Режимы резания при сверлении на станках. Скорость резания при сверлении
В процессе образования отверстия сверло одновременно совершает вращательное и поступательное движения, при этом режущие кромки сверла срезают тонкие слои материала, образуя стружку. Чем быстрее вращается сверло и чем большее расстояние за один оборот оно преодолевает в направлении оси обрабатываемого отверстия, тем быстрее происходит резание.
Скорость резания зависит от частоты вращения сверла и его диаметра, перемещение сверла вдоль оси заготовки за один оборот влияет на толщину снимаемого елс я материала (стружки). Сверло по сравнению с другими режущими инструментами работа, т в достаточно тяжелых условиях, так как при сверлении затруднен отвод стружки и подвод смазывающе-охлаждающей жидкости.
Основными элементами резания при сверлении являются скорость и глубина резания, подача, толщина и ширина стружки (рис. 3.77).
Скорость резания V — путь, пройденный точкой на режущей кромке сверла, наиболее удаленной от оси его вращения. Определяют скорость резания по формуле V = ndnl1000 (где V- скорость резания, м/мин; d — диаметр сверла, мм; п — частота вращения шпинделя, об/мин; п — постоянное число, равное 3,14; число 1 ООО введено в формулу для перевода диаметра сверла в метры). Величина скорости резания зависит от материала заготовки, материала инструмента и формы его заточки, подачи, глубины резания и наличия охлаждения при обработке отверстия.
Подача 3 измеряется в миллиметрах на один оборот сверла (мм/об). Величина подачи при сверлении выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к шероховатости обработанной поверхности и точности обработки, обрабатываемого материала и материала сверля.
Глубина резания t измеряется в миллиметрах и представляет собой расстояние от обрабатываемой поверхности до оси сверла, т.е. при сверлении глубина резания составляет половину диаметра сверла, а при рассверливании — половину разности между диаметром предварительно просверленного отверстия и диаметр ом сверла.
Толщина среза (стружки) измеряется в направлении, перпендикулярном режущей кромки сверла, и равна половине величины перемещения сверла относительно оси обрабатываемого отверстия за один его оборот, т.е. половине величины подачи. Поскольку слой материала за один оборот сверла снимается двумя режущими зубьями, то каждый из этих зубьев удаляет слой материала, толщина которого равна половине величины подачи сверла на один его оборот.
Ширина среза измеряется вдоль режущей кромки и равна ее длине. При рассверливании ширина среза равна длине режущей кромки, участвующей в резании. Измеряется ширина среза в миллиметрах.
Режимы резания устанавливаются с целью обеспечения наибольшей производительности. При этом необходимо учитывать физико-механические свойства материала обрабатываемой заготовки, свойства материала инструмента и требования к качеству обработанной поверхности, заданные чертежом или техническими условиями на изготовление.
Теоретический расчет элементов режима резания выполняют в приведенной ниже последовательности.
1. По специальным справочным таблицам выбирают величину подачи в зависимости от xapat тера обработки, требований к качеству обработанной поверхности, материала сверла и других технологических данных.
2. Рассчитывают скорость инструмента с учетом технологических возможностей, режущих свойств материала инструмента и физико-механических свойств обрабатываемой заготовки.
3. Определяют расчетную частоту вращения шпинделя в соответствии с найденной скоростью резания. Полученную величину сравнивают с паспортными данными станка и принимают равной ближайшему наименьшему значению этой частоты.
4. Определяют действительную скорость резания, с которой будет производиться обработка.
На практике для определения режимов резания используют готовые данные технологических карт и таблиц справочников.
Режимы резания при зенкеровании и развертывании, а также критерии их выбора практически не отличаются от выбора этих параметров при сверлении.
Припуски на обработку отверстий
Припуск — это слой материала, подлежащий снятию при обработке. Величина этого Слоя зависит от требований, предъявляемых к обработанной поверхности и вида обработки.
При сверлении припуск на обработку составляет половину диаметра сверла. При рассверливании припуск определяется в зависимости от требований к обработанной поверхности и от необходимости в ее дальнейшей обработке (зенкеровании, развертывании). Припуск на зенкерование, в зависимости от того, является оно предварительным (перед развертыванием) или окончательным, составляет от 0,5 до 1,2 мм. Величина припуска зависит также от диаметра обрабатываемого отверстия. Припуск на развертывание зависит от диаметра обрабатываемого отверстия и от требований, предъявляемых к качеству обработанной поверхности и составляет от 0,05 до 0,3 мм. Типичные дефекты при обработке отверстий, причины их появления и способы предупреждения приведены в табл. 3.2.
