VIII. Выбор режимов резания при сверлении

Работа по сверлению отверстий в металле, в зависимости от вида отверстий и свойств металла, может выполняться разным инструментом и с использованием различных приёмов. О способах сверления, инструментарии, а также о технике безопасности при выполнении этих работ мы хотим вам рассказать.

Сверление отверстий в металле может понадобиться при ремонте инженерных систем, бытовой техники, автомобиля, создании конструкций из листовой и профильной стали, конструировании поделок из алюминия и меди, при изготовлении плат для радиоаппаратуры и во многих других случаях. Важно понимать, какой инструмент нужен для каждого вида работ, чтобы отверстия получились нужного диаметра и в строго намеченном месте, и какие меры безопасности помогут избежать травм.

Инструменты, приспособления, сверла

Основными инструментами для сверления являются ручные и электрические дрели, а также, при возможности, сверлильные станки. Рабочий орган этих механизмов - сверло - может иметь различную форму.

Различают сверла:

• спиральные (наиболее распространённые);
• винтовые;
• коронки;
• конусные;
• перовые и т. д.

Виды отверстий в металле и способы их сверления

Виды отверстий:

• глухие;
• сквозные;
• половинчатые (неполные);
• глубокие;
• большого диаметра;
• под внутреннюю резьбу.

Отверстия под резьбу требуют определения диаметров с допусками, установленными в ГОСТ 16093-2004. Для распространённых метизов расчёт приведен в таблице 5.

Таблица 5. Соотношение метрической и дюймовой резьбы, а также подбор размера отверстия для засверливания

Сквозные отверстия

Сквозные отверстия пронизывают заготовку полностью, образуя в ней проход. Особенностью процесса является защита поверхности верстака или столешницы от выхода сверла за пределы заготовки, что может повредить и само сверло, а также снабдить заготовку «заусенцем» - гартом. Чтобы этого избежать, применяют следующие способы:

• используют верстак с отверстием;
• подкладывают под деталь прокладку из дерева или «сэндвич» - дерево+металл+дерево;
• подкладывают под деталь металлический брусок с отверстием для свободного прохода сверла;
• снижают скорость подачи на последнем этапе.

Последний способ обязателен при высверливании отверстий «по месту», чтобы не повредить близко расположенные поверхности или детали.

5.3. Установить глубину резания t=D /2 (мм) при сверлении в сплошном металле

t = , мм при рассверливании ранее выполненного отверстия

5.4. Назначить подачу. При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла. При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

Sо, мм/об - при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов

5.5. Назначаем скорость главного движения резания

V = , м/мин – при сверлении

V = , м/мин – при рассверливании

Км - коэффициент на обрабатываемый материал

5.6. Определить частоту вращения шпинделя

об/мин

D - диаметр отверстия, мм.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка. Принимаем меньшее ближайшее значение n d об/мин.

5.7. Определяем действительную скорость резания , м/мин

5.8. Определяем крутящий момент

Мкр = 10 См Kp – при рассверливании

Значения коэффициентов и показателей степени

5.9. Определяем мощность, затрачиваемую на резание

(к.п.д.)

5.10. Определяем основное время

5.11. Вывод- Мощность станка позволяет выполнить обработку при данном режиме резания. В случае, когда N рез.об > N шп - необходимо определить загрузку станка по мощности

Для кратковременного резания (длительностью до 1 мин) допускается перегрузка электродвигателя станка на 25 % его номинальной мощности. В случае большей перегрузки необходимо уменьшить скорость или взять более мощный станок.

6. Требования к оформлению расчета

6.1. Выполненное задание оформляется на стандартных листах формат А4. Первый лист титульный (см. приложение 1)

Пример выполнения задания

Вариант № 31

Задание: На вертикально-сверлильном станке 2Н 135 производят сверление отверстия диаметром D и глубиной l. Необходимо: выбрать режущий инструмент , назначить режим резания, определить основное время (см.слайд 1 приложение 3.1).

