное сверление сверлом диаметром 8 - 12 мм
, а затем рассверлить отверстие до требуемого диаметра.
Разделение обработки отверстия на два прохода - сверление и рассверливание способствует получению более точного по диаметру отверстия, а также уменьшает износ инструмента.
При сверлении глубокого отверстия необходимо своевременно удалять стружку из отверстия и спиральных канавок сверла. Для этого периодически выводят сверло из отверстия, чем облегчают условия сверления и улучшают чистоту обрабатываемого отверстия.
При сверлении деталей из твердых материалов применяют сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава.
Пластинки твердого сплава закрепляют пайкой на медь к державке, изготовляемой из углеродистой или легированной стали.
Скорость резания такими сверлами достигает 50 - 70 м/мин
.
4.1. Основы теории резания металлов. .
Сущность обработки металлов резанием заключается в удалении с поверхности заготовки излишней части металла (припуска). При этом заготовка, превращаясь в изделие, приобретает необходимую форму, размеры и шероховатость поверхности, предусмотренные чертежом.
Обработка металлов резанием производится режущими инструментами на различных металлорежущих станках: токарных, фрезерных, строгальных, сверлильных, шлифовальных и др.
В процессе резания различают: обрабатываемую, обработанную поверхность и поверхность резания (рис. 4.1).
Поверхность, подлежащая обработке, называется обрабатываемой поверхностью. Поверхность, полученная в результате обработки (при сверлении — это цилиндрическая поверхность просверленного отверстия), называется обработанной. Поверхность, образуемая режущей кромкой инструмента в процессе резания, называется поверхностью резания.
Процесс резания при сверлении может быть осуществлен при наличии двух рабочих движений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой детали: вращательного движения и подачи (рис. 4.2).
Рис. 4.1.
Рис. 4.2. Рабочие движения при сверлении
Элементы резания при сверлении. В процессе образования отверстий на сверлильных станках сверло одновременно совершает вращательное и поступательное движения. При этом режущие кромки сверла срезают тонкие слои металла у неподвижно закрепленной заготовки, образуя стружку, которая, завиваясь и скользя по спиральным канавкам сверла, выходит из обрабатываемого отверстия. Чем быстрее вращается сверло и глубже перемещается вдоль оси за один оборот, тем быстрее осуществляется процесс обработки.
Частота вращения сверла и его диаметр характеризуют скорость резания, а перемещение его вдоль оси за один оборот определяет толщину срезаемой стружки.
Сверло по сравнению с другими режущими инструментами работает в довольно тяжелых условиях, так как при сверлении затрудняется отвод стружки и подвод смазочно-охлаждающей жидкости.
В отличие от резца сверло является не однолезвийным, а многолезвийным режущим инструментом. В процессе резания при сверлении участвуют не только два главных лезвия, но и лезвие перемычки, а также два вспомогательных лезвия, находящихся на направляющих ленточках сверла, что весьма усложняет процесс образования стружки.
В начале обработки передняя поверхность сверла сжимает прилегающие к ней частицы металла. Затем, когда давление, создаваемое сверлом, становится большим, чем силы сцепления частиц металла, происходит их отделение от обрабатываемой поверхности и образование элементов стружки.
При обработке пластичных металлов (сталей) резанием образуются три вида стружки; элементная (скалывания), ступенчатая, сливная, а при обработке малопластичных металлов (чугун, бронза) —стружка надлома. При сверлении образуются два вида стружки: сливная и надлома. Срезаемая стружка значительно изменяет свою форму (увеличивается по толщине и укорачивается по длине). Это явление называется усадкой стружки.
Основными элементами резания при сверлении являются: скорость. и глубина резания, подача, толщина и ширина стружки (рис. 4.3).
Скорость резания v — путь перемещения режущей кромки сверла относительно обрабатываемой заготовки в единицу времени — определяется по формуле:
v = πDn/1000, где
v — скорость резания, м/мин;
D — диаметр сверла, мм;
n— частота вращения сверла, об/мин;
π — постоянное число, равное 3,14.
Так как диаметр отверстия выражается в миллиметрах, а скорость резания — в метрах, то произведение πD необходимо разделить на 1000.
Величина скорости резания зависит от обрабатываемого материала, диаметра, материала сверла и формы его заточки, подачи, глубины резания и охлаждения.