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
.
Выбор рационального режима резания сводится к подбору наиболее выгодного сочетания подачи и скорости при заданных условиях обработки отверстия, при котором процесс сверления будет наиболее производительным и экономичным, режущие способности инструмента, кинематические возможности и мощность станка будут использованы рационально, технологические требования выполнены. Режим резания назначается в следующей последовательности:
1. Выбирается сверло (тип, материал) и рациональная геометрия его режущей части: форма заточки, величина режущих элементов, углы исходя из условий сверления (обрабатываемого материала, глубины и диаметра сверления и др.)
2. Определяется (по нормативам или расчетным путем) максимально допустимая подача исходя из свойств обрабатываемого материала, прочности сверла, требуемой точности, шероховатости и дальнейшей обработки отверстия. Выбранная подача сверяется с паспортом станка и принимается ближайшая меньшая. Проверяется, допускает ли механизм подачи станка указанную подачу, для чего подсчитывается осевая сила Р 0 , и сравнивается с силой [Р 0 ], допускаемой механизмом подачи станка (по паспорту). Если Р 0 > [Р 0 ], то соответственно уменьшают подачу.
3. Назначается период стойкости сверла Т по нормативам.
4. По выбранным подаче и стойкости определяется скорость (по нормативам или расчетным путем), допускаемая сверлом, и подсчитывается ,об/мин. Расчетная частота вращения сверяется с паспортом станка и принимается ближайшее меньшее. Допускается и ближайшее большее, если оно превышает расчетное не более чем на 5%. Назначив частоту вращения, определяют фактическую скорость резания: м/мин.
5. Определяется мощность резания N е и сопоставляется с мощностью привода на шпинделе станка N шп (N шп = N дв η ). Если N е >N шп , то уменьшают частоту вращения n соответственно отношению и вновь производят корректировку n по паспорту и подсчитывают скорость резания V .
6. По выбранным частоте вращения n и подаче s подсчитывается основное (машинное) время.
В качестве примера приводятся формулы подсчета скорости при обработке стали средней твердости (σ в = 750 МПа) быстрорежущими сверлами с охлаждением при глубине сверления l = 3∙ D и подаче s > 0,2 мм/об (форма заточки сверла ДП):
V = - для сверления;
V
= 
- для рассверливания.
Из анализа приведенных формул следует, что при заданном D целесообразно работать с возможно большей s , так как при ее увеличении V уменьшается не пропорционально s , а в меньшей степени (0,5). Например, при увеличении подачи s в 2 раза скорость резания V уменьшится в 2 0,5 раз, т.е. в 1,4 раза.
Из приведенной ранее зависимости h 3 следует также, что с увеличением подачи износ будет протекать медленнее, чем при увеличении скорости. Поэтому для повышения производительности процесса сверления следует работать с максимальной подачей, допускаемой прочностью сверла и механизмом подачи станка, и технологическими условиями обработки (точностью, шероховатостью). Скорость резания должна соответствовать выбранной подаче.
Подача, допускаемая прочностью сверла, определяется
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ
СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Расчет режимов резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, развертывании
Глубина резания при сверлении равна половине диаметра, а при рассверливании, зенкеровании и развертывании – полуразности имеющегося и получаемого диаметров (рис. 4.1):
–сверление: t = 0,5∙D ;
–рассверливание, зенкерование и развертывание: t = 0,5∙ (D – d ).
Рис. 4.1. Схема резания:
а – при сверлении; б – при зенкеровании, рассверливании
Подача при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбирается максимально допустимой по прочности сверла может быть определена по табл. 4.1 в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра выполняемого отверстия. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая 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.
