Таблица режимы резания при токарной обработке: Страница не найдена

Таблица режимы резания при токарной обработке: Страница не найдена – PromZn.ru

alexxlab | 22.04.1983 | 0 | Разное

Содержание

Режимы резания при токарной обработке: таблицы, формула

На протяжении многих лет токарная обработка металлических и иных деталей остается одной из основных операций в металлургическом производстве. Со временем меняются технологии, на заводах внедряются современные станки с ЧПУ, однако суть остается неизменной – только грамотно выбранные параметры резания на агрегатах позволяют достичь нужного результата.

Оглавление:

Что важно знать о режимах
Расчет скорости

Виды и режимы работы токарных станков

Токарная работа на станках остается наиболее востребованным способом получения большинства изделий. Применение в этих целях более современных методов оправдано далеко не всегда ввиду их высокой стоимости.

Для получения различных деталей применяются те или иные токарные станки:

с ЧПУ (числовым программным управлением), благодаря которым удается достичь наивысшего качества и высокой скорости обработки поверхностей заготовок. Точение на данных агрегатах осуществляется с точностью до микронных долей, что обеспечивается за счет тонкой компьютерной настройки необходимых параметров;

лоботокарные, позволяющие вытачивать конические и цилиндрические детали нестандартных размеров;
револьверно-токарные, служащие для точения элементов из калиброванных прутков;
карусельно-токарные, используемые для создания заготовок больших диаметров;
токарно-винторезные, которые служат по большей части для обработки деталей цилиндрической формы.

В зависимости от материала подбирается тот или иной режим резки при токарной обработке, включающий в себя совокупность таких важных параметров, как:

вес изделия;
глубина воздействия;
допустимая скорость.

Все эти величины определяются специалистами с использованием нормативных документов и специализированных справочников. Прежде всего, следует внимательно изучить рекомендуемые в таблицах значения, чтобы выбрать оптимальные.

Режимы резания как при расточке внутренних диаметров, так и при обработке наружных поверхностей заготовок, должны назначаться с обязательным учетом возможностей агрегата и режущего инструмента. От правильности их выбора непосредственно зависит качество и скорость изготовления деталей.

При подборе характеристик операции резания важно определиться с выбором резака. Подбор осуществляется в зависимости от типа и материала исходной заготовки. Подачу резца назначают, исходя из необходимой скорости вращения шпинделя. Чем выше обороты, тем меньше должна быть ее величина. В противном случае металлическая деталь может перегреться и расплавиться.

Скорость резания при чистовой и черновой обработке различна. В последнем случае она несколько ниже, а подача, соответственно, выше. Чистовые проходы при резании осуществляются в режимах, обеспечивающих максимальную степень точности. Наиболее качественно эту операцию позволяют выполнить станки, оснащенные ЧПУ, имеющие бесчисленное множество эксплуатационных преимуществ.

Каждый раз затрачивать много времени на тщательное изучение немалого количества справочных таблиц, особенно в производственных условиях, когда необходимо успеть вовремя выполнить заказ, нецелесообразно. Какой бы токарный станок ни использовался при работе, все параметры резания взаимозависимы. При смене величины одного все остальные характеристики режимов резания, включая подачу и скорость, обязательно станут другими.

В связи с этим любая обработка осуществляется по специально разрабатываемым аналитическим и расчетным методикам. Все прописанные в нормативах параметры вычисляются посредством различных эмпирических формул. Точность обеспечивается благодаря известным характеристикам:

величины подачи;
частоты вращения шпинделя;
мощности агрегата.

В отдельных случаях необходимо также учитывать ряд других величин, оказывающих влияние на обработку поверхностей изделий.

Современные предприятия для проведения данных вычислений применяют специальные программы. Работнику достаточно только ввести вручную известные характеристики, и на экране компьютера сразу отобразятся все искомые параметры. Использование программного обеспечения значительно экономит время и упрощает работу, как и оснащение производств станками с ЧПУ.

