Расчёт режимов резания для сверлильной обработки

 

Задания выбираются из табл. 31 по номеру студента в журнале группы. Пример оформления текстовой и расчётной части работы приводится ниже.

 

Необходимо рассчитать режим резания для обработки отверстия рассверливанием с диаметра Æ 15 мм до диаметра Æ 30 мм на проход (рис. 2, б), заготовки – полоса толщиной 20 мм и шириной 70 мм из стали 45 с твёрдостью НВ 269.

Режущий инструмент – сверло спиральное из быстрорежущей стали Р6М5, 2 j = 120°, стойкость сверла Т = 25 мин (табл. 30).

Станок – вертикально-сверлильный мод. 2А135 приложение (П1).

 

Расчёты режимов резания производятся в следующей последовательности:

1. Глубина резания рассчитывается по формуле:

 

 

2. Осевая подача инструмента s _о принимается по таблицам с учётом поправочных коэффициентов

 

s _о = s _о(табл)· k ₁, мм/об,

 

где s _о(табл) – табличное значение скорости подачи, мм/об (табл. 1, 3, 20);

k ₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 2). При рассверливании, а также сверлении чугуна не применяется.

При рассверливании с D = 30 мм до d = 15 мм жёсткой пластины толщиной 20 мм подача принимается по табл. 20 – s _о(табл) = 0,5 мм/об, а коэффициент k ₁ не применяется.

 

s _о = 0,5 мм/об.

 

По паспортным данным станка мод. 2А135 (П1) принимается ближайшая меньшая подача к расчётной s _ст = 0,43 мм/об.

 

3. Скорость резания определяется по таблице с учётом поправочных коэффициентов:

V = V _та6л· k ₁· k ₂· k ₃, м/мин,

 

где V _та6л ‒ табличная скорость резания (табл. 4, 5, 6, 10, 13, 17, 21, 22);

k ₁ ‒ коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 7, 11, 18, 21);

k ₂ ‒ коэффициент, зависящий от стойкости и марки инструмента (табл. 8, 11, 15, 18, 21); k ₃ ‒ коэффициент зависящий от глубины сверления (табл. 9, 11, 16, 18, 21).

S0

S0

S0

S0

S0

S0

S0

S0

S0

S0

n

n

n

n

n

n

n

n

n

n

а)

б)

в)

г)

д)

 

 

 

е) ж) з) и) к)

 

Рис. 1. Виды обработки отверстий и применяемый инструмент:

а, б – сверление и рассверливание сверлом спиральным; в – зенкерование зенкером цельным; г – развёртывание отверстия цилиндрической развёрткой; д – развёртывание отверстия конической развёрткой; е, ж, з – зенкование торцевой и конической зенковкой; и – нарезание резьбы метчиком; к – зенкерование комбинированным инструментом

 

 

 

а) б) в) г)

Рис. 2. Схемы обработки и элементы режимов резания: а – при сверлении; б – при рассверливании; в – при зенкеровании; г – при развёртывании

V = 31·0,8·1,2 = 29,76 м/мин

 

4. Частота вращения шпинделя n, определяется по формуле:

 

, мин^-1,

 

где D ‒ диаметр обрабатываемой поверхности отверстия детали, мм.

 

мин^-1.

 

По паспортным данным станка мод. 2А135 (П1) выбирается ближайшее число оборотов шпинделя к расчётному по станку n = 275 мин^-1.

 

5. Фактическая скорость резания определяется по формуле:

 

.

 

6. Выбранные режимы проверяются по мощности, потребляемой на резание по формуле:

 

‒ для свёрл ;

 

‒ для зенкеров

 

которая должна быть меньше мощности двигателя главного привода станка с учётом его к.п.д.:

,

 

где N _табл – табличная мощность резания выбирается из табл. 23, 24, 25, 26, 28, 29. При рассверливании стали по табл. 28 – N _табл= 1,4 кВт;

V _ф ‒ фактическая скорость резания, м/мин;

п ‒ число оборотов шпинделя по станку, мин^-1.

k _N – коэффициент на мощность резания в зависимости от обрабатываемого материала (табл. 27, 28, 29). Для стали 45 с твёрдостью НВ 269 – k _N = 1,35;

N _дв – мощность двигателя главного привода станка. По паспорту станка мод. 2А135 (П1) мощность двигателя N _дв = 4,5 кВт;

η – к.п.д. главного привода станков с механическим приводом, η ≈ 0,8.