Таблица 13

Выбор режущего инструмента (см. слайд 2 приложение 3.2)

Сверло Ø18 с коническим хвостовиком из стали Р18. ГОСТ 10903-64

Геометрические элементы: форма заточки - двойная с подточкой поперечной кромки.

Углы сверла 2 φ = 118°, 2 φ1 = 70 0 .

Назначение элементов резания (см. слайд 3 приложение 3.3)

1. Определяем глубину резания

t = 18/2 = 9мм

2. Назначаем подачу

Sо = (0,33 - 0,38) мм/об

К 1 = 0,9 (глубина сверления до 5D)

Тогда Sо = (0,33 - 0,38) *0,9 = (0,3 - 0,34) мм/об

Корректируем по паспорту станка

Sо = 0,28 мм/об

3. Определяем скорость резания

Сv = 9.8 q = 0.4 y= 0.5 m = 0.2

Общий поправочный коэффициент на скорость резания

Км = Кr Kr = 0.95 n=1 Км = 0,9

Поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала

Поправочный коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия.

0,9 1 0,85 = 0,765

V = 0,765 = 21м/мин

4. Число оборотов шпинделя

n д = 355 об/мин (по паспорту станка)

5. Определяем действительную скорость резания

6. Определяем крутящий момент

Мкр = 10 См Kp – при сверлении

См = 0,0345 q = 2 y = 0.8

Кр = Кмр = 0,9

Мкр = 0,0345 0,9 = 3,62Н м

7. Определяем мощность, затраченную на резание

N= = 0,13 кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка

(к.п.д.)

Nшп = 4,5 0,8 = 3,6 кВт

8. Определяем основное время

(см. слайд 4 приложение 3.4)

Эскиз обработки (см. слайд 5 приложение 3.5)

Задание: На вертикально-сверлильном станке 2Н135 проводят сверление отверстия диаметром D и глубиной l.

Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить элементы режима резания; определить основное время.

Таблица 14

Работа по сверлению отверстий в металле, в зависимости от вида отверстий и свойств металла, может выполняться разным инструментом и с использованием различных приёмов. О способах сверления, инструментарии, а также о технике безопасности при выполнении этих работ мы хотим вам рассказать.

Сверление отверстий в металле может понадобиться при ремонте инженерных систем, бытовой техники, автомобиля, создании конструкций из листовой и профильной стали, конструировании поделок из алюминия и меди, при изготовлении плат для радиоаппаратуры и во многих других случаях. Важно понимать, какой инструмент нужен для каждого вида работ, чтобы отверстия получились нужного диаметра и в строго намеченном месте, и какие меры безопасности помогут избежать травм.

Инструменты, приспособления, сверла

Основными инструментами для сверления являются ручные и электрические дрели, а также, при возможности, сверлильные станки. Рабочий орган этих механизмов — сверло — может иметь различную форму.

Различают сверла:

• спиральные (наиболее распространённые);
• винтовые;
• коронки;
• конусные;
• перовые и т. д.

Производство свёрл различной конструкции нормируется многочисленными ГОСТами. Свёрла до Ø 2 мм не имеют маркировку, до Ø 3 мм — на хвостовике указано сечение и марка стали, большие диаметры могут содержать дополнительную информацию. Для получения отверстия определённого диаметра нужно взять сверло на несколько десятых миллиметра меньше. Чем лучше заточено сверло, тем меньше разница между этими диаметрами.

Свёрла отличаются не только диаметром, но и длиной — производятся короткие, удлинённые и длинные. Важной информацией является и предельная твёрдость обрабатываемого металла. Хвостовик свёрл может быть цилиндрическим и коническим, что следует иметь в виду при подборе сверлильного патрона или переходной втулки.

1. Сверло с цилиндрическим хвостовиком. 2. Сверло с коническим хвостовиком. 3. Сверло с мечиком для резьбы. 4. Центровое сверло. 5. Сверло с двумя диаметрами. 6. Центровочное сверло. 7. Коническое сверло. 8. Коническое многоступенчатое сверло

Для некоторых работ и материалов требуется выполнение специальной заточки. Чем твёрже обрабатываемый металл, тем острее должна быть заточена кромка. Для тонколистового металла обычное спиральное сверло может не подойти, понадобится инструмент со специальной заточкой. Подробные рекомендации для различного типа свёрл и обрабатываемых металлов (толщина, твёрдость, тип отверстия) достаточно обширны, и в этой статье мы их рассматривать не будем.

