Планирование операции точения

Планирование операций на токарном станке является критически важным для эффективного и безопасного производства. Оно позволяет оптимизировать процесс обработки, повысить точность, снизить количество брака и обеспечить соблюдение сроков выполнения заказов.

Правильное планирование включает в себя определение последовательности операций, выбор инструментов, расчет режимов резания и установку параметров оборудования. Но обо всём по порядку.

Размер детали и тип операции точения

Анализ чертежа при планировании токарных операций является ключевым этапом, определяющим успешность изготовления детали. Он включает в себя изучение геометрии, размеров, допусков, а также выявление особенностей конструкции, влияющих на выбор режущего инструмента, режимов резания и последовательность операций.

Анализ исходных данных включает в себя:

• Наименование детали и ее применение: определение функционального назначения детали и ее места в изделии, что влияет на требования к точности и качеству обработки.
• Количество деталей: определение серийности производства (единичное, серийное, массовое). От этого, в конечном счете, зависит выбор самого токарного оборудования и оснастки.
• Требования к точности и качеству обработки: выявление необходимых допусков на размеры, формы, взаимное расположение поверхностей, шероховатости. Все это влияет на выбор технологических методов и режимов резания.
• Материал заготовки: об этом подробнее в нашей тематической статье.

Анализ геометрии детали:

• Форма детали: Определение геометрических элементов (цилиндрические, конические, фасонные поверхности, резьбы, канавки, уступы) и их габаритов.
• Размеры: проверка соответствия размеров заданным допускам, выявление необходимых припусков на обработку.

Выбор последовательности операций:

• Подбор основных операций: определение операций чернового и чистового точения, растачивания, нарезания резьбы, подрезки торца, снятия фасок, обработки канавок.
• Выбор последовательности операций: поиск наиболее рациональной последовательности операций, обеспечивающей максимальную эффективность и минимальное время обработки.
• Определение переходов: выделение отдельных переходов внутри каждой операции, связанных с изменением положения резца, глубины и скорости резания.

Параметры токарного станка с ЧПУ

Выбор токарного станка с ЧПУ — это ответственный процесс, требующий внимательного изучения всех параметров и характеристик. Тщательно проанализировав индивидуальные потребности и возможности, проще подобрать оптимальное оборудование для конкретного предприятия.

Выделим основные требования к станку, на которые рекомендуется обращать внимание при планировании операции точения:

• стабильность, мощность и крутящий момент, особенно для обработки заготовок больших диаметров;
• тщательность закрепления заготовки;
• расположение инструмента;
• время смены инструмента/количество инструментов в револьверной головке;
• ограничения частоты вращения шпинделя (об/мин), подача прутка;
• наличие контршпинделя или заднего центра;
• возможность использования люнетов;
• простота программирования;
• давление подачи СОЖ.

Выбор инструмента

Выбор инструмента – ключевой этап планирования операции точения. Ему мы посвятили отдельный материал.

Режимы резания и основные определения

Траектория перемещения инструмента относительно заготовки — важный параметр процесса обработки, влияющий непосредственно на:

• стружкообразование;
• износ пластин;
• качество поверхности;
• стойкость инструмента.

На практике державка, геометрия и сплав пластины, материал заготовки и траектория перемещения инструмента значительно влияют на длительность цикла обработки и производительность.

Основные термины и определения:

Точение представляет собой сочетание двух движений – вращения заготовки и линейного перемещения инструмента. При подаче инструмента вдоль оси заготовки обеспечивается диаметральный размер детали. При подаче инструмента к оси заготовки — линейный размер детали (подрезка торца). Зачастую подачи комбинируются в двух этих направлениях, в результате чего образуются конические или профильные поверхности.

Частота вращения шпинделя — это скорость вращения патрона и заготовки, измеряемая в оборотах в минуту (об/мин).

Скорость резания — скорость движения поверхности заготовки относительно режущей кромки, измеряемая в метрах в минуту (м/мин).

Подача (fn) в мм/об — расстояние, на которое инструмент перемещается за один оборот заготовки. Подача оказывает ключевое влияние на качество обработанной поверхности и на процесс формирования стружки в рамках геометрии инструмента. Величина подачи влияет не только на толщину стружки, но и на то, как стружка формируется в зависимости от геометрии пластины.

Глубина резания (ap) в мм — это половина разности обрабатываемого и обработанного диаметра заготовки. Глубина резания всегда измеряется в направлении, перпендикулярном направлению подачи инструмента.

Главный угол в плане (KAPR) — это угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Является важной величиной, определяющей выбор токарного инструмента для различных операций. При уменьшении главного угла в плане толщина стружки уменьшается, а её ширина увеличивается.

Основные формулы для расчёта режимов резания на операциях общего точения:

Скорость резания (vc) зависит от диаметра заготовки и частоты вращения шпинделя (n). Длина окружности (C) — это расстояние, проходимое режущей кромкой за один оборот заготовки.

где:
Vc - скорость резания, м/мин
Dm - обрабатываемый диаметр, мм
n - частота вращения шпинделя, об/мин
Длина окружности C - π × Dm, мм
π (пи) - 3,14

Расчёт подачи и частоты вращения шпинделя

где:
Vc - скорость резания, м/мин
Dm - обрабатываемый диаметр, мм
n - частота вращения шпинделя, об/мин
Длина окружности C - π × Dm, мм
π (пи) - 3,14

где:
Vf - минутная подача (мм/мин)
fn - подача на оборот (мм/об)
n - частота вращения шпинделя (об/мин)

Расчёт потребляемой мощности и крутящего момента

Потребляемая мощность (Pc) в кВт — это мощность, необходимая для осуществления процесса резания. Параметр особо важен при черновой обработке, когда для выполнения операции требуется обеспечить достаточную мощность станка.

Крутящий момент (Мс), Н·м:

где:
vc - скорость резания, м/мин
fn - подача, мм/об
ap - глубина резания, мм
kc - удельная сила резания, Н/мм²
Pc - потребляемая мощность, кВт

Таким образом, планирование операций на токарном станке является неотъемлемой частью успешного производства. 

Тщательное планирование обеспечивает повышение производительности, качества продукции, снижение затрат и повышение безопасности работы, что в конечном итоге приводит к увеличению прибыльности предприятия.