Таблица 4.1
Подачи, мм/об, при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей стали
| Диаметр сверла D , мм | Сталь | |||||
| НВ <160 | 160…240НВ | 240…300НВ | НВ>300 | НВ ≤170 | НВ>170 | |
| 2…4 | 0,09–0,13 | 0,08–0,10 | 0,06–0,07 | 0,04–0,06 | 0,12–0,18 | 0,09–0,12 |
| 4…6 | 0,13–0,19 | 0,10–0,15 | 0,07–0,11 | 0,06–0,09 | 0,18–0,27 | 0,12–0,18 |
| 6…8 | 0,19–0,26 | 0,15–0,20 | 0,11–0,14 | 0,09–0,12 | 0,27–0,36 | 0,18–0,24 |
| 8…10 | 0,26–0,32 | 0,20–0,25 | 0,14–0,17 | 0,12–0,15 | 0,36–0,45 | 0,24–0,31 |
| 10…12 | 0,32–0,36 | 0,25–0,28 | 0,17–0,20 | 0,15–0,17 | 0,45–0,55 | 0,31–0,35 |
| 12…16 | 0,36–0,43 | 0,28–0,33 | 0,20–0,23 | 0,17–0,20 | 0,55–0,66 | 0,35–0,41 |
| 16…20 | 0,43–0,49 | 0,33–0,38 | 0,23–0,27 | 0,20–0,23 | 0,66–0,76 | 0,41–0,47 |
| 20…25 | 0,49–0,58 | 0,38–0,43 | 0,27–0,32 | 0,23–0,26 | 0,76–0,89 | 0,47–0,54 |
| 25…30 | 0,58–0,62 | 0,43–0,48 | 0,32–0,35 | 0,26–0,29 | 0,89–0,96 | 0,54–0,60 |
| 30…40 | 0,62–0,78 | 0,48–0,58 | 0,35–0,42 | 0,29–0,35 | 0,96–1,19 | 0,60–0,71 |
| 40…50 | 0,78–0,89 | 0,58–0,66 | 0,42–0,48 | 0,35–0,40 | 1,19–1,36 | 0,71–0,81 |
| Примечание. Приведенные подачи применяют при сверлении отверстий глубиной l ≤3D с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы. В противном случае вводят поправочный коэффициенты: 1) на глубину отверстия: К ls = 0,9 при l ≤5D ; К ls = 0,8 при l ≤7D ; К ls = 0,75 при l ≤10D ; 2) на достижение более высокого качества отверстия в связи с последующей операцией развертывания или нарезания резьбы К о s = 0,5. 3) на недостаточную жесткость системы СПИЗ: при средней жесткости К ж s = 0,75; при малой жесткости К ж s = 0,5; 4) на инструментальный материал К И s = 0,6 для сверла с режущей частью из твердого сплава. |
Подачи при зенкеровании приведены в табл. 4.2, а при развертывании – табл. 4.3.
Таблица 4.2
Подача, мм/об, при обработке отверстий зенкерами из быстрорежущей стали и твердого сплава
| Обрабатываемый материал | Диаметр зенкера D , мм | ||||||||
| До 15 | Св. 15 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 30 | Св. 30 до 35 | Св. 35 до 40 | Св. 40 до 50 | Св. 50 до 60 | Св. 60 до 80 | |
| Сталь | 0,5–0,6 | 0,6–0,7 | 0,7–0,9 | 0,8–1,0 | 0,9–1,1 | 0,9–1,2 | 1,0–1,3 | 1,1–1,3 | 1,2–1,5 |
| Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы | 0,7–0,9 | 0,9–1,1 | 1,0–1,2 | 1,1–1,3 | 1,2–1,5 | 1,4–1,7 | 1,6–2,0 | 1,8–2,2 | 2,0–2,4 |
| Чугун, НВ >200 | 0,5–0,6 | 0,6–0,7 | 0,7–0,8 | 0,8–0,9 | 0,9–1,1 | 1,0–1,2 | 1,2–1,4 | 1,3–1,5 | 1,4–1,5 |
| Примечание: 1. Приведенные значения подачи применять для обработки отверстий с допуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9-11-й квалитет), а также при подготовке отверстий под последующую обработку их одной резверткой или под нарезание резьбы метчиком вводить поправочный коэффициент К os = 0,7. 2.При зенкеровании глухих отверстий подача не должна превышать 0,3–0,6 мм/об. |
Таблица 4.3
Подача, мм/об, при предварительном (черновом) развертывании
отверстий развертками из быстрорежущей стали и твердого сплава
| Обрабатываемый материал | Диаметр развертки D , мм | |||||||||
| До 10 | Св. 10 до 15 | Св. 15 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 30 | Св. 30 до 35 | Св. 35 до 40 | Св. 40 до 50 | Св. 50 до 60 | Св. 60 до 80 | |
| Сталь | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
| Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,7 | 3,1 | 3,2 | 3,4 | 3,8 | 4,3 | 5,0 |
| Чугун, НВ >200 | 1,7 | 1,9 | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,7 | 3,1 | 3,4 | 3,8 |
| Примечание: 1. Подачу следует уменьшать: а) при чистовом развертывании в один проход с точностью по 9–11-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 3,2…6,3 мкм или при развертывании под полирование и хонингование, умножая на коэффициент К os = 0,8; б) при чистовом развертывании после чернового с точностью по 7-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 0,4…0,8 мкм, умножая на коэффициент К os = 0,7; в) при твердосплавной рабочей части, умножая на коэффициент К И s = 0,7. 2.При развертывании глухих отверстий подача не должна превышать 0,2–0,5 мм/об. |
Скорость резания ,м/мин, при сверлении
а при рассверливании, зенкеровании, развертывании
Значения коэффициентов С v и показателей степени приведены для сверления в табл. 4.4, для рассверливания, зенкерования и развертывания – в табл. 4.5, а значения периода стойкости Т – в табл. 4.6.
