Jedną z wielofunkcyjnych metod obróbki metalu jest toczenie. Z jego pomocą wykonywane jest zgrubne i dokładne wykończenie w procesie produkcji lub naprawy części. Optymalizacja procesu i wydajna praca jakościowa jest osiągana dzięki racjonalnemu doborowi parametrów skrawania.
Funkcje procesu
Toczenie wykańczające odbywa się na specjalnych maszynach za pomocą frezów. Główne ruchy wykonuje wrzeciono, które zapewnia obrót zamocowanego na nim przedmiotu. Ruchy posuwu są wykonywane przez narzędzie, które jest zamocowane w zacisku.
Główne rodzaje charakterystycznych prac to: toczenie czołowe i kształtowe, wytaczanie, obróbka wgłębień i rowków, przycinanie i odcinanie, gwintowanie. Każdemu z nich towarzyszą ruchy produkcyjne odpowiednich zapasów: frezów przelotowych i wzdłużnych, kształtowych, wytaczarskich, tnących, tnących i gwintujących. Różnorodne typy maszynobrabiać małe i bardzo duże przedmioty, powierzchnie wewnętrzne i zewnętrzne, płaskie i nieporęczne przedmioty.
Podstawowe elementy trybów
Tryb cięcia w toczeniu to zestaw parametrów pracy maszyny do cięcia metalu, mający na celu osiągnięcie optymalnych wyników. Obejmują one następujące elementy: głębokość, posuw, częstotliwość i prędkość wrzeciona.
Głębokość to grubość metalu usuniętego przez frez w jednym przejściu (t, mm). Zależy od pożądanej czystości i odpowiedniej chropowatości. Z toczeniem zgrubnym t=0,5-2 mm, z wykańczaniem - t=0,1-0,5 mm.
Posuw - odległość ruchu narzędzia w kierunku wzdłużnym, poprzecznym lub prostoliniowym względem jednego obrotu przedmiotu obrabianego (S, mm/obr). Ważnymi parametrami do jego określenia są cechy geometryczne i jakościowe narzędzia tokarskiego.
Prędkość wrzeciona - liczba obrotów osi głównej, do której przymocowany jest detal, wykonywanych w okresie czasu (n, obr/s).
Prędkość - szerokość przejścia w ciągu jednej sekundy z określoną głębokością i jakością, zapewnianą przez częstotliwość (v, m/s).
Siła skrętu - wskaźnik zużycia energii (P, N).
Częstotliwość, prędkość i siła to najważniejsze powiązane ze sobą elementy trybu skrawania w toczeniu, które ustalają zarówno wskaźniki optymalizacji dla wykańczania określonego obiektu, jak i tempo całej maszyny.
Dane początkowe
Z punktu widzenia systematycznego podejścia procestoczenie można uznać za skoordynowane działanie elementów złożonego systemu. Należą do nich: tokarka, narzędzie, przedmiot obrabiany, czynnik ludzki. Tak więc na skuteczność tego systemu wpływa lista czynników. Każdy z nich jest brany pod uwagę, gdy konieczne jest obliczenie trybu cięcia dla toczenia:
- Charakterystyka parametryczna urządzenia, jego moc, rodzaj sterowania obrotem wrzeciona (krokowa lub bezstopniowa).
- Sposób mocowania przedmiotu obrabianego (za pomocą płyty czołowej, płyty czołowej i podtrzymki, dwóch podtrzymek).
- Właściwości fizyczne i mechaniczne obrabianego metalu. Uwzględnia się jego przewodność cieplną, twardość i wytrzymałość, rodzaj produkowanych wiórów i charakter ich zachowania w stosunku do zapasów.
- Cechy geometryczne i mechaniczne frezu: wymiary naroża, oprawki, promień naroża, wielkość, rodzaj i materiał krawędzi skrawającej o odpowiedniej przewodności cieplnej i pojemności cieplnej, udarność, twardość, wytrzymałość.
- Określone parametry powierzchni, w tym jej chropowatość i jakość.
Jeżeli wszystkie cechy systemu zostaną wzięte pod uwagę i racjonalnie obliczone, możliwe staje się osiągnięcie maksymalnej wydajności jego pracy.
Kryteria wydajności toczenia
Części wykonane za pomocą toczenia wykańczającego są najczęściej elementami odpowiedzialnych mechanizmów. Wymagania są spełniane na podstawie trzech głównych kryteriów. Najważniejsza jest maksymalna wydajnośćkażdy.
- Korespondencja materiałów noża i przedmiotu toczonego.
- Optymalizacja między posuwem, prędkością i głębokością, maksymalna produktywność i jakość wykończenia: minimalna chropowatość, dokładność kształtu, brak wad.
- Minimalny koszt zasobów.
Procedura obliczania trybu skrawania podczas toczenia jest przeprowadzana z dużą dokładnością. Istnieje kilka różnych systemów do tego celu.
Metody obliczania
Jak już wspomniano, tryb skrawania podczas toczenia wymaga uwzględnienia dużej liczby różnych czynników i parametrów. W procesie rozwoju technologii wiele umysłów naukowych opracowało kilka kompleksów mających na celu obliczenie optymalnych elementów warunków skrawania dla różnych warunków:
- Matematyka. Oznacza to dokładne obliczenia zgodnie z istniejącymi wzorami empirycznymi.
- Graficzne. Połączenie metod matematycznych i graficznych.