Различные типы заточки сверла. 1. Для жёсткой стали. 2. Для нержавеющей стали. 3. Для меди и медных сплавов. 4. Для алюминия и алюминиевых сплавов. 5. Для чугуна. 6. Бакелит

1. Стандартная заточка. 2. Свободная заточка. 3. Разбавленная заточка. 4. Тяжёлая заточка. 5. Раздельная заточка

Для закрепления деталей перед сверлением используют тиски, упоры, кондукторы, уголки, прихваты с болтами и другие приспособления. Это не только требование безопасности, так на самом деле удобнее, и отверстия получаются более качественные.

Для снятия фасок и обработки поверхности канала пользуются зенковкой цилиндрической или конической формы, а для наметки точки под сверление и чтобы сверло «не соскочило» — молоток и кернер.

Совет! Лучшими свёрлами до сих пор считаются выпущенные в СССР — точное следование ГОСТ по геометрии и составу металла. Хороши и немецкие Ruko с титановым напылением, а также свёрла от Bosch — проверенное качество. Хорошие отзывы о продукции Haisser — мощные, как правило, большого диаметра. Достойно показали себя свёрла «Зубр», особенно серии «Кобальт».

Режимы сверления

Очень важно правильно закрепить и направить сверло, а также выбрать режим резания.

При выполнении отверстий в металле сверлением важными факторами являются количество оборотов сверла и усилие на подачу, прилагаемое к сверлу, направленное по его оси, обеспечивающее заглубление сверла при одном обороте (мм/об). При работе с различными металлами и свёрлами рекомендуются различные режимы резания, причём чем твёрже обрабатываемый металл и чем больше диаметр сверла, тем меньше рекомендуемая скорость резания. Показатель правильного режима — красивая, длинная стружка.

Воспользуйтесь таблицами, чтобы правильно выбрать режим и не затупить сверло преждевременно.

Таблица 2. Поправочные коэффициенты

Таблица 3. Обороты и подача при различном диаметре сверла и сверлении углеродистой стали

Виды отверстий в металле и способы их сверления

Виды отверстий:

• глухие;
• сквозные;
• половинчатые (неполные);
• глубокие;
• большого диаметра;
• под внутреннюю резьбу.

Отверстия под резьбу требуют определения диаметров с допусками, установленными в ГОСТ 16093-2004. Для распространённых метизов расчёт приведен в таблице 5.

Таблица 5. Соотношение метрической и дюймовой резьбы, а также подбор размера отверстия для засверливания

Сквозные отверстия

Сквозные отверстия пронизывают заготовку полностью, образуя в ней проход. Особенностью процесса является защита поверхности верстака или столешницы от выхода сверла за пределы заготовки, что может повредить и само сверло, а также снабдить заготовку «заусенцем» — гартом. Чтобы этого избежать, применяют следующие способы:

• используют верстак с отверстием;
• подкладывают под деталь прокладку из дерева или «сэндвич» — дерево+металл+дерево;
• подкладывают под деталь металлический брусок с отверстием для свободного прохода сверла;
• снижают скорость подачи на последнем этапе.

Последний способ обязателен при высверливании отверстий «по месту», чтобы не повредить близко расположенные поверхности или детали.

Отверстия в тонколистовом металле вырезаются перовыми свёрлами, потому как спиральное сверло повредит края заготовки.

Глухие отверстия

Такие отверстия выполняются на определённую глубину и не пронизывают заготовку насквозь. Отмерить глубину можно двумя способами:

• ограничивая длину сверла втулочным упором;
• ограничивая длину сверла патроном с регулируемым упором;
• пользуясь линейкой, закреплённой на станке;
• комбинацией способов.

Некоторые станки снабжены системой автоматической подачи на заданную глубину, после чего механизм останавливается. В процессе сверления может потребоваться несколько раз остановить работу, чтобы удалить стружку.