Скорость резания и ее расчет

Одним из наиболее важных показателей является скорость. Ее величина непосредственно зависит от выполняемых работ. На максимальных оборотах осуществляется обрезка торцов заготовок. Точение или сверление имеют другие требования к этому параметру.

Чтобы выбрать оптимальное значение скорости и сделать качественную обработку детали, следует учитывать:

тип токарного инструмента;

вид операции;
материал заготовки.

Скорость резания для традиционных методов воздействия на детали можно определить, руководствуясь соответствующими таблицами из справочников. Но в условиях производства далеко не всегда целесообразно прибегать к такому варианту. Гораздо быстрее величину этого параметра вычислить по несложной формуле:

V = π*n*D / 1000,
где:
V – искомая скорость, м/мин;
D – максимальная величина диаметра используемой заготовки, мм;
n – количество оборотов детали за одну минуту, соответствующее частоте вращения шпинделя станка;
π – константа, равная 3,141526.

Отсюда видно, что скорость обработки прямо пропорциональна диаметру исходной заготовки. А чем он меньше, тем больше должна быть частота вращения.

При выборе и назначении того или иного режима работы токарного станка следует обязательно учитывать твердость резцов и материала детали. Например, при обработке твердосплавными резцами рекомендованное значение должно находиться в диапазоне 100–200 м/мин.

При известной величине из вышеуказанной формулы легко можно вычислить необходимую частоту резания.

Глубина обработки подбирается с учетом мощности привода и материала режущего инструмента. При появлении в процессе работы паразитных вибраций следует снизить скорость подачи резака.

определение способа по таблице для токарной обработки, типовые примеры и задачи как рассчитать параметры, справочники и формулы

25Фев

Значительная часть промышленности – изготовление деталей при помощи металлорежущих агрегатов. За несколько десятилетий технологии сильно видоизменились, но суть остается прежней: снимаются лишние слои до получения элемента с заданными параметрами. Давайте вместе рассмотрим, как рассчитать режимы оптимального резания при грамотной токарной обработке на станке по таблицам.

Содержание статьи:

Ключевые моменты процесса
Какие бывают станки

Основные параметры
Проверка корректности рабочих параметров
Способы выбора действия
Выбор резца
Как вычислить скорость

Ключевые моменты процесса

Для работы подойдут следующие материалы: металлы, пластики, дерево, минералы. Конечно, для каждого конкретного случая требуется особый инструмент и технологические приемы. Если труд с относительно мягкими из них (пластмасса, алюминий, бронза) обычно не вызывает сложностей, то высоколегированные стали требуют строгого контроля качества заточки. В противном случае происходит быстрый износ режущей кромки. Для увеличения эффективности обязательно использовать эмульсию, обеспечивающую снижение трения и охлаждение рабочей зоны.

Кратко опишем процесс:

Деталь закрепляется в патроне или на двух центрах;
В зависимости от необходимых манипуляций выбираются параметры режима резания при токарной обработке;
Предмет устанавливается в правильное положение и проверяется надежность всех фиксаций;
Находим первую точку касания;
Начинаем снимать металл или другой материал;
Контролируем габариты штангенциркулем и микро́метром;

Следует четко понимать, что приемы достаточно разнообразны, и невозможно коротко описать все нюансы. Заготовка может быть величиной от доли миллиметра до нескольких десятков метров. Характеристики изделия кардинально отличаются по твердости и вязкости. Уровень первичной отделки болванки может быть самым разным и иметь внешний слой с другими качествами. Часто нужно сделать сферическую поверхность на маленьком участке. Это накладывает определенные ограничения, так как часть приспособлений не рассчитана на циклические нагрузки.