- Tabela. Wybór wartości odpowiadających określonym warunkom pracy w specjalnych złożonych tabelach.
- Maszyna. Korzystanie z oprogramowania.
Najbardziej odpowiedni jest wybierany przez wykonawcę w zależności od zadań i masowego charakteru procesu produkcyjnego.
Metoda matematyczna
Warunki skrawania są obliczane analitycznie podczas toczenia. Formuły istnieją bardziej i mniej skomplikowane. Wybór systemu zależy od cech i wymaganej dokładności wynikówbłędne obliczenia i sama technologia.
Głębokość jest obliczana jako różnica między grubością przedmiotu obrabianego przed (D) i po (d) obróbce. Dla pracy wzdłużnej: t=(D - d): 2; a dla poprzecznych: t=D - d.
Dopuszczalne zgłoszenie jest określane krok po kroku:
- liczby, które zapewniają wymaganą jakość powierzchni, Scher;
- podawanie specyficzne dla narzędzia, Sp;
- wartość parametru z uwzględnieniem cech mocowania części, Sdet.
Każda liczba jest obliczana zgodnie z odpowiednimi wzorami. Jako rzeczywisty posuw wybierany jest najmniejszy z otrzymanych S. Istnieje również wzór uogólniający, który uwzględnia geometrię frezu, określone wymagania dotyczące głębokości i jakości toczenia.
- S=(CsRyru): (t xφz2), mm/obr;
- gdzie Cs to parametryczna charakterystyka materiału;
- Ry – określona chropowatość, µm;
- ru – promień ostrza narzędzia tokarskiego, mm;
- tx – głębokość toczenia, mm;
- φz – kąt w górnej części frezu.
Parametry prędkości obrotowej wrzeciona są obliczane według różnych zależności. Jeden z podstawowych:
v=(CvKv): (Tmt xSy), m/min gdzie
- Cv – złożony współczynnik podsumowujący materiał części, frez, warunki procesu;
- Kv – dodatkowy współczynnik,charakteryzujące cechy toczenia;
- Tm – trwałość narzędzia, min;
- tx – głębokość skrawania, mm;
- Sy – posuw, mm/obr.
W uproszczonych warunkach i w celu udostępnienia obliczeń można określić prędkość toczenia przedmiotu obrabianego:
V=(πDn): 1000, m/min, gdzie
n – prędkość wrzeciona maszyny, obr./min
Wykorzystana pojemność sprzętu:
N=(Pv): (60100), kW, gdzie
- gdzie P jest siłą skrawania, N;
- v – prędkość, m/min.
Podana technika jest bardzo czasochłonna. Istnieje wiele różnych formuł o różnej złożoności. Najczęściej trudno jest wybrać te właściwe, aby obliczyć warunki skrawania podczas toczenia. Oto przykład najbardziej wszechstronnego z nich.
Metoda tabeli
Istotą tej opcji jest to, że wskaźniki elementów znajdują się w tabelach normatywnych zgodnie z danymi źródłowymi. Istnieje lista książek referencyjnych, które zawierają wartości posuwu w zależności od parametrów parametrycznych narzędzia i przedmiotu obrabianego, geometrii frezu i określonych wskaźników jakości powierzchni. Istnieją oddzielne normy, które zawierają maksymalne dopuszczalne ograniczenia dla różnych materiałów. Współczynniki początkowe niezbędne do obliczenia prędkości są również zawarte w specjalnych tabelach.
Ta technika jest używana oddzielnie lub jednocześnie z techniką analityczną. Jest wygodny i dokładnyaplikacja do prostej seryjnej produkcji części, w indywidualnych warsztatach iw domu. Pozwala operować wartościami cyfrowymi przy minimalnym wysiłku i początkowych wskaźnikach.
Metody graficzne i maszynowe
Metoda graficzna ma charakter pomocniczy i opiera się na obliczeniach matematycznych. Obliczone wyniki posuwów wykreślane są na wykresie, na którym rysowane są linie maszyny i frezu oraz wyznaczane są z nich dodatkowe elementy. Ta metoda jest bardzo skomplikowaną, złożoną procedurą, niewygodną przy produkcji masowej.
Metoda maszynowa - dokładna i niedroga opcja dla doświadczonych i początkujących tokarzy, przeznaczona do obliczania parametrów skrawania podczas toczenia. Program podaje najdokładniejsze wartości zgodnie z podanymi danymi początkowymi. Muszą zawierać:
- Współczynniki charakteryzujące materiał obrabianego przedmiotu.
- Wskaźniki odpowiadające cechom metalu narzędziowego.
- Parametry geometryczne narzędzi tokarskich.
- Numeryczny opis maszyny i sposób mocowania na niej obrabianego przedmiotu.
- Właściwości parametryczne przetwarzanego obiektu.
Na etapie numerycznego opisu danych wyjściowych mogą pojawić się trudności. Ustawiając je prawidłowo, można szybko uzyskać kompleksowe i dokładne obliczenie warunków skrawania do toczenia. Program może zawierać niedokładności pracy, ale są one mniej znaczące niż w przypadku ręcznej wersji matematycznej.
Tryb cięcia podczas toczenia jest ważną cechą konstrukcyjną, która decyduje o jego wynikach. Wraz z elementami dobierane są narzędzia oraz chłodziwa i smary. Kompletny racjonalny wybór tego kompleksu jest wskaźnikiem doświadczenia specjalisty lub jego wytrwałości.