 

0,52 < 4,5 · 0,8 = 3,6 кВт.

 

Требование условия обработки по мощности выполняется.

Таблица 1

Подачи s _о(табл) при обработке стали, латуни и дюралюминия

Вид обработки	Глубина обработки отверстия	s о(табл), мм/об при обрабатываемом диаметре D, мм
2,5
Сверление	До 3 D От 4 D …до 8 D	0,04 0,03	0,08 0,06	0,12 0,1	0,16 0,14	0,22 0,18	0,28 0,22	0,32 0,28	0,4 0,32	0,45 0,36	0,5 0,4
Зенкерование	До 3 D От 4 D …до 8 D				0,4 0,3	0,4 5 0,32	0,5 0,35	0,6 0,4	0,65 0,45	0,75 0,5	0,85 0,6	1,0 0,7	1,2 0,85
Развёртывание	До 3 D От 4 D …до 8 D				0,5 0,35	0,6 0,45	0,75 0,5	0,9 0,6	1,0 0,75	1,1 0,8	1,35 1,0	1,5 1,1	2,0 1,5
Зенкование						0,06	0,08	0,1	0,13	0,15	0,18	0,25	0,3

Примечания: 1. Таблица дана для сталей НВ 229…270. Для сталей НВ < 229 подачу умножать на 1,3, а для сталей НВ > 270 – на 0,8.

2. При зенкеровании и развёртывании глухих отверстий подачи s _о принимать не более 0,5 мм/об.

3. Подачи при зенковании даны для инструментов, имеющих четыре-шесть зубьев, в остальных случаях подачи на оборот следует изменять пропорционально числу зубьев.

 

Таблица 2

Коэффициент k ₁, зависящий от обрабатываемого материала*

Обрабаты-­ ваемый материал	Марка стали	Латунь	Дюралю-­ миний
А 12, А20	Ст3, 15, 20, 30, 35	40, 45	15 Г, 15 X, 20X	30X	40Х; У8…У12	15 НМ, 20ХНМ	ШX15
k 1	1,0	0,9	0,8	0,8	0,73	0,7	0,75	0,5	1,0	1,5

* При рассверливании коэффициент k ₁ не применяется.

 

Таблица 3

Подачи s _о(табл) при обработке чугуна*

Вид обработки	Глубина обработки отверстия	s о, мм/об при обрабатываемом диаметре D, мм
2,5
Сверление	До 3 D От 4 D …до 8 D	0,06 0,05	0,12 0,1	0, 18 0,15	0,24 0,2	0,3 0,25	0,35 0,3	0,45 0,35	0,5 0,4	0,55 0,45	0,6 0,5
Зенкерование	До 3 D От 4 D …до 8 D				0,45 0,3	0,5 0,4	0,6 0,45	0,7 0,5	0,8 0,6	0,9 0,65	1,0 0,75	1,2 0,9	1,5 1,2
Развёртывание	До 3 D От 4 D …до 8 D				1,0 0,60	1,1 0,75	1,3 0,85	1,5 1,0	1,8 1,2	2,1 1,4	2,4 1,6	2,8 1,7	3,6 2,3
Зенкование						0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,5

Примечания: 1. Таблица составлена для серого чугуна НВ 170…229 и ковкого чугуна НВ < 170. Для серого чугуна с пределом твёрдости НВ > 229 табличные значения умножать на 0,8.

2. При зенкеровании и развёртывании глухих отверстий подачи s _о принимать не более 0,5 мм/об.

3. Для твёрдосплавных развёрток табличные значения брать по нижней строке и умножать на 0,7.

* Коэффициент k ₁ при обработке чугуна не применяется.

 

 

Таблица 4

Скорость резания V _табл.

Сверление и центрование стали

s о, мм/об	V табл, м/мин при обрабатываемом диаметре D, мм
2,5
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4

 

 

Таблица 5

Скорость резания V _табл.

Зенкерование стали

s о, мм/об	V табл при обрабатываемом диаметре D, мм
до 10						≥ 36
До 0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,6
0,7
0,8

 

 

Таблица 6

Скорость резания V _табл.

Развёртывание стали*

s о, мм/об	V табл при обрабатываемом диаметре D, мм
до 6									≥ 40
До 0,2
0,3
0,4
0,5
0,6					1 1
0,7
0,8
0,9
1,0
1,5

* В таблице даны технологические скорости резания (на коэффициент k ₂ не умножать).

