Основные параметры

Режим резания – это набор параметров, которые оператор задает станку перед началом обработки конкретной детали. Эти параметры определяют, как быстро, насколько глубоко и с какой подачей резец будет удалять слой материала.

Почему важно уметь грамотно подбирать режимы резания токарного станка? Правильный режим точения гарантирует, что:

• поверхность детали будет обработана с высоким качеством;
• вероятность брака будет минимальной;
• режущая пластина прослужит долго;
• оборудование будет работать без перегрузок.

Существует три основных показателя, которые вместе образуют режим резания – это:

• глубина резки – определяет толщину удаляемого слоя материала;
• рабочая подача – задает скорость передвижения резца за время полного оборота шпинделя токарного станка;
• скорость резки – устанавливает линейную скорость перемещения заготовки относительно инструмента.

Корректные настройки важны с точки зрения безопасности оператора и качества конечного продукта, поскольку эти три параметра напрямую влияют на общее качество обработки.

Глубина

Глубина резки описывает расстояние, на которое резец погружается в металл за один проход. Для цилиндрических заготовок этот показатель равен половине припуска. К примеру, если диаметр заготовки уменьшился на 2 мм, то глубина реза равна 1 мм.

Чем больше эта глубина, тем больше металла снимается за один проход и тем выше нагрузка на резец и станок. Для черновой обработки используются большие значения, для чистового точения необходимо устанавливать малую глубину.

Подача

Этот параметр показывает, на сколько миллиметров продвинется резец, пока заготовка делает один полный оборот. Он влияет на время обработки и качество получаемой поверхности. Если подача большая, то точение осуществляется быстро, но степень шероховатости возрастает, а на поверхности появляются характерные «гребешковые» следы.

Скорость резки

Данный параметр показывает, с какой скоростью движется заготовка по отношению к режущему инструменту. Он оказывает непосредственное влияние на температуру в зоне обработки, потребляемую мощность, износ резца.

Увеличение скорости резания обеспечивает прирост производительности, но уменьшает срок службы режущего инструмента. В процессе точения необходимо контролировать цвет стружки – при слишком высокой температуре в зоне резания стружка начинает желтеть, а затем синеть.

Как определить глубину реза

Этот параметр управляет удалением металла с заготовки. Главное правило, которым руководствуются профессионалы: черновую и получистовую обработку рекомендуется вести с максимально возможной глубиной резания.

Объясняется это просто. Если снимать припуск в 5 мм за один проход, то на эту операцию будет потрачено гораздо меньше времени, чем на 5 проходов с глубиной 1 мм. Кроме того, уменьшается износ режущего инструмента.

При определении глубины резания необходимо учитывать три фактора:

• припуск на обработку – глубина резания не может превышать эту величину с запасом на чистовую обработку;
• мощность оборудования – если станок начинает «задыхаться» и работает с явной перегрузкой, то нужно уменьшить глубину резки
• конфигурацию заготовки – если деталь слишком тонкая, длинная или плохо закреплена, то большая глубина реза вызовет вибрации и снизит качество поверхности.

Выбор глубины напрямую зависит от типа токарной обработки. Черновая обработка направлена ​​на удаление большей части ненужного материала и достижение приблизительной формы обрабатываемой детали. Получистовая обработка придает детали практически окончательную форму, а чистовое точение ориентировано на достижение точной формы и удаление следов резца с поверхности.

Для черновой и получистовой обработки выбирают максимально возможную величину глубины резки, оставляя только минимальный припуск на чистовое точение. Для чистовой обработки устанавливают минимально возможную глубину, чтобы обеспечить точность точения и высокое качество поверхности.

Подача – баланс между производительностью и качеством

При установке значения подачи приходится делать довольно сложный выбор между скоростью работы и качеством поверхности. Все дело в том, что чем выше подача при токарной обработке, тем быстрее идет обработка, но тем хуже выглядит деталь. И наоборот, при низкой подаче снижается производительность точения, но улучшается внешний вид обработанной поверхности.

При контакте резца с материалом на поверхности остаются характерные борозды. Чем выше скорость подачи, тем выше гребни и глубже впадины на поверхности металла, что напрямую влияет на степень шероховатости поверхности. Чтобы добиться высокой гладкости при чистовом точении, необходимо снижать подачу до минимальных значений.