Подача S (мм/об) - перемещение сверла вдоль оси за один его оборот. Величина подачи при сверлении и рассверливании зависит от заданного параметра шероховатости и точности обработки, обрабатываемого материала, прочности сверла и жесткости технологической системы станка.
Глубина резания t (мм) — расстояние от обрабатываемой поверхности до оси сверла (т.е. радиус сверла). Определяется глубина резания по формуле t = D/2, где D — диаметр сверла, мм.
Толщина среза (стружки) а измеряется в направлении, перпендикулярном режущей кромке сверла, и равна S/2.
Ширина среза (стружки) b измеряется вдоль режущей кромки и равна ее длине.
Таким образом, площадь поперечного сечения среза становится больше с увеличением диаметра сверла.
Рис. 4.3.
Рис. 4.4. Силы, действующие на сверло
Материал при обработке отверстия оказывает сопротивление резанию и снятию стружки. Для осуществления процесса резания с помощью механизма подачи станка к режущему инструменту должна быть приложена сила подачи Р, превосходящая силы сопротивления материала, а к шпинделю станка — крутящий момент Мкр (рис. 4.4).
Сила подачи при сверлении и крутящий момент зависят от диаметра сверла D, величины подачи и обрабатываемого материала; так, например, при увеличении диаметра сверла и подачи они также увеличиваются.
Крутящий момент Мкр (Н*м) станка подсчитывается по формуле Мкр = 9750 Nшп/n, где Nшп — мощность на шпинделе; кВт; n — частота вращения шпинделя, об/мин.
В свою очередь, Nшп = Nст* η , где Nст — мощность электродвигателя станка; η — КПД станка.
Мощность , затрачиваемая на резание, будет складываться из мощности, затрачиваемой на вращение, и мощности, затрачиваемой на движение подачи, т.е. Nрез = Nвр +Nпод.
Мощность (кВт), затрачиваемая на вращение, Nвр= Mn/975 000, где M — суммарный момент от сил сопротивления резанию, H*m; n — частота вращения сверла, об/мин.
Расчеты показывают, что мощность, затрачиваемая на движение подачи, мала (0,5—1,5% мощности, затрачиваемой на вращение сверла), и ею можно пренебречь.
Поэтому Nрез = Nвр = Mn/975 000 или N рез = Mv / (3060D). Нагрев инструмента и охлаждение при обработке. В процессе сверления выделяется большое количество теплоты вследствие деформации металла, трения выходящей по канавкам сверла стружки и трения задней поверхности сверла об обрабатываемую поверхность. Основная часть теплоты уносится стружкой, а остальная распределяется между заготовкой и инструментом.
Для предохранения от затупления и преждевременного износа при нагреве режущего инструмента в процессе резания применяют смазочно-охлаждающую жидкость (табл. 4.1), которая отводит теплоту от стружки, заготовки и инструмента. Смазочно-охлаждающая жидкость, смазывая трущиеся поверхности инструмента и заготовки, значительно уменьшает трение и облегчает тем самым процесс резания.
Применяя при обработке отверстий указанные в табл. 4.1 смазочно-охлаждающие жидкости, можно увеличить стойкость режущего инструмента от 1,5 до 3 раз.
4.1. Смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые при обработке отверстий
| Обрабатываемый материал | СОЖ | Сверление и зенкерование | Развертывание | Нарезание резьбы метчиками |
| Серый чугун | Рекомендуемая | Укринол-1 (3%) | Укринол-1 (3%) | Укринол-1 (3%), ОСМ-3 |
| Заменяемая | ЭТ-2 (5%) | ЭТ-2 (5%) | Керосин | |
| Углеродистые стали | Рекомендуемая | Аквол-2 (5%), Аквол-10 (3%), Укринол-1 (5%), МР-1, ОСМ-3 | Укринол-1 (3%), МР-1 ОСМ-3, ОСМ-5 | |
| Заменяемая | ЭТ-2 (5%), ЭГТ (5—20%), сульфофрезол | ЭТ-2 (5%), сульфофрезол | ЭТ-2 (5%), сульфофрезол | |
| Легированные стали | Рекомендуемая | Укринол-1 (3%), СДМУ-2 (10), МР-1, ОСМ-3 | Укринол-1 (5%), ОСМ-3, МР-1 | Укринол-1 (8%), МР-1 |
| Заменяемая | ЭТ-2 (5%), сульфофрезол | Сульфофрезол, ЭТ-2 (5%) | ЭТ-2 (5%), сульфофрезол | |
| Нержавеющие стали | Рекомендуемая | Аквол-10 (10%), Укринол-1 (3%), МР-1 | Укринол-1 (10%) | МР-1 |
| Заменяемая | ЭТ-2 осерненная (10%), ЭТ-2 (5%), сульфофрезол | Сульфофрезол | ||
| Алюминиевые стали | Рекомендуемая | Укринол-1 (3%) | Укринол-1 (16%), ОСМ-3 | Укринол-1 (20%), ОСМ-3 |
| Заменяемая | МОТ-2, керосиново-мас-ляная смесь | ЭГТ (20%), сульфофрезол, МОТ-2 | ||
| Титановые стали | Рекомендуемая | Р3-СОЖ8 (10%), МР-1, МР-4 | РЗ-СОЖ8 (10%), МР-1, ОСМ-3 | МР-1 |
| Заменяемая | ЭТ-2 осерненная (10%), сульфофрезол | ЭТ-2 осерненная (10%), сульфофрезол | Сульфофрезол |
Скорость резания v -окружная скорость наиболее уда ленной от оси сверла точки лезвия-определяется по формуле
где D - диаметр сверла, мм;
n - число оборотов сверла в минуту.