Таблица 4.4
Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при сверлении
| Обрабатываемый материал | Подача s, мм/об | Охлаждение | |||||
| С v | q | y | m | ||||
| Сталь конструкционная углеродистая, σ В = 750МПа | Р6М5 | ≤0,2 >0,2 | 7,0 9,8 | 0,40 | 0,70 0,50 | 0,20 | Есть |
| Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т, 141НВ | – | 3,5 | 0,50 | 0,45 | 0,12 | ||
| Чугун серый, 190 НВ | ≤0,3 >0,3 | 14,7 17,1 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Нет | |
| ВК8 | – | 34,2 | 0,45 | 0,30 | 0,20 | ||
| Чугун ковкий, 150 НВ | Р6М5 | ≤0,3 >0,3 | 21,8 25,3 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Есть |
| ВК8 | – | 40,4 | 0,45 | 0,3 | 0,20 | Нет | |
| Медные гетерогенные сплавы средней твердости, 100…140 НВ | Р6М5 | ≤0,3 >0,3 | 28,1 32,6 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Есть |
| Силумин и литейные алюминиевые сплавы, σ В = 100…200МПа, НВ≤ 65; дюралюминий, НВ≤ 100 | ≤0,3 >0,3 | 36,3 40,7 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | ||
| Примечание . Для сверл из быстрорежущей стали рассчитанные по приведенным данным скорости резания действительны при двойной заточке и подточенной перемычке. При одинарной заточке сверл из быстрорежущей стали рассчитанную скорость резания следует уменьшать, умножая ее на коэффициент К з v = 0,7. |
Таблица 4.5
Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при рассверливании, зенкеровании и развертывании
| Обрабатываемый материал | Вид обработки | Материал режущей части инструмента | Коэффициент и показатели степени | Охлаждение | ||||
| С v | q | x | y | m | ||||
| Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 16,2 10,8 | 0,4 0,6 | 0,2 | 0,5 0,3 | 0,2 0,25 | Есть | |
| Зенкерование | Р6М5 Т15К6 | 16,3 18,0 | 0,3 0,6 | 0,5 0,3 | 0,2 0,25 | |||
| Развертывание | Р6М5 Т15К6 | 10,5 100,6 | 0,3 0,3 | 0,2 | 0,65 0,65 | 0,4 | ||
| Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 1600…1800МПа, 49…54НВС | Зенкерование | Т15К6 | 10,0 | 0,6 | 0,3 | 0,6 | 0,45 | |
| Развертывание | 14,0 | 0,4 | 0,75 | 1,05 | 0,85 | |||
| Серый чугун, 190 НВ | Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 23,4 56,9 | 0,25 0,5 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Нет |
| Зенкерование | Р6М5 ВК8 | 18,8 105,0 | 0,2 0,4 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | ||
| Развертывание | Р6М5 ВК8 | 15,6 109,0 | 0,2 0,2 | 0,1 | 0,5 0,5 | 0,3 0,45 | ||
| Ковкий чугун, 150 НВ | Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 34,7 77,4 | 0,25 0,5 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Есть |
| Зенкерование | Р6М5 ВК8 | 27,9 143,0 | 0,2 0,4 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Есть | |
| Развертывание | Р6М5 ВК8 | 23,2 148,0 | 0,2 0,2 | 0,1 | 0,5 0,5 | 0,3 0,45 | Нет |
Таблица 4.6
Средние значения периода стойкости сверл, зенкеров и разверток
| Инструмент (операция) | Обрабатываемый материал | Стойкость Т , мин, при диаметре инструмента, мм | ||||||||
| До 5 | 6–10 | 11–20 | 21–30 | 31–40 | 41–50 | 51–60 | 61–80 | |||
| Быстрорежущая сталь | – | |||||||||
| Твердый сплав | – | – | ||||||||
| Коррозионностойкая сталь | Быстрорежущая сталь | – | – | – | – | |||||
| Сверло (сверление и рассверливание) | Серый и ковкий чугун, медные и алюминиевые сплавы | Быстрорежущая сталь | – | |||||||
| Твердый сплав | – | – | ||||||||
| Зенкеры (зенкерование) | Конструкционная углеродистая и легированная, серый и ковкий чугун | Быстрорежущая сталь и твердый сплав | – | – | ||||||
| Развертки (развертывание) | Конструкционная углеродистая и легированная | Быстрорежущая сталь | – | |||||||
| Твердый сплав | – | |||||||||
| Серый и ковкий чугун | Быстрорежущая сталь | – | – | |||||||
| Твердый сплав | – | – |
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания
где К MV –коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (прил. 1-4); K И V –коэффициент на инструментальный материал (прил. 6); К l V – коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл. 4.7). При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент K nV (прил. 5).