Какие бывают станки

В зависимости от технологических потребностей применяют разное оборудование. Принято деление на следующие подвиды:

Токарно-винторезный. Это наиболее распространенный агрегат, позволяющий выполнять внушительный спектр работ. Пожалуй, любимым у токарей является К 62 в различных модификациях. Вся группа включает в себя универсальные устройства, отличающиеся степенью автоматизации и габаритами обрабатываемой детали. Большемерные заготовки точатся на ДИП 500. Для обучения специалистов используют модели ТВ-4 или ТВ-16.
Карусельный аппарат предназначен для придания формы изделиям крупного диаметра. Внешне он представляет собой стол с патроном значительных размеров, вращающийся в горизонтальной плоскости. Инструмент для рассечения подается сверху и может быть не один. Названием он обязан схожести с детскими аттракционами.

Лобовой. Можно сказать, что это такой же станок, только положенный набок. Это продиктовано технологической целесообразностью при некоторых производствах. Конструкции этой группы не имеют задней бабки и фиксация происходит только благодаря губкам. Основное преимущество – возможность придания изделию конической формы.

Револьверный незаменим при изготовлении изрядного количества одинаковых деталей из нормированного материала. Например, сгонов из металлической трубы. За счет этого резко повышается эффективность, снижается брак и оптимизируются все процессы. Но у него есть главный недостаток – узкая специализация.

Автомат продольного точения позволяет синхронизировать движение в двух плоскостях и создавать элементы сложной конфигурации, например, спирали с большим шагом. Как режущий предмет могут использоваться фрезы и сверла.

Многошпиндельный автомат применяется для вальцевания элементов сразу несколькими насадками за одну установку. Бывают автоматические и полуавтоматические.

ЧПУ. Если оснастить любое устройство для обработки металла системой, координирующей порядок, то мы получим центр с числовым программным управлением. При массовом производстве этот комплекс наиболее эффективен.

Способы и правила определения режимов приемлемого резания при точении: формулы

Для разных материалов и необходимой чистоты существуют свои оптимальные системы, включающие в себя скорость подачи, глубину захода и вид заточки.

Многие универсальные токари определяют эти параметры «на глазок». Тем более, они сильно зависят от технических характеристик самого́ станка. При создании программ для ЧПУ и полуавтоматики применяются конкретные математические варианты расчета. За основу берутся качества заготовки (твердость, вязкость, хрупкость, абразивность, подверженность температурным изменениям). Под это разрабатываются инструменты (как правило, несколько для различных технологических приемов). Затем происходит определение режимов идеального резания при умелой токарной обработке на основе жестких правил. Это дает приблизительные показатели, по которым можно назначить оптимальные значения. Более точные данные получаются эмпирическим путем (в процессе стендовых испытаний).

После этого возможно задать для каждой конкретной цели темп вращения шпинделя, интенсивность движения стержня для рассечения и его заглубление.

Название	Формула	Расшифровка
Частота вращения	n=Vc1000Dc (min/1)	n – оборот в минуту.
Скорость рассекания	Vc=Dcn1000 (m/min)	V – линейная скорость D – диаметр.
Подача	Vf=nf(mm/min)	V – подача. f – шаг за 1 оборот.
Удельный съем материала	Q=Vcapf (см3/min)	Q – объем среза в мин. ар – заглубление.
Поперечное сечение стружки	A=hb=apf(mm2)	А – площадь сечения
Основная сила	Fc=Ak01.1h-mo(N)	F – сила резания h – толщина стружки.
Мощность привода	Pmot=FcVc60000(kW)	Р – минимально необходимая мощность.
Время	Th=Imfn(min)	Т – конечный результат

Наиболее распространенное сырьё – сталь и чугун. Вот таблица рекомендованных режимов резания при их токарной обработке:

Обрабатываемый материал в кг/мм2

Сечение от 0,4 мм

c x y

0,4 – 0,2

c x y

0,2 – 0,1

c x y

155

170

190

210

88,5 0,28 0,6

61 0,28 0,6

45 0,28 0,6

35 0,28 0,6

28,3 0,28 0,6

23,4 0,28 0,6

32,7 0,2 0,4

28 0,2 0,4

23,2 0,2 0,4

19,5 0,2 0,4

106,3 0,28 0,4

73,3 0,28 0,4

54 0,28 0,4

42 0,28 0,4

34 0,28 0,4

28,1 0,28 0,4

35,8 0,2 0,3

30,7 0,2 0,3

25,4 0,2 0,3

21,4 0,2 0,3

124,7 0,28 0,3

86 0,28 0,3

63,4 0,28 0,3

49,3 0,28 0,3

39,9 0,28 0,3

33 0,28 0.3

42,1 0,2 0,2

36,1 0,2 0,2

29,9 0,2 0,2

25,2 0,2 0,2

Основные параметры

Время изготовления детали зависит от трех значений. Они определяют, какое количество металла будет сниматься за определенный период.

На практике предпочтительные величины можно узнать по справочнику режимов оптимального резания для грамотной токарной обработки. Они дают габариты, на которые можно опираться, как на базовые.

В дальнейшем придется учитывать как особенности оборудования (биение, дребезг, мощность, износ), так и отклонения в свойствах материала. Различные партии могут отличаться достаточно сильно, особенно это актуально для рядовых сортов черных металлов. Если в производстве использовать сырье с жестко заданными значениями, то такой процесс может стать экономически невыгодным из-за высокой цены.

Глубина

Это толщина слоя, удаляемая за один проход. На этот параметр влияет свойство поверхности, технические характеристики, качество резца (твердость и угол заточки) и скорость.

Подача

Показывает, на какое расстояние перемещается точка контакта за единицу времени. В универсальных станках рассматриваются её продольный и поперечный виды. Свои особенности есть при изготовлении конусов. Засчет увеличения радиуса заготовки при работе с внешней стороной, нагрузка на инструмент увеличивается, и это необходимо учитывать. У большинства аппаратов предусмотрены разнообразные программы движения от минимальных до резьбовых. На передней панели управления рычагом выставляется одна из функций, обеспечивающая смещение режущей кромки при каждом вращении вала. Это достигается усилием с коробки передач на суппорт (синхронно с вращением переднего шпинделя).

Скорость

По этой формуле понятно, как рассчитать и сделать определение режимов идеального резания при наружном и внутреннем точении.

Величины количества оборотов и диаметра заготовки поставлены, как пример. Соответственно, на показатель V влияет расстояние от центра и угловой темп патрона.

Теперь, зная ширину прохода резца и его заглубление, легко понять, какой объем сырья снимается за промежуток времени.

Проверка корректности рабочих параметров

Теоретические данные, полученные с помощью вычислений, способны дать результаты с довольно большими допусками. Чтобы окончательно выбрать оптимальный порядок, необходимо проверить эти выкладки на практике на наличие погрешностей. Отличаться могут как физические свойства материала, так и технические характеристики станка. В жизни не бывает абсолютно одинаковых агрегатов.

Корректировка режима обязательна каждый раз при:

запуске новой серии;
смене оборудования;
замене партии заготовок.

При этом производится пробная обработка с плавным изменением всех рекомендуемых габаритов и выбираются значения, наиболее подходящие для этого случая. Похожие действия нужно повторить и при смене инструмента. Для бесперебойной эксплуатации рекомендуется подобрать норматив с достаточным запасом. Это позволит избежать брака и сэкономить время на переналадку.

Способы выбора действия

Имея на руках марку стали обрабатываемой детали и необходимую степень точности, можно получить предварительные цифры и осуществить расчет режимов для токарных операций.

Приняв первичное решение, нужно произвести пробную точку в рекомендуемых границах. По характеру стружки принимается решение снизить или увеличить вышеназванные основные параметры. В массовых производствах используются инструменты с фиксированной установкой.

После пробного прогона и принятия решения данные заносятся в технологическую карту. Существуют процессы, когда резец испытывает разные нагрузки на одном проходе. Если обрабатывать торцевую поверхность или конус, то порядок обтачивания будет отличаться в зависимости от расстояния до центра. Достаточно сильная разница может быть между черновой и чистовой точкой. Поэтому и приемы тоже различны. В карте обязательно отображаются такие особенности.