Скорость резания является величиной переменной, изменяющейся для различных точек лезвия. В центре сверла скорость равна нулю.
Глубина резания определяется следующим образом: при сверлении в сплошном материале (рисунок 9.)
б – при рассверливании.
б – при рассверливании"
Рисунок 9.4 – Элементы режима резания: а- при сверлении;
б – при рассверливании.
где d -диаметр ранее просверленного отверстия, мм.
Подача s - величина перемещения сверла вдоль оси один оборот. Так как сверло имеет два главных лезвия, подача, приходящаяся каждое лезвие,
Минутную подачу определяют по формуле:
S м = s .n мм/мин.
Ширину и толщину среза (без учета перемычки) определяют т формулам:
и
.
При определении площади среза перемычка не учитывается, так как погрешность расчета при этом будет невелика.
Площадь среза при сверлении в сплошном материале, приходящаяся на одно лезвие,
.
Площадь среза, соответствующая одному обороту сверла
Подача при сверлении может быть определена по формуле:
где С s - коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала.
При рассверливании величина подачи принимается в 1,5-2 раза больше, чем при сверлении.
9.3 Силы резания и крутящий момент при сверлении
Процесс резания при сверлении имеет много общего с процессом точения. Сверление сопровождается теми же физическими явлениями: тепловыделением, усадкой стружки, наростообразованием и т. д. Вместе с этим процесс сверления имеет свои особенности. Так, образование стружки происходит в более тяжелых условиях, чем при точении. При сверлении затруднителен выход стружки и подвод смазочно-охлаждающей жидкости. Кроме того, угол и скорость резания являются переменными по длине лезвия величинами. Это создает неодинаковые условия работы для различных точек лезвия.
Усадка стружки у перемычки больше, чем на периферии сверла, так как по мере приближения к центру увеличивается угол резания и уменьшается скорость резания, что увеличивает деформацию стружки.
Закономерность изменения усадки стружки в зависимости от скорости резания, подачи, смазочно-охлаждающей жидкости я геометрии режущей части сверла примерно такая же, как и при точении.
С увеличением диаметра сверла усадка уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением диаметра возрастает площадь поперечного сечения канавки сверла, что приводит к более свободному образованию стружки. С увеличением глубины сверления усадка повышается. При глубине сверления l = D усадка в 1,7-2 раза больше усадки при l = D . С увеличением глубины сверления затрудняется выход стружки, повышается ее трение о канавку, что вызывает увеличение деформации. Усадка стружки при сверлении также как и при точении, оказывает влияние на величину сил резания.
Рассмотрим силы, действующие на сверло. Предположим, что равнодействующие сил, приложенные к главным лезвиям, находятся в точках А (рисунок 9). Разлагая эти равнодействующие по трем направлениям (как и при точении), получим составляющие силы Р z Р y Р x .
Крутящий момент, необходимый для осуществления сверления, равен сумме моментов тангенциальных сил, действующих на все лезвия сверла. Установлено, что 80% от суммарного момента составляет момент сил Р z 12% -момент тангенциальных сил вспомогательных лезвий и 8% -момент тангенциальной силы лезвия перемычки.