Как подобрать скорость резания

Правильно выбрать оптимальную скорость резания (обороты) – непростая задача, поскольку необходимо обеспечить баланс между производительностью, качеством обработки и износом инструмента. Увеличение скорости резки дает прирост производительности, но сокращает срок службы режущего инструмента, поэтому важно знать, как определить оптимальную скорость резания.

Выбор этого параметра зависит от материала заготовки и стойкости режущего инструмента. Также важно учитывать жесткость конструкции, при точении на выбранной скорости резки не должно возникать дребезжащих звуков. Если деталь нежесткая или большой вылет, то нужно снижать скорость вращения токарного станка по металлу.

Последовательность расчетов параметров режима резания

Подбор оптимальных параметров работы токарного станка подразумевает нахождение наилучшего баланса между противодействующими факторами. К примеру, увеличение скорости резки может сократить время обработки, но приведет к быстрому износу инструментов. При расчетах учитывают тип токарной операции, материал заготовки, стойкость режущего инструмента и ряд других факторов.

Существует три метода расчета режима работы токарного станка:

• аналитический способ – используются формулы, в которых учитывают технические характеристики токарного оборудования;
• табличный метод – на основании справочных таблиц и личного опыта, обычно эту методику используют совместно с аналитическим способом расчетов;
• программный подбор – расчеты производит система ЧПУ, что минимизирует количество ошибок и избавляет от ручной работы.

Расчет режима осуществляется в строго определенной последовательности. Сначала определяют глубину с учетом припуска и жесткости, затем рассчитывают подачу, а на последнем этапе подбирают скорость резки. Такой порядок обусловлен степенью влияния каждого параметра на выделение тепла и, соответственно, на износ токарного режущего инструмента.

На первом шаге расчетов определяется глубина резки в зависимости от общего припуска. На черновой обработке берется максимально возможное значение параметра, чтобы снять припуск за минимальное количество проходов (в идеале – за один).

Подача для чистовой обработки определяется по требуемой степени шероховатости, для чернового точения – по стойкости инструмента и жесткости системы. Скорость резки выбирается последней, исходя из материалов инструмента и заготовки, а также времени, в течение которого резец сможет работать до достижения критического износа.

После определения основных параметров необходимо проконтролировать, что они соответствуют мощности токарного станка. Для этого сначала вычисляют силу резания по соответствующей формуле, а далее вычисляют требуемую мощность станка и сравнивают полученное значение с нормированными показателями, указанными в паспорте используемого оборудования.

Каждый крупный производитель токарного инструмента предоставляет подробные справочные таблицы для выбора оптимальных параметров режима резания. Рекомендуется начинать с этих значений, они протестированы и гарантируют хороший результат.

Для токарных станков с ЧПУ расчеты упрощаются, поскольку программное обеспечение помогает оператору подобрать правильные настройки режима. В процессе обработки система собирает данные с помощью датчиков, что позволяет корректировать значения параметров в процессе работы для достижения наилучших показателей качества и производительности.

Роль смазочно-охлаждающей жидкости при выборе режима резания

Смазочно-охлаждающая жидкость позволяет эффективно и безопасно работать в высоких режимах резания. Основные функции СОЖ – это:

• охлаждение – снижает температуру в зоне резания, что позволяет повысить скорость резки без критического износа инструмента;
• смазывание – уменьшает трение между стружкой и поверхностями резца, что снижает силу резания и улучшает качество поверхности;
• удаление стружки – поток жидкости вымывает стружку из зоны резания.

Правильный подбор смазочно-охлаждающей жидкости минимизирует износ и оказывает прямое влияние на стойкость режущего инструмента.

Влияние жесткости системы и износа инструмента

Режимы резания, рассчитанные по формулам или взятые из каталогов, являются лишь отправной точкой. Для получения оптимальных значений параметров токарной обработки необходимо учесть еще два фактора – жесткость системы и стойкость режущего инструмента.

Жесткость системы – это способность всей технологической цепочки (станок, крепление детали, сама деталь, державка и резец) сопротивляться деформации под действием сил резания. Недостаточная жесткость при высоких параметрах резания приводит к появлению вибраций (дребезгу), из-за чего приходится снижать скорость резки, подачу и глубину резания.

Даже самый прочный резец с течением времени изнашивается. При износе ухудшается качество поверхности, а станок начинает работать с большей нагрузкой. Ключевое влияние на срок службы инструмента оказывает скорость резки, поэтому важно подобрать этот параметр таким образом, чтобы обеспечить требуемое качество поверхности и снизить износ резца.