Таблица 7

Коэффициент k ₁, учитывающий марку обрабатываемой стали

Вид обработки

Марка стали

А12; А20

Ст3; 15

35;

15Г

15Х; 15НМ

20Х

30X

40X; У8…У12

20ХНМ

НВ

150…235

135…200

150…210

170…230

170…230

190…230

150…210

150…220

170…230

170…240

190…270

170…230

Сверление, зенкерование

1,0

0,75

0,9

0,8

0,75

0,7

0,8

0,8

0,8

0,65

0,65

0,8

Развёртывание

1,0

0,8

1,0

 

 

Таблица 8

Коэффициент k ₂, учитывающий стойкость инструмента

Вид обработки	k 2 при стойкости инструмента Т, мин
До 30
Сверление	1,25	1,1	1,0	0,95	0,9	0,85	0,8
Зенкерование	1,35	1,15	1,0	0,95	0,85	0,8	0,75

 

 

Таблица 9

Коэффициент k ₃, учитывающий глубину сверления, зенкерования, развёртывания

Глубина обработки отверстия	До 2 D	3 D	4 D	5 D	6 D	7 D
k 3	1,0	0,9	0,8	0,7	0,65	0,6

 

Таблица 10

Скорость резания V _табл.

Сверление и зенкерование серого чугуна

Подача s o, мм/об	V табл, м/мин
Сверление	Зенке­рование	Зенкование
Обрабатываемый диаметр D, мм
2,5											До 20	20…40	˃ 40
До 0,06
0,1
0,15
0,2
0,3
0,4
0,6
0,8
1,0
1,5

Примечания: 1. При сверлении и зенкеровании твёрдосплавными инструментами скорости резания повышать в 3 раза, при зенковании – в 2 раза.

2. При зенкеровании по корке скорости резания понижать на 25%.

3. При применении смазочно-охлаждающих жидкостей скорости резания увеличивать на 15…20%.

Таблица 11

Коэффициент k ₁, зависящий от твёрдости серого чугуна

НВ	143…207	163…229	170…241	235…295
k 1	1,2	1,0	0,9	0,7
Коэффициент k 2, учитывающий стойкость инструмента
Материал инструмента	k 2 при стойкости Т, мин
До 15
Быстрорежущая сталь Твёрдый сплав	1,5 2,0	1,3 1,6	1,15 1,2	1,0 1,0	0,9 0,85	0,85 0,75	0,75 0,65	0,7 0,6	0,6	0,58	0,55
Коэффициент k 3, учитывающий глубину сверления, зенкерования и развёртывания
Глубина резания	До 5 D	8 D	10 D
k 3	1,0	0,8	0,7
Примечание. При горизонтальном сверлении коэффици­ент k 3 не учитывать.

 

Таблица12

Развёртывание чугуна

Обрабатываемая поверхность	Скорость резания V, м/мин развёртками
Квалитет точности	Шероховатость Ra	из быстрорежущейстали	твёрдосплавными
Без охлаждения	С применением эмульсии	НВ < 229	НВ > 229
8…9	1,6…3,2	0,8…1,6
10…11

 

Таблица 13

Скорость резания V _табл.

Сверление и зенкерование ковкого и высокопрочного чугуна

Подача s o, мм/об	V табл, м/мин
Сверление	Зенке­рование	Зенкование
Обрабатываемый диаметр D, мм
2,5											До 20	20…40	> 40
До 0,06
0,1
0,15
0,2
0,3
0,4
0,6
0,8
1,0
1,5

Примечания: 1. Для инструментов из быстрорежущих сталей повышенной производительности табличные значения умножать на 1,2.

2. При сверлении и зенкеровании твёрдосплавными инструментами скорости резания повышать в 2…2,5 раза, при зенковании – в 2 раза.

3. При зенкеровании по корке скорости резания понижать на 25%.