Отверстия сложной формы

Отверстия, расположенные на краю заготовки (половинчатые) можно выполнять, соединив гранями и зажав тисками две заготовки или заготовку и прокладку и высверлив полное отверстие. Прокладка должна быть выполнена из такого же материала, что и обрабатываемая заготовка, иначе сверло будет «уходить» в сторону наименьшего сопротивления.

Сквозное отверстие в уголке (профильный металлопрокат) выполняют, зафиксировав заготовку в тисках и используя деревянную прокладку.

Сложнее выполнить сверление цилиндрической заготовки по касательной. Процесс разделяется на две операции: подготовка перпендикулярной отверстию площадки (фрезеровка, зенковка) и собственно сверление. Высверливание отверстий в поверхностях, расположенных под углом, также начинают с подготовки площадки, после чего вставляют деревянную прокладку между плоскостями, образуя треугольник, и сверлят отверстие сквозь угол.

Полые детали просверливают, заполнив полость пробкой из древесины.

Отверстия с уступами получают с использованием двух техник:

1. Рассверливание. Отверстие высверливается на всю глубину сверлом наименьшего диаметра, после чего на заданную глубину рассверливают свёрлами диаметрами от меньшего к большему. Достоинство метода — хорошо отцентрованное отверстие.
2. Уменьшение диаметра. На заданную глубину высверливается отверстие максимального диаметра, затем свёрла меняются с последовательным уменьшением диаметра и углублением отверстия. При этом методе легче контролировать глубину каждой ступени.

1. Рассверливание отверстия. 2. Уменьшение диаметра

Отверстия большого диаметра, кольцевое высверливание

Получение отверстий большого диаметра в массивных заготовках, толщиной до 5-6 мм, дело трудоёмкое и затратное. Относительно небольшие диаметры — до 30 мм (максимум 40 мм) можно получить, используя конусные, а лучше ступенчато-конусные свёрла. Для отверстий большего диаметра (до 100 мм) понадобятся полые биметаллические коронки или коронки с твердосплавными зубьями с центровочным сверлом. Причём мастера традиционно в этом случае рекомендуют Bosch, в особенности на твёрдом металле, например, стали.

Такое кольцевое высверливание менее энергозатратное, но может быть более затратным финансово. Помимо свёрл важна мощность дрели и возможность работы на самых низких оборотах. Причём чем толще металл, тем сильнее захочется выполнить отверстие на станке, а при большом количестве отверстий в листе толщиной более 12 мм лучше сразу искать такую возможность.

В тонколистовой заготовке отверстие большого диаметра получают с помощью узкозубых коронок или фрезой, закреплённой на «болгарке», но края в последнем случае оставляют желать лучшего.

Глубокие отверстия, СОЖ

Иногда требуется выполнить глубокое отверстие. В теории, это такое отверстие, длина которого в пять раз больше диаметра. На практике, глубоким называют сверление, требующее принудительного периодического удаления стружки и применения СОЖ (смазочно-охлаждающих жидкостей).

В сверлении СОЖ нужны в первую очередь для снижения температуры сверла и заготовки, которые нагреваются от трения. Поэтому при получении отверстий в меди, которая обладает высокой теплопроводностью и сама способна отводить тепло, СОЖ можно не применять. Относительно легко и без смазки сверлится чугун (кроме высокопрочных).

На производстве в качестве СОЖ применяют индустриальные масла, синтетические эмульсии, эмульсолы и некоторые углеводороды. В домашних мастерских можно использовать:

• технический вазелин, касторовое масло — для мягких сталей;
• хозяйственное мыло — для алюминиевых сплавов типа Д16Т;
• смесь керосина с касторовым маслом — для дюралюминия;
• мыльную воду — для алюминия;
• скипидар, разведённый спиртом — для силумина.

Универсальная охлаждаемая жидкость может быть приготовлена самостоятельно. Для этого нужно растворить 200 г мыла в ведре воды, добавить 5 ложек машинного масла, можно отработанного, и прокипятить раствор до получения мыльной однородной эмульсии. Некоторые мастера для снижения трения используют свиное сало.