Рисунок 9.5 – Схема сил, действующих на сверло
Сила подачи (осевая сила) равна сумме сил, действующих вдоль оси сверла. Сила Р x составляет примерно 40% . силы подачи, сила Р n -57%, силы вспомогательных лезвий, а также силы трения стружки о канавки сверла со- ставляют 3% от силы подачи.
Радиальные силы Р y при правильной заточке сверла (симметричной), как равные по величине и противоположно направленные, уравновешиваются. Крутящий момент и осевое усилие определяют по формулам:
Рис. Схема сил, действующих на сверло
Величина коэффициентов С m и С 0 зависит" от свойств обрабатываемого материала, геометрии сверла, смазочно-охлаждающей жидкости и других параметров резания.
Угол наклона винтовой канавки влияет на силы резания, поскольку от него зависит величина переднего угла. С увеличением угла v увеличивается передний угол, а силы резания уменьшаются. Угол в плане w по-разному влияет на величины M кр и P 0 . С увеличением угла w возрастает сопротивление внедрению сверла, что приводит к увеличению силы Р 0 . Одновременно с увеличением угла w уменьшается ширина и увеличивается толщина среза, что способствует уменьшению силы Р z и M кр .
Элементы режима резания, свойства обрабатываемого материала, смазочно-охлаждающая жидкость и другие условия резания влияют на M кр и P 0 так же, как и при точении. Эффективная мощность определяется по формуле:
9. 4 Скорость резания при сверлении
Скорость резания при сверлении, так же как и при точении, зависит от целого ряда факторов и может быть выражена формулой:
где C v - постоянная для определенной группы обрабатываемого материала; К M - коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала;
К r , К и , К l , K h K сож -коэффициенты, учитывающие влияние геометрии сверла, материала его режущей части, глубины сверления, износа сверла и смазочно-охлаждающей жидкости. Из формулы следует, что с увеличением диаметра сверла скорость резания возрастает. Казалось бы, что с увеличением диаметра сверла скорость должна уменьшаться, так как от него зависит глубина резания. С увеличением D возрастает глубина резания, а вместе с ней количество образующегося тепла, что должно привести к снижению скорости. Но с увеличением диаметра действуют другие, превалирующие над первыми, факторы, благоприятно влияющие на стойкость сверла. С увеличением D увеличивается масса металла, что улучшает теплоотвод; возрастает объем стружечных канавок, благодаря чему улучшается отвод стружки и подвод смазочно-охлаждающей жидкости; повышается жесткость сверла, вследствие чего снижается его износ.
Влияние материала режущей части сверла учитывается коэффициентом К и . Если для сверла из быстрорежущей стали принять К и == 1, то средние значения этого коэффициента для сверл из других материалов следующие: для сверл из инструментальной легированной стали К и = 0,65, для сверл из углеродистой инструментальной стали К и = 0,5, для твердосплавных К и =2-3.
С увеличением глубины сверления условия резания ухудшаются, так как затрудняется отвод стружки и подвод смазочно-охлаждающей жидкости. При сверлении отверстий глубиной l > 3 D скорость резания уменьшается и поправочный коэффициент К l < 1.
При работе сверлом, имеющим износ выше допустимой нормы, скорость резания уменьшается, что учитывается коэффициентом К h .
Применение смазочно-охлаждающей жидкости позволяет увеличить скорость резания на 40-45%. Особенно большой эффект можно получить, применяя сверла с внутренним охлаждением. Стойкость таких сверл (при равной скорости-резания) в несколько раз выше стойкости обычных.
Машинное (основное) время при сверлении и рассвеливании вычисляется по формуле:
где L – длина прохода в направлении подачи, мм.
L= l+ l 1 + l 2 .
где l – глубина сверления, мм;
l 1 – величина врезания, мм;
l 2 – величина перебега, мм;
Приближенно для сверл с одинарным углом в плане
L 1 +l 2 = 0,3D.
10 ФРЕЗЕРОВАНИЕ
Фрезерование является распространенным видом механической обработки. Фрезерованием в большинстве случаев обрабатываются плоские или фасонные линейчатые поверхности. Фрезерование ведется многолезвийными инструментами - фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зависимости от этого фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемые ими фрезерование - цилиндрическим или торцовым. Главное движение придается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, но может придаваться и инструменту - фрезе. Чаще всего оно является поступательным, но может быть вращательным или сложным.
Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, что каждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малый промежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не производя резания. Это благоприятно сказывается на стойкости фрез. Другой отличительной особенностью процесса фрезерования является то, что каждый зуб фрезы срезает стружку переменной толщины.
Фрезерование может производиться двумя способами: против подачи и
Рисунок 10.1 - Виды фрезерования: а) - против подачи, б) - по подаче, в) - торцовой фрезой. г) - концевой фрезой.
По подаче (рис. 10.1.). Первое фрезерование называется встречным, а второе - попутным. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Встречное фрезерование является основным. Попутное фрезерование целесообразно вести лишь при обработке заготовок без корки и при обработке
материалов, склонных к сильному обработочному упрочнению, так как при фрезеровании против подачи зуб фрезы, врезаясь в материал, довольно значительный путь проходит по сильно наклепанному слою. Износ фрез в этом случае протекает излишне интенсивно.
При работе торцовыми или концевыми фрезами различают симметричное и несимметричное резание. При симметричном резании ось фрезы совпадает с плоскостью симметрии обрабатываемой поверхности, а при несимметричном - не совпадает.
Основными элементами режима резания при фрезеровании являются глубина резания, подача, скорость резания и ширина фрезерования.
Глубиной резания t является толщина слоя металла, срезаемого за один проход. При цилиндрическом фрезеровании она соответствует длине дуги контакта фрезы с обрабатываемым изделием и измеряется в направлении, перпендикулярном оси вращения фрезы, при торцовом - в параллельном.
Под шириной фрезерования В следует понимать ширину обрабатываемой поверхности, измеренную в направлении, параллельном оси вращения цилиндрической или концевой фрезы, а при фрезеровании торцовой фрезой - в перпендикулярном.
Скоростью резания v является окружная скорость режущих лезвий фрезы
где: D - диаметр фрезы, мм;
n - частота вращения фрезы, об/мин.
Подачей называется перемещение обрабатываемой заготовки относительно фрезы. При фрезеровании различают три вида подач:
подача на зуб (s z , мм/зуб) - величина перемещения заготовки за время
поворота фрезы на один зуб;
подача на оборот фрезы (s о , мм/об) - величина перемещения заготовки за время одного оборота фрезы;
подача в минуту (или минутная подача, s м , мм/мин) – величина перемещения заготовки в минуту. Эти подачи связаны между собой зависимостью:
s о = s z .z;
s м =s o . n;
s м =s z . . z . n ,
где: z - число зубьев фрезы, n - частота вращения, об/мин.
Плавность работы фрезы зависит от глубины резания, диаметра фрезы и числа зубьев. Она определяется величиной угла контакта фрезы с обрабатываемой заготовкой. Углом контакта d называется центральный угол, соответствующий длине дуги соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой-деталью (рисунок 10.2).
max .
max . "
Рисунок 10.2 - схема расчета: а)- угла контакта фрезы ; и б) – максимальной толщины стружки а max .
Для обеспечения плавности работы фрезы число одновременно работающих зубьев должно быть не менее двух.
Толщина среза при фрезеровании переменная, ее величина зависит от подачи на зуб и угла контакта фрезы:
При расчете режима резания глубина резания t назначается максимально возможной по условиям жесткости технологической системы, ширина фрезерования В определяется размерами обрабатываемой поверхности. Подача на зуб s выбирается по таблицам справочников в зависимости от вида и размеров применяемого инструмента, мощности станка и свойств обрабатываемого материала.
Скорость резания v рассчитывается с учетом величины выбранных элементов режима резания по формуле:
где: С V - константа, зависящая от свойств обрабатываемого материла;
D -диаметр фрезы, мм;
Т - стойкость фрезы, которая назначается в пределах от 60 до 400 минут в зависимости от вида и размера фрез, мин;
z - число зубьев фрезы; S z - подача на зуб, мм/зуб.
После расчета режима резания определяется главная составляющая силы резания P z , , крутящий момент M кр и потребляемая мощность на резание N :
.
.
Рисунок 10.3 Схема расчета основного технологического времени при фрезеровании
Основное технологическое время T o рассчитывается по формуле:
L= l 1 +l 0 +l 2 ;
Величина врезания l 1 зависит от диаметрам фрезы и глубины резания. Из рисунка видно, что:
Величина перебега l 2 назначается в зависимости от размеров обрабатываемого изделия и диаметра фрезы.
11 ПРОТЯГИВАНИ Е