Во время программирования ЧПУ программист должен определить параметры резания для каждой операции и включить их в программу в виде инструкций. Эти параметры резания включают, среди прочего, скорость резания, глубину резания и скорость подачи. Различные методы обработки требуют выбора конкретных параметров резания, адаптированных к каждому процессу.
1. Принципы выбора параметров резания.
При черновой обработке основной целью обычно является максимизация производительности; однако необходимо также учитывать экономическую эффективность и затраты на обработку. При получистовой и чистовой обработке акцент смещается на баланс между эффективностью резания, экономической целесообразностью и затратами на обработку, одновременно обеспечивая требуемое качество обработки. Конкретные числовые значения этих параметров следует определять на основании технических характеристик станка и справочников по параметрам резания, дополненных практическим опытом.
С точки зрения стойкости и долговечности инструмента рекомендуемая последовательность выбора параметров резания следующая: сначала определяют глубину резания, затем скорость подачи и, наконец, скорость резания.
2. Определение глубины резания
Глубина резания определяется жесткостью станка, заготовки и режущего инструмента. При условии, что жесткость системы это позволяет, глубину резания в идеале следует устанавливать равной общему припуску на обработку (съему) заготовки; такой подход сводит к минимуму количество необходимых проходов, тем самым повышая эффективность производства.
Принципы определения глубины резания:
(1) Когда требуемая шероховатость поверхности заготовки находится в диапазоне Ra от 12,5 до 25 мкм, а припуск на обработку составляет менее 5–6 мм, процесс черновой обработки обычно можно выполнить за один проход в соответствии со спецификациями. Однако если припуск на обработку значителен, жесткость технологической системы недостаточна или станку не хватает мощности, операцию можно разделить на несколько проходов.
(2) Когда требуемая шероховатость поверхности находится в диапазоне Ra от 3,2 мкм до 12,5 мкм, процесс следует разделить на два этапа: черновую обработку и получистовую обработку. Выбор глубины резания на этапе черновой обработки следует принципам, изложенным выше. После черновой обработки на поверхности заготовки следует оставить остаточный припуск от 0,5 мм до 1,0 мм, который впоследствии будет удален на этапе полу-чистовой обработки.
(3) Когда требуемая шероховатость поверхности находится в диапазоне Ra от 0,8 до 3,2 мкм, процесс следует разделить на три этапа: черновую обработку, получистовую обработку и чистовую обработку. На этапе получистовой обработки глубина резания должна быть установлена в пределах от 1,5 мм до 2 мм. При чистовой обработке глубину резания следует устанавливать в пределах от 0,3 мм до 0,5 мм.
3. Определение скорости подачи
Скорость подачи в первую очередь выбирается исходя из требуемой точности обработки и шероховатости поверхности детали, а также материалов режущего инструмента и заготовки. Максимальная скорость подачи ограничена жесткостью станка и возможностями его системы подачи.
Принципы определения скорости подачи:
1) Когда требования к качеству заготовки могут быть гарантированы, можно выбрать более высокую скорость подачи для повышения эффективности производства. Обычно выбирают значение в диапазоне от 100 до 200 м/мин.
2) При выполнении операций резки, обработке глубоких отверстий или использовании инструментов из быстрорежущей стали рекомендуется выбирать более низкую скорость подачи; обычно выбирается значение в диапазоне от 20 до 50 м/мин.
3) Когда предъявляются высокие требования к точности обработки и шероховатости поверхности, следует выбирать более низкую скорость подачи; обычно выбирается значение в диапазоне от 20 до 50 м/мин.
4) Во время не-движений режущего инструмента-особенно при возврате к "нулевой точке" на большое расстояние-можно выбрать максимальную скорость подачи, настроенную в системе ЧПУ станка.
4. Определение скорости шпинделя
Скорость шпинделя следует выбирать исходя из допустимой скорости резания и диаметра заготовки (или режущего инструмента). Формула расчета следующая:
n = 1000v / πD
v - Скорость резания (м/мин), определяемая долговечностью режущего инструмента;
n - Скорость шпинделя (в об/мин);
D - Диаметр заготовки или режущего инструмента (в мм).
