Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Режимы резания при обработке металлов — это совокупность значений скорости резания, подачи и глубины резания, задающих, с какой интенсивностью инструмент снимает припуск с заготовки. От выбора этих трёх параметров одновременно зависят стойкость режущего инструмента, качество и точность обработанной поверхности и производительность операции. Ниже разобраны физический смысл каждого элемента режима, расчётные формулы, взаимное влияние параметров и практический порядок их назначения при точении, фрезеровании и сверлении.
По ГОСТ 25762-83 режим резания определяется как совокупность значений скорости резания, подачи (или скорости движения подачи) и глубины резания. Эти три параметра образуют управляющий набор, который технолог назначает для каждого перехода. Стандарт устанавливает и буквенные обозначения кинематических элементов, единые для всех видов лезвийной обработки.
Буквенные обозначения кинематических элементов установлены ГОСТ 25762-83: скорость главного движения резания обозначают V, подачу — S. Глубину резания обозначают t; это параметр срезаемого слоя, значение которого при точении определяется снимаемым припуском. Подача, в свою очередь, конкретизируется: подача на оборот, подача на зуб, подача на ход — в зависимости от кинематики станка и типа инструмента.
Кинематические элементы резания и их буквенные обозначения (V, S, S0, Sz, vs) установлены ГОСТ 25762-83; виды лезвийной обработки — точение, сверление, фрезерование и другие — определены ГОСТ 25761-83. Глубина резания как параметр срезаемого слоя нормируется технической справочной литературой и в определении режима резания входит третьим элементом наряду со скоростью и подачей.
Три параметра действуют совместно и предъявляют встречные требования: рост любого из них повышает производительность, но снижает стойкость инструмента, а рост подачи ухудшает и шероховатость.
Скорость резания — путь, проходимый наиболее удалённой от оси точкой обрабатываемой поверхности относительно режущей кромки в единицу времени. При вращательном главном движении (точение, сверление, фрезерование) она связана с диаметром и частотой вращения:
Обратная задача — определить частоту вращения шпинделя под назначенную скорость резания:
D = 80 мм
V = 120 м/мин
Скорость резания — параметр, сильнее всего влияющий на тепловыделение в зоне резания и, следовательно, на износ инструмента. Именно поэтому её назначают в последнюю очередь — исходя из принятой стойкости инструмента и свойств обрабатываемого материала.
Подача задаёт смещение режущей кромки за цикл главного движения. При точении её выражают в миллиметрах на оборот заготовки (мм/об), при фрезеровании удобнее оперировать подачей на зуб (мм/зуб). Для расчёта основного времени и сопоставления с кинематикой станка переходят к минутной подаче.
Подачу назначают, исходя прежде всего из прочности и жёсткости технологической системы «станок — приспособление — инструмент — деталь» и требований к шероховатости готовой поверхности. На черновых переходах берут максимально допустимую подачу, на чистовых её ограничивают требуемым классом шероховатости.
При значительных ударных нагрузках табличное значение подачи снижают введением поправочного коэффициента; для чистовых переходов подача — основной параметр, определяющий высоту микронеровностей.
Глубина резания — толщина слоя металла, срезаемого за один проход, измеренная перпендикулярно обработанной поверхности. При наружном продольном точении она определяется разностью диаметров до и после прохода:
Из трёх параметров режима глубина резания меньше всего влияет на тепловыделение и износ инструмента, поэтому стремятся снять весь припуск за минимальное число проходов, назначая глубину настолько большой, насколько позволяют мощность станка, жёсткость системы и оставляемый чистовой припуск. Если припуск нельзя снять за один проход, число проходов определяют делением припуска на допустимую глубину.
Период стойкости — время работы инструмента между переточками (или до достижения критерия затупления). Связь стойкости со скоростью резания впервые установил Ф. Тейлор; она описывается степенной зависимостью:
Показатель m характеризует силу влияния скорости на стойкость и зависит прежде всего от материала режущей части. Чем он меньше, тем резче падает стойкость с ростом скорости.
На практике для расчёта допускаемой скорости резания используют развёрнутую эмпирическую форму зависимости с табличными коэффициентами:
По степени влияния на стойкость инструмента параметры выстраиваются в ряд: скорость резания — сильнее всего, затем подача, слабее всего — глубина резания.