Глубокие отверстия могут быть выполнены сплошным и кольцевым сверлением, причём в последнем случае центральный стержень, образованный вращением коронки, выламывают не целиком, а частями, ослабив его дополнительными отверстиями малого диаметра.

Сплошное сверление выполняется в хорошо зафиксированной заготовке спиральным сверлом, в каналы которого подается СОЖ. Периодически, не останавливая вращение сверла, нужно его извлекать и очищать полость от стружки. Работа спиральным сверлом выполняется поэтапно: сначала берут короткое и надсверливают отверстие, которое затем заглубляют сверлом соответствующего размера. При значительной глубине отверстия желательно пользоваться направляющими кондукторными втулками.

При регулярном высверливании глубоких отверстий можно рекомендовать приобретение специального станка с автоматической подачей СОЖ к сверлу и точной отцентровкой.

Сверление по разметке, шаблону и кондуктору

Сверлить отверстия можно по выполненной разметке или без неё — с применением шаблона или кондуктора.

Разметка выполняется кернером. Ударом молотка намечается место для острия сверла. Фломастером тоже можно отметить место, но отверстие нужно ещё и для того, чтобы острие не сдвигалось от намеченной точки. Работа выполняется в два этапа: предварительное сверление, контроль отверстия, окончательное сверление. Если сверло «ушло» от намеченного центра, узким зубилом делаются насечки (канавки), направляющие острие в заданное место.

Для определения центра цилиндрической заготовки пользуются квадратным кусочком жести, согнутым под 90° так, чтобы высота одного плеча составляла приблизительно один радиус. Прикладывая уголок с разных сторон заготовки, проведите карандашом вдоль края. В результате у вас образуется область вокруг центра. Найти центр можно по теореме — пересечением перпендикуляров от двух хорд.

Шаблон нужен при выполнении серии однотипных деталей с несколькими отверстиями. Им удобно пользоваться для пачки тонколистовых заготовок, соединённых струбциной . Так одновременно можно получить несколько просверленных заготовок. Вместо шаблона иногда используют чертёж или схему, например, при изготовлении деталей для радиоаппаратуры.

Кондуктором пользуются, когда очень важна точность выдерживания расстояний между отверстиями и строгая перпендикулярность канала. При сверловке глубоких отверстий или при работе с тонкостенными трубками кроме кондуктора могут применяться направляющие, фиксирующие положение дрели относительно поверхности металла.

При работе с электроинструментом важно помнить о безопасности человека и не допускать преждевременного износа инструмента и возможного брака. В связи с этим мы собрали некоторые полезные советы:

1. Перед работой нужно проверить крепления всех элементов.
2. Одежда при работе на станке или с электродрелью не должна быть с элементами, способными попасть под действие вращающихся частей. Глаза от стружки защитите очками.
3. Сверло при приближении к поверхности металла должно уже вращаться, иначе оно быстро затупится.
4. Вынимать сверло из отверстия нужно, не выключая дрель, по возможности снижая обороты.
5. Если сверло не углубляется в металл, значит, его твёрдость ниже, чем у заготовки. Повышенную твёрдость у стали можно выявить, проведя по образцу напильником — отсутствие следов свидетельствует о повышенной твёрдости. В этом случае сверло нужно выбирать из твёрдого сплава с присадками и работать на низких оборотах с небольшой подачей.
6. Если сверло маленького диаметра плохо закрепляется в патроне, намотайте на его хвостовик несколько оборотов латунной проволоки, увеличив диаметр для захвата.
7. Если поверхность заготовки полированная, наденьте фетровую шайбу на сверло, чтобы гарантировано не нанести царапины даже при соприкосновении с патроном дрели. При закреплении заготовок из полированной или хромированной стали, используйте прокладки из ткани или кожи.
8. При изготовлении глубоких отверстий прямоугольный кусочек пенопласта, насаженный на сверло, может служить измерителем и одновременно, вращаясь, сдувать мелкую стружку.

Расчет штучного времени аналитическим методом.