Таблица 14

Коэффициент k ₁, зависящий от твёрдости чугуна

Тип чугуна	НВ	k 1
Ковкий	120…140	1,15
130…170	1,0
Высокопрочный	207…229	0,7
265…285	0,55

 

 

Таблица 15

Коэффициент k 2, учитывающий стойкость инструмента
Материал инструмента	k 2 при стойкости Т, мин
До 15
Быстрорежущая сталь Твёрдый сплав	1,5 2,0	1,3 1,6	1,15 1,2	1,0 1,0	0,9 0,85	0,85 0,75	0,75 0,65	0,7 0,6	0,6	0,58	0,55
Таблица 16 Коэффициент k 3, учитывающий глубину сверления, зенкерования, развёртывания
Глубина обработки отверстия	До 5 D	8 D	10 D
k 3	1,0	0,8	0,7
Примечание. При горизонтальном сверлении коэффици­ент k 3 не учитывать.

 

 

Таблица 17

Скорость резания V _табл.

Сверление и зенкерование алюминиевых сплавов

Подача s o, мм/об

V табл, м/мин

Сверление

Зенке­рование

Обрабатываемый диаметр D, мм

До 2,5

До 20

20…40

> 40

До 0,06 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1,5

Примечания: 1. Для свёрл из стали 9ХС табличные зна­чения умножать на 0,6. 2. Для твёрдосплавных зенкеров скорости резания повышать в 1,5…2 раза. 3. При работе без охлаждения табличные значения скоростей умножать на 0,8.

 

Таблица 18

Коэффициент k ₁, зависящий от обрабатываемого алюминиевого сплава

Алюминиевые сплавы	k 1
Литейные сплавы σ В = 200…300 Н/мм2, НВ ≥ 65 (закалённые) Дюралюминий σ В = 400…500 Н/мм2, НВ ≥ 100 (закалённый)	1,0
Литейные сплавы σ В = 10…20 Н/мм2, НВ ≤ 65 Дюралюминий σ В = 30…40 Н/мм2, НВ ≤ 100	1,25
Дюралюминий σ В = 20…30 Н/мм2	1,5
Коэффициент k 2, учитывающий стойкость инструмента
Инструмент	k 2 при стойкости Т, мин
До 15
Сверло Зенкер	1,45 1,7	1,25 1,4	1,1 1,15	1,0 1,0	0,9 0,9	0,85 0,8	0,8 0,75	0,8 0,75	0,75 0,7	0,7 0,6	0,65 0,55	0,6 0,5
Коэффициент k 3, учитывающий глубину сверления, зенкерования и развёртывания
Глубина обрабатываемого отверстия	До 5 D	8 D	10 D
k 3	1,0	0,8	0,7
Примечание. При горизонтальном сверлении коэффициент k 3 не применять.

 

Таблица 19

Скорость резания V, м/мин при развёртывании алюминиевых сплавов

Квалитет точности	Шероховатость Ra	Скорость резания V, м/мин развёртками из быстрорежущей стали
	0,8…1,6	25…50
	0,8…1,6	15…20
	0,4…0,8	8…12
Примечание. Для твёрдосплавных развёрток применять эти же скорости резания, при этом стойкость повышается не менее чем в 3 раза.

 

Таблица 20

Подача s _o, мм/об при рассверливании деталей из стали, алюминиевых сплавов и чугуна

Диаметр рассверли- вания D, мм

Диаметр просвер­- ленного отверстия d, мм

Материал деталей

Сталь и алюминиевые сплавы

Чугун

Группа подач*

I

II

III

I

II

III

s o, мм/об

0,4…0,65

0,3…0,4

0,2…0,3

0,5…0,65

0,4…0,5

0,25…0,35

0,6…0,7

0,45…0,55

0,45…0,7

0,35…0,45

0,3…0,4

0,65…0,75

0,35…0,45

0,3…0,4

0,2…0,3

0,6…0,7

0,35…0,45

0,25…0,35

0,5…0,75 0,6…0,8

0,35…0,45 0,4…0,5

0,3…0,4

0,65…0,75

0,4…0,55 0,45…0,6

0,35…0,45

0,4…0,65

0,35…0,45

0,6…0,7

0,4…0,5

0,5…0,7

0,4…0,5

0,7…0,8

0,45…0,55

0,6…0,8

0,45…0,55

0,4…0,5

0,5…0,6

0,45…0,6

0,45…0,65

0,4…0,5

0,3…0,4

0,6…0,7

0,45…0,6

0,35…0,45

0,5…0,7

0,45…0,55

0,8…0,9

0,55…0,65

0,4…0,5

0,4…0,5

0,9…1,0

0,5…0,6

* I группа подач применяется при рассверливании отверстий в жёстких деталях с точностью до 12-го квалитета; II груп­па – соответственно в нежёстких деталях под последующую обработку несколькими инструментами; III группа – под последующую обработку одним зенкером или одной разверткой.