Таблица 4.7
Поправочный коэффициент К l V на скорость резания при сверления, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия
Крутящий момент, Н∙м, и осевую силу, Н , рассчитывают по формулам:
– при сверлении
– при рассверливании и зенкеровании
Значения коэффициентов С М и С р и показателей степени приведены в табл. 4.8.
Таблица 4.8
Значения коэффициентов и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении, рассверливании и зенкеровании
| Обрабатываемый материал | Наименование операции | Материал режущей части инструмента | Коэффициент и показатели степени в формулах | |||||||
| крутящего момента | осевой силы | |||||||||
| С М | q | x | y | С р | q | x | y | |||
| Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 750МПа | Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,0345 | 2,0 | – | 0,8 | 1,0 | – | 0,7 | |
| 0,09 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | – | 1,2 | 0,65 | ||||
| Жаропрочная сталь12Х18Н9Т, 141НВ | Сверление | 0,041 | 2,0 | – | 0,7 | 1,0 | – | 0,7 | ||
| Рассверливание и зенкерование | 0,106 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | – | 1,2 | 0,65 | |||
| Серый чугун, 190 НВ | Сверление | Твердый сплав | 0,012 | 2,2 | – | 0,8 | 1,2 | – | 0,75 | |
| Рассверливание и зенкерование | 0,196 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | – | 1,0 | 0,4 | |||
| Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,021 | 2,0 | – | 0,8 | 42,7 | 1,0 | – | 0,8 | |
| Рассверливание и зенкерование | 0,085 | – | 0,75 | 0,8 | 23,5 | – | 1,2 | 0,4 | ||
| Ковкий чугун, 150 НВ | Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,021 | 2,0 | – | 0,8 | 43,3 | 1,0 | – | 0,8 |
| Рассверливание и зенкерование | Твердый сплав | 0,01 | 2,2 | – | 0,8 | 32,8 | 1,2 | – | 0,75 | |
| 0,17 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | – | 1,0 | 0,4 | ||||
| Примечание. Рассчитанные по формуле осевые силы при сверлении действительны для сверл с подточенной перемычкой; с неподточенной перемычкой осевая сила при сверлении возрастает в 1,33 раза. |
Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражение
Значения коэффициента К МР приведены для стали и чугуна в прил. 9.
Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, Н∙м,
здесь s z – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z, где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки. Значения коэффициентов и показателей степени представлены в табл.
Мощность резания, кВт, определяют по формуле
где частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,
При использовании табл. 4.1 следует руководствоваться следующими рекомендациями:
1.Приведенную подачу при сверлении применяют для жестких деталей с допуском не выше 12-го квалитета под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом при глубине сверления / < 3D. Если это условие не соблюдается, то вводят поправочный коэффициент: 0,9 при / < 5D; 0.8 при/< 7D; 0,75 при/< 10D.
2.Подачу при сверлении следует уменьшать, учитывая следующие
технологические факторы:
а) при сверлении отверстий в деталях средней жесткости с допуском не выше 12-го квалитета или под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом вводят коэффициент 0,75;
б) при сверлении точных отверстий под последующую обработку развертками или под нарезание резьбы метчиками, при сверлении
центровочными сверлами, при сверлении отверстий в деталях малой жесткости и с неустойчивыми опорными поверхностями вводят коэффициент 0,5.
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.