Рис. 2 – эскиз детали

Заготовка: сталь 25ХГМ ГОСТ 4543-71

Деталь крепится в трехкулачковом патроне на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ.

Сверлится 4 отверстия ø16 по квалитету h14 с выдерживанием промежуточного размера ø106 по 14 квалитету.

Расчет режимов резания.

При сверлильных работах рекомендуется задавать режимы исходя из мощности используемого оборудования. Наиболее удобный материал режущего инструмента – быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5). Подачи при сверлильных работах вычислять по формуле:

S- подача, мм/об

D- диаметр сверла, мм

С- коэффициент, зависящий от обрабатывемого материала и иных технологических факторов (таблица 1)

Kls- коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки (таблица 2)

S = 0.047*16 0.6 *0.7 = 0.173 мм/об

Режимы резания при сверлении

Затрачиваемая мощность при сверлении зависит от крутящего момента. Крутящий момент вычисляется по формуле:

Мкр- крутящий момент, воспринимаемый сверлом при резании, Н*м

См, q, y- коэффициенты на крутящий момент при сверлении, зависящий от условий резания (таблица 3)

D- диаметр сверла, мм

S- подача, мм/об

Кмр- коэффициент на крутящий момент, зависящий от механических свойств материала (таблица 4)

М кр = 10*0,0345*16 2 *0,173 0,8 *2,03 = 44,054 Н*м

Для обеспечения жесткости СПИД при сверлении, необходимо устанавливать сверло в патроне с минимальным по возможности вылетом (больше на 3-5 мм чем глубина обрабатываемого отверстия).

Скорость резания при сверлении вычисляется по формуле:

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,

К v = К мv К иv К ιv ,= 0,75*1*1 = 0,75

где К мv - коэффициент на обрабатываемый материал

К иv – коэффициент на инструментальный материал

К ιv , - коэффициент учитывающий глубину сверления

Vр = 7*16 0,4 *0,75/0,173 0,7 *45 0,2 = 25,66 м/мин.

Частота вращения вычисляется по формуле:

n = 1000*25,66/3,14*16 = 510,74 об/мин.

Назначает частоту вращения 500 об/мин.

Расчет времени на данную операцию.

Затраты основного времени:

Т о = L р *i/S*n = 13*4/0.173*500 = 0.15 мин.

Где Lр – длина рабочего хода сверла,

i – количество отверстий.

Затраты вспомогательного времени:

Т в = Т в.у. + Т в.изм = 0,18 + 0,1 = 0,28 мин.

Где Т в.у – время на установку, мин.

Т в.изм – время на измерение, мин.

Оперативное время:

Т оп = Т в + Т о = 0,28+0,15 = 0,43 мин.

Окончательная норма штучного времени:

Где T oi время основных переходов

T bj время вспомогательных переходов

k 1 и k 2 – время на техническое и организационное обслуживание рабочего места, на отдых и личные потребности при одностаночном обслуживании, % от оперптивного времени; k 1 = 2.5, k 2 = 3.

Т шт = 0,43*(1+5,5/100) = 0,45 мин.

Назначение рационального режима резания при работе на станках сверлильной группы заключается в выборе такой скорости резания и подачи, при которых процесс обработки был бы наиболее производительным и экономичным.

Для уменьшения основного (технологического) времени следует работать с возможно большей технологически допустимой подачей и соответствующей скоростью резания.

При этом должны быть наиболее полно использованы режущая способность инструмента и его прочность, динамические возможности станка при соблюдении технических условий.

Теоретический расчет элементов режима резания производится в следующем порядке:

1. Выбирают подачу по табличным данным в зависимости от характера обработки, требуемого качества обработанной поверхности, прочности сверла и других технологических и механических данных изделия.

2. Подсчитывают скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента.

3. По найденной скорости подсчитывают частоту вращения. Полученную частоту вращения корректируют по паспортным данным станка (принимается ближайшая меньшая или ближайшая большая, если она не более чем 5% от расчетной).

4. Определяют действительную скорость резания, с которой будет производиться обработка.