Таблица 21

Скорость резания V _табл при рассверливании деталей из стали, алюминиевых сплавов и чугуна

Диаметр рассверли- вания D, мм	Диаметр просвер­- ленного отверстия d, мм	Обрабатываемый металл
Сталь	Чугун	Алюминиевые сплавы
s o, мм/об
0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	0,2	0,3	0,4	0,6	0,8	1,0	0,3	0,5	0,8
V табл*, м/мин
До 30	До10
												—
							—
	—							—
* При рассверливании отверстий твёрдосплавными свёрлами V табл увеличивать в 2 раза.
Коэффициент на скорость резания k 1, учитывающий твёрдость обрабатываемого металла**
НВ	143…207	163…229	170…241	> 241
k 1	1,15	1,0	0,9	0,8
** При рассверливании отверстий в литье по корке табличные значения V табл умножать на 0,8.
Коэффициент на скорость резания k 2, учитывающий стойкость инструмента
Материал инструмента	Период стойкости Т, мин
k 2
Быстрорежущая сталь	1,2	1,1	1,0	0,95	0,95	0,9	0,85	0,8	0,7	0,6	0,5
Твёрдый сплав	1,65	1,25	1,0	0,85	9,75	0,7	0,65	0,55	0,5	0,45	0,4

Примечание. При рассверливании коэффициент k ₃ не применять.

 

Таблица 22

Скорости резания V, м/мин при нарезании резьбы машинным метчиком*

Диаметр резьбы D, мм	Шаг резьбы Р н.р., мм
0,5	0,75	1,0	1,25	1,5	2,0
Скорость резания V, м/мин
3…6				—	—	—
8…10
12…16
18…24	—	—		—
27 и более

*Шаг резьбы и диаметр сверла под резьбу приведены в таблице П2.

 

 

Мощность резания

 

Мощность резания рассчитывается по формулам:

 

‒ для сверления ;

 

‒ для зенкерования

 

где ‒ табличные значения мощности (табл. 22, 23, 24, 25, 28, 29), кВт; k _N ‒ коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала (табл. 26);

V _ф ‒ фактическая скорость резания, м/мин; п ‒ число оборотов шпинделя по станку, мин^-1.

При развёртывании и нарезании резьбы метчиком не определяют т. к. она имеет малую величину.

 

 

Таблица 23

Значения мощности N _табл при сверлении стали

Обрабатываемый диаметр D, мм	N табл, кВт при подаче s о, мм/об
0,06	0,1	0,14	0,16	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8
До 3	0,03
	0,06	0,09
	0,13	0,2	0,25	0,29
	0,22	0,35	0,45	0,52	0,60
	0,35	0,55	0,7	0,8	0,94
	0,5	0,8		1,2	1,4	1,9
	0,9	1,4	1,8	2, I	2,4	3,4	4,3
	1,4	2,2	2,8	3,2	3,8	5,3	6,7
	2,2	3,5	4,4	5,0	5,9	8,3	10,5	12,4	14,4
	3,6	5,7	7,4	8,2	9,9	13,5	17,2	20,5

 

 

Таблица 24

Значения мощности N _табл при сверлении чугуна

Обрабатываемый диаметр D, мм	N табл, кВт при подаче s о, мм/об
0,06	0,1	0,14	0,16	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8
До 3	0,02	0,03
	0,03	0, 05	0,07
	0,08	0,12	0,15	0,18	0,21
	0,14	0,22	0,27	0,32	0,37	0,5
	0,21	0,34	0,43	0,5	0,58	0,8	1,0
	0,31	0,49	0,62	0,7	0,83	1,2	1,5
	0,55	0,86	1,1	1,3	1,5	2,1	2,6	3,1
	0,9	1,4	1,7		2,3	3,3	4,1	4,9	5,6
	1,3	2,1	2,7	3,1	3,6	5,1	6,4	7,6	8,8
	2,2	3,4	4,5		5,9	8,2	10,5	12,5

 

 

Таблица 25

Значения мощности N _табл при сверлении алюминиевых сплавов

Обрабатываемый диаметр D, мм	N табл, кВт при подаче s о, мм/об