Рассчитанная скорость шпинделя *n* в конечном итоге должна быть скорректирована так, чтобы она соответствовала одной из доступных скоростей, перечисленных в характеристиках станка, или ближайшей доступной скорости. Таким образом, конкретные значения параметров резания следует определять на основе производительности станка и соответствующих технических руководств в сочетании с практическим опытом, часто используя аналогичный подход. Кроме того, скорость шпинделя, глубина резания и скорость подачи должны быть согласованы, чтобы обеспечить взаимную совместимость, тем самым устанавливая оптимальный набор параметров резания.
Справочная формула:
(I) Глубина резания (ap): Расстояние по перпендикуляру между обработанной поверхностью заготовки и поверхностью, которую предстоит обработать, определяется как глубина резания. *Глубина резания* ($a_p$) — это количество снятого материала, измеренное от контрольной точки на режущей кромке в направлении, перпендикулярном плоскости обработки. Он представляет собой глубину, на которую токарный инструмент проникает в заготовку во время каждого прохода подачи; следовательно, ее также называют *глубиной резания*. Исходя из этого определения, при выполнении продольного точения по наружной цилиндрической поверхности глубину резания можно рассчитать по следующей формуле:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Где: $a_p$ - глубина резания (мм); $d_w$ - диаметр поверхности детали *до* обработки (мм);
$d_m$ - диаметр поверхности заготовки *после* обработки (мм).
**Пример 1:** Учитывая заготовку с начальным диаметром поверхности $\\Phi 95$ мм, если она за один проход обточена до диаметра $\\Phi 90$ мм, рассчитайте глубину резания.
**Решение:** $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ мм.
**(II) Скорость подачи ($f$)**
Это относится к относительному смещению между режущим инструментом и заготовкой, -измеренному в направлении движения подачи- для каждого полного оборота заготовки или инструмента. В зависимости от направления подачи ее подразделяют на *продольную* и *поперечную*. Продольная подача относится к движению подачи, направленному вдоль направляющих станины токарного станка, а поперечная подача относится к движению подачи, направленному перпендикулярно направляющим станины токарного станка. (Примечание: *Скорость подачи* ($v_f$) относится к мгновенной скорости выбранной точки режущей кромки относительно заготовки во время движения подачи.)
$v_f=f \\cdot n$
Где: $v_f$ - скорость подачи (мм/с);
$n$ - скорость шпинделя (об/с);
$f$ - скорость подачи (мм/об).
**(III) Скорость резания ($v_c$)**
Это относится к мгновенной скорости выбранной точки режущей кромки относительно заготовки во время *первичного движения* (вращения). Формула расчета следующая:
$v_c=(\\pi \\cdot d_w \\cdot n) / 1000$
Где: $v_c$ - скорость резания (м/мин);
$d_w$ - диаметр поверхности детали *до* обработки (мм);
$n$ - скорость вращения заготовки (об/мин). При выполнении расчетов в качестве ориентира следует использовать максимальную скорость резания; например, при токарной обработке расчеты должны основываться на диаметре обрабатываемой поверхности, поскольку именно здесь скорость самая высокая и износ инструмента происходит быстрее всего. Пример 2: Точение наружного диаметра заготовки диаметром Φ60 мм. Выбранная скорость шпинделя токарного станка составляет 600 об/мин. Вычислите *v*c. Решение: *v*c=(π * d*w * n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 м/мин. В реальном производстве диаметр заготовки обычно является известной величиной. На основе таких факторов, как материал заготовки, материал инструмента и требования к обработке, выбирается конкретная скорость резания; эта скорость резания затем преобразуется в соответствующую скорость шпинделя токарного станка, чтобы облегчить правильную настройку станка. Это преобразование дает следующую формулу: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w). Пример 3: Обработка наружного диаметра шкива диаметром 260 мм на горизонтальном токарном станке CA6140. Выбрана скорость резания (*v*c) 90 м/мин. Вычислите *n*. Решение: n=(1000 * *v*c) / (π * d*w)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 об/мин. После расчета скорости шпинделя станка следует выбрать из паспортной таблички станка значение, наиболее близкое к расчетному результату; в этом случае n=100 об/мин выбирается в качестве фактической рабочей скорости токарного станка. III. Сводка: Параметры резания 1. Глубина резания (*a*p) (мм): *a*p=(*d*w - *d*m) / 2 (мм) 2. Скорость подачи (*f*) (мм/об) 3. Скорость резания (*v*c) (м/мин): *v*c=π * d * n / 1000 (м/мин); n=1000 * *v*c / (π * d) (об/мин)