5. Проверяют выбранные элементы режима резания по прочности слабого звена механизма главного движения и мощности электродвигателя станка.

6. Подсчитывают основное (технологическое) время обработки.

Обычно в производственных условиях при выборе элементов режима резания для сверления, зенкерования, развертывания и нарезки внутренних резьб пользуются готовыми данными технологических карт и таблиц справочников.

Ниже приводится пример выбора режима резания при сверлении, зенкеровании, развертывании, нарезании резьбы на основании данных официального издания Центрального бюро промышленных нормативов по труду при Государственном комитете Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы (Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках, 1974).

Пример расчета режимов резания

Исходные данные. Изделие - вилка .

Операции:

• сверление отверстия Ø 14,5 мм под зенкерование;
• зенкерование отверстия Ø 15,9 мм под развертывание;
• развертывание отверстия Ø 16 мм H9;
• нарезание резьбы М16×2 в отверстии Ø 14 мм изделия.

Материал изделия - сталь 45, σ в = 680 МПа.

Количество изделия - 50 шт.

Станок вертикально-сверлильный, модель 2Н118.

Паспортные данные станка 2Н118:

максимальный диаметр сверления отверстия- 18 мм;

частота вращения шпинделя (об/мин): 180, 250, 355, 500, 710, 1000, 1420, 2000, 2800;

подача (мм/об): 0,1, 0,14, 0,2, 0,28, 0,4, 0,56; мощность на шпинделе станка - 1,7 кВт.

1-й переход : сверление отверстия Ø 14,5 мм на глубину l=30 мм; сверло спиральное Ø 14,5 мм из стали Р6М5.

Выбор подачи. По нормативам определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности σ в = 680 МПа.

При сверлении отверстия с припуском под последующую обработку устанавливается подача, равная 0,31-0,37. Принимаем ближайшее значение подачи по паспорту станка, равное 0,28 мм/об. Для диаметров отверстий 35-40 мм выбранные подачи проверяются по силе резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка.

При сверлении отверстия Ø 14,5 мм на глубину l=30 мм сверлом из стали Р6М5 с подачей 0,28 мм/об величина скорости резания v = 24 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле n = v * 1000/(π*D) = 24 * 1000/(3,14 * 14,5) = 527 об/мин. Принимаем по паспорту станка ближайшее n = 500 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания: v = πDn/1000 = 3,14 * 14,5 * 500/1000 = 22,7 м/мин.

Проверка выбранного режима по мощности станка. По нормативам определяем мощность, необходимую для резания.

При обработке стали σ в = 680 МПа сверлом Ø 14,5 мм с подачей S = 0,28 мм/об и со скоростью резания v = 22,7 м/мин мощность, необходимая для резания, N = 1 кВт.

Согласно паспортным данным мощность на шпинделе по приводу станка N= 1,7 кВт, т.е. по слабому звену станка в данном случае мощность не лимитирует режим резания.

Следовательно, установленный на станке режим резания осуществим.

.

Основное (технологическое) время определяется по формуле Tо = L/(Sм*i) = (l + l1)/(n*S) = 30 + 6/(500 * 0,28) = 0,26 мин,

где l - глубина обрабатываемого отверстия, мм;

l1 - длина врезания и перебега сверла, мм (l1 устанавливается по нормативам для сверла Ø 14,5 мм; l1 = 6 мм);

Sм = S*n (мм/мин);

i - число рабочих ходов.

2-й переход : зенкерование отверстия Ø 15,9 мм на глубину l = 50 мм; зенкер Ø 15,9 мм из стали Р6М5.

Выбор подачи. По нормативам определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности σ в = 680 МПа зенкером Ø 15,9 мм.

При зенкеровании отверстия с припуском под последующую обработку устанавливаем подачу, равную 0,5-0,6 мм/об.

Принимаем ближайшее значение подачи по паспорту станка, равное 0,56 мм/об.

Определение скорости резания. По табличным данным нормативов определяем скорость резания для стали 45 с пределом прочности σ в = 680 МПа.

