Расчет режимов резания при механической обработке металлов и сплавов - часть 2

приспособления. Сведения о типовом приспособлении можно приобрести из 

и 

другой справочной литературы.  
   

3. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ  

   
    Режущие инструменты работают в условиях больших нагрузок, высоких 
температур, трения и износа. Поэтому инструментальные материалы должны 
удовлетворять особым эксплуатационным требованиям. Материал рабочей части 
инструмента должен иметь большую твёрдость (значительно выше твёрдости 
материала обрабатываемой заготовки), высокие допускаемые напряжения на изгиб, 
растяжение, сжатие и кручение. Важнейшими характеристиками являются 
красностойкость и износостойкость.  
    Большинство конструкций металлорежущего инструмента являются составными - 
рабочая часть из инструментального материала, а крепёжная из обычных 
конструкционных сталей (40, 45, 50, 40Х и др.).  
    Рабочую часть в виде пластин или стержней соединяют с крепёжной при помощи 
сварки, пайки или специальных высокотемпературных клеев, механического 
крепления и др.  
    В настоящее время на предприятиях железнодорожного транспорта наиболее 
часто находят применение следующие инструментальные материалы: углеродистые, 
легированные и быстрорежущие стали; металлокерамические сплавы; сверхтвёрдые 
и абразивы.  
    Легированные инструментальные стали ( 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9ХС и др.) 
используются для изготовления протяжек, свёрл, метчиков, плашек, разверток. Они 
имеют красностойкость 250-300

0

С и допускают скорость резания 15-25 м/мин.  

    Более широкое применение находят быстрорежущие стали. Самыми 
распространёнными являются: Р9, Р12, Р18, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, 
Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф2, Р10К5Ф5. Твёрдость таких сталей составляет НRC 62-65, 
красностойкость 600-630

0

С. Обладая повышенной износостойкостью они могут 

работать со скоростями до 100 м/мин. В табл.1 Приложения приведены 
рекомендуемые области применения для некоторых марок быстрорежущих сталей.  
    Металлокерамические твёрдые сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана и 
тантала (

WC, TiC, Ta,C)

, находящимися в металлическом кобальте (

Со). 

Они 

применяются в виде пластинок, изготавливаемых методом порош-ковой 
металлургии, закрепляемых на державках режущего инструмента.  
    Металлокерамический твёрдосплавный инструмент обладает высокими 
твёрдостью (HRA 80-92), износостойкостью и красностойкостью (800-1000

0

С). Это 

позволяет вести обработку со скоростями до 800 м/мин.  
    Твёрдые сплавы делятся на следующие группы: однокарбидные (вольфрамовые) - 
ВК2, ВК3, ВК3М, ВК4, ВК6М, ВК6 и т.д.; двухкарбидные (титано-вольфрамовые) - 
Т30К4, Т15К6, Т5К10, Т5К12 и т. др.; трёхкарбидные (титано-танталовольфрамовые) 
- ТТ7К12, ТТ10К8, ТТ8К6 и др.  
    Твёрдые сплавы группы ВК используются для обработки твёрдых и хрупких 
металлов, пластмасс и неметаллических материалов.  

    Двухкарбидные сплавы рекомендуются для обработки изделий из пластичных и 
вязких металлов и сплавов.  
    Трёхкарбидные сплавы отличаются от первых двух повышенной 
износостойкостью, прочностью и вязкостью и применяются для обработки деталей 
из труднообрабатываемых сталей аустенитного класса.  
    В табл.2 Приложения приведены некоторые марки вольфрамовых твёрдых сплавов 
и области их рационального использования.  
    В последние годы всё более широко используются безвольфрамовые твёрдые 
сплавы ТМ1, ТМ3, ТН-20, ТН-30, ТН-40, КТН-16 и др. на основе карбидов или 
других соединений титана с добавками молибдена, никеля и других тугоплавких 
металлов. Например, сплав ТМ1 имеет износостойкость при обработке стали 50 в 2 
раза выше, чем сплав Т30К4.  
    Производительность обработки резанием существенно возрастает при 
использовании инструментов, оснащённых поликристаллами сверхтвёрдых 
материалов (СТМ) на основе кубического (КНБ) или вюрциподобного (ВНБ) 
нитрида бора и синтетических алмазов (СА).  
    В настоящее время инструментальная промышленность выпускает две группы 
СТМ на основе нитрида бора (композиты) и углерода (поликристалические алмазы).  
    Твёрдость поликристаллических алмазов выше, чем твёрдость композитов. Однако 
теплостойкость в 1,5-2 раза ниже. Композиты практически инертны к чёрным 
металлам, а алмазы проявляют к ним значительную активность при высоких 
температурах. Это приводит к тому, что инструмент из СТМ наиболее выгодно 
использовать на автоматических линиях, станках с ЧПУ, в гибких производственных 
модулях и др., т. е. там где обеспечивается оптимальный режим резания, имеется 
возможность плавного ввода и вывода инструмента из контакта с обрабатываемой 
заготовкой, высокоэффективный контроль за его эксплуатацией.  
Значительную роль при обработке резанием играют тип и геометрия режущей части 
инструмента, а также период стойкости, т. е. время работы в мин. до затупления и 
необходимости заточки. При назначении отмеченных парамет-ров следует 
пользоваться справочной литературой или приложением настоящего пособия.  
   

4. РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ  

   
    При установлении режимов резания учитывается характер обработки, тип и 
материал инструмента, его геометрические параметры, материал и состояние 
заготовки, тип оборудования и другие факторы.  
    Расчёт режимов чаще всего ведётся по следующей схеме 

t

, 

т.е. 

устанавливается глубина резания (

t

) подача(S), определяется скорость резания (V) и 

сила резания (Р), по которой рассчитывается потребная мощность станка.  
    Глубина резания при черновой обработке назначается по возможности 
максимальной ( чаще всего равную всему припуску на обработку), а при чистовой - в 
зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной 
поверхности.  
    Подача при черновой обработке выбирается максимально возможной, исходя из 
жёсткости и прочности системы: станок-приспособление-инструмент-деталь; 
мощности станка, прочности режущей части инструмента и других ограничивающих 

факторов. При чистовой обработке принимается во внимание требуемая степень 
точности и шероховатости обработанной поверхности.  
    Скорость и силы резания рассчитываются по эмпирическим формулам, 
устанавливаемым для каждого вида обработки. Значения коэффициентов и 
показателей степени, содержащихся в этих формулах даны в справочной литературе 
и в приложении данного пособия.  
   

4.1. Точение

  

   Т о ч е н и е (токарная обработка) - наиболее распространённый метод обработки 
поверхностей деталей типа тел вращения на токарных станках. Типы токарных 

станков приведены в 

и табл. 43 Приложения. Основные виды токарных работ: 

обработка наружных цилиндрических и конических поверхностей, обработка пазов и 
уступов, вытачивание пазов и канавок, отрезка заготовок, сверление, зенкерование, 
развёртывание, нарезание резьб, обработка фасонных поверхностей, накатывание 
рифлений и др. На рис.4.1 приведена технологическая схема точения.  
   

 

Рис.4.1. Технологическая схема точения  

     
    Вращательное движение заготовки называется главным движением резания, а 
поступательное движение режущего инструмента - движением подачи.  
   
    П о д а ч е й (мм/об) называется (рис.4.1) путь, пройденный режущей кромкой 
инструмента относительно вращающейся заготовки. Подача может быть продольной, 
если инструмент перемещается параллельно оси вращения заготовки, и поперечной, 
если инструмент перемещается перпендикулярно этой оси.  
    Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в табл.3 
Приложения, а при черновом растачивании в табл.4 Приложения.  
    Подачи при чистовом точении выбираются в зависимости от требуемых 
параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца 
(табл.5 Приложения).  
    При прорезании пазов и отрезании величина поперечной подачи зависит от 
свойств обрабатываемого материала, размеров паза и диаметра заготовки (табл.6 
Приложения).  

    Выбранную подачу необходимо скорректировать по паспорту станка, приняв 

ближайшую меньшую ступень и выдержав условие 

.  

   
   Глубина  резания 

t

(мм) определяется (рис.4.1) толщиной снимаемого слоя за один 

рабочий ход резца, измеренной по перпендикуляру к обрабатываемой поверхности 
детали.  
    При черновом точении и отсутствии ограничений по мощности станка величина 

t 

принимаетися равной припуску на обработку (

h); 

при чистовом точении припуск 

снимается за два и более проходов на каждом последующем проходе глубина 
резания устанавливается меньше, чем при предшествующем. При параметрах 
шероховатости обработанной поверхности 

R

a

=3,2

 мкм включительно 

t=0,5-2,0 

мм; при 

R

a

 

0,8 

мкм, 

t=0,1-0,4

 мм.  

При отрезке и прорезке глубиной резания является ширина главной режущей 
кромки, которую можно определить из выражения: 

b=0,6 D

0,5

 мм, где 

D

 - диаметр 

отрезаемой детали.  
    Скорость резания 

V

p

 (м/мин) зависит от конкретных условий обработки. На её 

величину оказывает существенное влияние следующие факторы: стойкость 
инструмента, физико-механические свойства обрабатываемого материала, подача и 
глубина резания, геометрические параметры режущего инструмента, наличие 
смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), температура в зоне контакта инструмента 
и детали, допустимый износ инструмента и др.  
    При наружном продольном и поперечном точении а также при растачивании 
расчётная скорость резания определяется по эмпирической формуле  

 

а при отрезании, прорезании и фасонном точении - по формуле 

 

 

 

где C

v

 - коэффициент, учитывающий условия резания; Т - период стойкости 

инструмента, мин; S - подача, мм/об; K

v

 - корректирующий коэффициент; 

m, x, y - 

показатели степени.

 

 

Значения 

С

v

, m, x, y 

приведены в табл.7 Приложения.  

    Средние значения периода стойкости 

Т

 можно принимать в пределах 60 - 90 мин 

для резцов из быстрорежущей стали и 90-120 мин для твердосплавного инструмента.  
    Корректимрующий коэффициент определяется по следующей формуле:  
   

 

где 

К

mv

 - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки; 

К

пv

 - ко-

эффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; 

К

иv

 - коэффици-ент,