Экономически обоснованный период стойкости назначают по нормативам; для одноинструментной токарной обработки он обычно составляет 30–60 мин. Пересчёт скорости с одной стойкости на другую ведут по соотношению V1 · T1m = V2 · T2m.
Качество обработанной поверхности нормируют параметрами шероховатости по ГОСТ 2789-73; предпочтительным параметром является Ra — среднее арифметическое отклонение профиля. При лезвийной обработке высота микронеровностей определяется в первую очередь подачей и радиусом при вершине резца. Теоретическую (расчётную) высоту остаточных гребешков оценивают соотношением:
Отсюда практическое правило: для снижения шероховатости на чистовых переходах уменьшают подачу и применяют инструмент с увеличенным радиусом при вершине. Скорость резания влияет на шероховатость косвенно — через наростообразование: в зоне малых и средних скоростей нарост на передней поверхности ухудшает чистоту, а его подавление на повышенных скоростях улучшает поверхность. Глубина резания на шероховатость влияет слабо.
Реальная шероховатость всегда выше теоретической из-за вибраций, наростообразования, износа кромки и неоднородности материала, поэтому расчётное значение служит ориентиром, а не гарантией.
После назначения глубины, подачи и скорости режим проверяют по мощности привода. Для этого определяют главную (касательную) составляющую силы резания, а по ней — мощность резания.
Условие пригодности режима: мощность резания не должна превышать мощность главного привода с учётом КПД станка:
Производительность операции оценивают по основному (машинному) времени — времени, в течение которого происходит снятие стружки:
L = 200 мм
n = 478 об/мин
S0 = 0,3 мм/об
Элементы режима назначают в определённой последовательности: от наименее «дорогого» по стойкости параметра к наиболее влияющему. Такой порядок принят в нормативно-справочной методике расчёта.
Для разных методов обработки формулы применяют единообразно, учитывая геометрию операции: при фрезеровании оперируют подачей на зуб и минутной подачей, при сверлении диаметр в формуле скорости — это диаметр сверла.
Из трёх параметров: скорости резания, подачи и глубины резания. По ГОСТ 25762-83 именно их совокупность и называют режимом резания. Все три назначают совместно, поскольку они по-разному влияют на стойкость инструмента, качество поверхности и производительность.
По формуле V = π·D·n/1000 (м/мин), где D — диаметр в мм, n — частота вращения в об/мин. Обратно частоту вращения находят как n = 1000·V/(π·D). Для сверления и фрезерования D — это диаметр инструмента.
Скорость резания. Зависимость стойкости от скорости описывает формула Тейлора V·T^m = C. На втором месте — подача, слабее всего влияет глубина резания. Поэтому скорость и назначают в последнюю очередь, отталкиваясь от заданной стойкости.
Подача на оборот (мм/об) — смещение за один оборот заготовки или инструмента, её применяют при точении и сверлении. Подача на зуб (мм/зуб) — смещение за поворот на один угловой шаг зубьев, ею оперируют при фрезеровании. Минутная подача связывает их с частотой вращения: S_м = S_0·n или S_м = S_z·z·n.
Сильнее всего на шероховатость влияет подача: теоретическая высота неровностей растёт пропорционально квадрату подачи и снижается с увеличением радиуса при вершине резца (R_z ≈ S²/8r). Скорость влияет косвенно через наростообразование, глубина резания — слабо. Шероховатость нормируют по ГОСТ 2789-73, предпочтительный параметр — Ra.
Определяют силу резания P_z по табличным коэффициентам, затем мощность резания N_e = P_z·V/(60·1000) в кВт. Режим пригоден, если N_e не превышает мощность двигателя главного привода с учётом КПД станка: N_e ≤ N_дв·η.
Стремятся снять припуск за минимальное число проходов, задавая глубину настолько большой, насколько позволяют мощность станка, жёсткость системы и оставляемый чистовой припуск. При точении глубина равна половине снимаемого припуска по диаметру: t = (D − d)/2.
Экономически обоснованное значение берут по нормативам. Для одноинструментной токарной обработки оно обычно составляет 30–60 мин. Именно на этот период стойкости рассчитывают допускаемую скорость резания.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.