При зенкеровании отверстия Ø 15,9 мм на глубину l=30 мм зенкером из стали Р6М5 с подачей S = 0,56 мм/об величина скорости резания v - 17,3 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле n = v* 1000/(πD) = 17,3 * 1000/(3,14 * 15,9)= 346 об/мин.

Принимаем по паспорту станка ближайшую частоту вращения n = 355 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания: v = πDn/1000 = 3,14 * 15,9 * 355/1000 = 17,7 м/мин.

Определение основного (технологического) времени .

Основное (технологическое) время определяется по формуле Tо= L/(Sм*i) = (l + l1)/(n*S)= 30 + 5/(355*0,56) = 0,17 мин,

где l - глубина зенкеруемого отверстия, мм;

l1 - длина врезания и перебега зенкера, мм (l1 устанавливается по нормативам, для зенкера Ø 15,9 мм она равна 5 мм);

число рабочих ходов i = 1.

3-й переход: развертывание отверстия Ø 16 мм H9 на глубину i = 30 мм, развертка машинная из стали Р6М5.

Выбор подачи. По табличным данным нормативов определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности σ в = 680 МПа разверткой машинной из стали Р6М5.

При развертывании отверстия по 9-му квалитету устанавливается подача, равная 0,8 мм/об. По паспорту станка принимаем ближайшее значение подачи 0,56 мм/об.

Определение скорости резания. По нормативам определяем скорость резания для стали 45 с пределом прочности σ в = 680 МПа.

При развертывании отверстия Ø 16 мм H9 на глубину l=30 мм разверткой из стали Р6М5 с подачей 0,56 мм/об величина скорости резания v = 14,3 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле n = v* 1000/(πD>) = 14,3 * 1000/(3,14 * 16) = 286 об/мин.

По паспорту станка выбираем ближайшую частоту вращения п = 25 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания v = πDn/1000 = 3,14 * 16*250/1000=12,6 м/мин.

Определение (технологического) времени.

Основное (технологическое) время определяют по формуле Tо= L(Sм*i) = (l + l1)/(S*n) = 30+15/(0,56*286) = 0,28 мин,

где l - глубина развертываемого отверстия, мм;

l1 - длина врезания и перебега развертки, мм (l1 устанавливается по нормативам, для развертки Ø 16 мм H9 она равна 15 мм).

4-й переход: нарезание резьбы М16 ×2 на глубину 30 мм;

метчик машинный M16×2 из стали Р6М5.

Отверстие сверлить под резьбу сверлом Ø 14 мм.

Выбор подачи.

Подача соответствует шагу резьбы метчика M16 × 2 и равна S = 2 мм/об.

Определение скорости резания . По нормативам скорость резания для стали при нарезании резьбы M16×2 машинным метчиком v= 11,1 м/мин.

Частоту вращения шпинделя при нарезании резьбы определяем по формуле n = v* 1000/(π*D)= 11,1 * 1000/(3,14*16) = 221 об/мин.

Принимаем ближайшую частоту вращения по паспорту станка n = 250 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания: v = πDn/1000 = 3,14* 16*250/1000= 12,5 м/мин.

Определение основного (технологического) времени при нарезании резьбы.

Основное (технологическое) время определяем по формуле:

Tо = L/(Sм*i) = (l + l1)/(S*n) + (l+l1)/(S*n1) = 30 + 6/(2*250) = 30+6/(2 * 15)= 1,27 мин,

n1-частота вращения метчика при вывертывании (глубину нарезки l = 30 мм делим на шаг, равный 2 мм);

l1 - величина врезания и перебега метчика равна 6 мм (определяем по нормативам).

Контрольные вопросы

1. Какая поверхность называется обрабатываемой, обработанной и поверхностью резания?

2. Назовите основные элементы резания при сверлении.

3. Как определяется скорость резания при сверлении?

4. Как определить при сверлении мощность, необходимую для резания?

5. Для чего применяются смазочно-охлаждающие жидкости при обработке отверстий?

6. Как по нормативам выбирают рациональные режимы резания для сверления?

Лабораторная работа № 6

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.

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.