Выбор резца

От правильного определения режущего предмета напрямую зависит и скорость, и качество. Иногда для снятия слоя применяются фрезы или абразивные камни.

Расчет режимов для стали 45 или бронзы кардинально отличается. Если обработка сплава меди – задача посильная для начинающего токаря, то высокоуглеродистое железо повышенной прочности требует профильных инструментов и оборудования большого класса точности. К таким изделиям в большинстве случаев предъявляются высокие требования по уровню отделки. Если медный сплав засчет своей пластичности и скользкости прощает небольшую небрежность, то микроскопические отклонения при производстве коленчатого или распределительного вала, деталей коробки скоростей резко снижают срок службы готового продукта и все эксплуатационные характеристики.

Принципиально существует несколько видов режущего механизма, подходящего для разнообразных операций. Они могут быть цельными из твердого сплава, сборными и комбинированными.

По возможностям подразделяются на следующие виды:

Проходной – позволяет эффективно формировать цилиндрическую поверхность по внешнему радиусу;
Расточной – с помощью него точатся внутренние диаметры после сверления;
Отрезной – за счет конструкции способен углубляться в массив на пару сантиметров. Предназначен для отделения и заготовки канавок;
Резьбовой – обладает заниженным профилем.

Дальнейшие модификации применяются для решения нестандартных задач (например, создание профиля с заданным углом).

Острие изготавливается из высокопрочных сплавов с содержанием вольфрама, титана, тантала и т. д. Широкое распространение получили инструменты на основе карбидов. В особо сложных случаях лучше использовать абразивные материалы, где присутствуют корунд, алмаз.

Намного проще обстоит дело с мягким сырьем (бронза, алюминий). Здесь достаточно стали марки Р5М6 или аналогов.

Как вычислить скорость

Насколько быстро резец движется вдоль цилиндрической поверхности, можно легко узнать по количеству оборотов и расстоянию от центра до точки соприкосновения. Интенсивность подачи влияет на это минимально.

Металлообработка — это многогранный процесс, требующий постоянного совершенствования технологий. На рынке периодически появляются новинки, существенно снижающие издержки и уменьшающие сроки изготовления. Например, ленточнопильные станки от производителя «Роста» позволяют снизить себестоимость выпускаемой продукции.

В заключение мы предоставляем вам два видео, из которых будет понятно, как определить типовые режимы резания, как произвести расчет, назначение операций, и как назначить задачи при автоматизированной точке.

Режимы резания

Режимы резания, используемые на практике, в зависимости от обрабатываемого материала и типа фрезы.

Приведенная ниже таблица содержит справочную информацию параметров режима резания, взятые из практики нашего производства. От этих режимов рекомендуется отталкиваться при обработке различных материалов со схожими свойствами, но не обязательно строго придерживаться их.

Необходимо учитывать, что на выбор режимов резания, при обработке одного и того же материала одним и тем же инструментом, влияет множество факторов, основными из которых являются: жесткость системы Станок Приспособление Инструмент Деталь, охлаждение инструмента, стратегия обработки, высота слоя снимаемого за проход и размер обрабатываемых элементов.

Фрезерной обработке лучше всего подвергать пластики полученные литьем, т.к. у них более высокая температура плавления.
При резке акрила и алюминия желательно для охлаждения инструмента использовать смазывающую и охлаждающую жидкость (СОЖ), в качестве СОЖ может выступать обыкновенная вода или универсальная смазка WD-40 (в баллончике).
При резке акрила, когда подсаживается (притупляется) фреза, необходимо понизить обороты до момента пока не пойдет колкая стружка (осторожнее с подачей при низких оборотах шпинделя – вырастает нагрузка на инструмент и соответственно вероятность его сломать).
Для фрезеровки пластиков и мягких металлов, наиболее подходящими являются однозаходные(однозубые) фрезы (желательно с полированной канавкой для отвода стружки). При использовании однозаходных фрез создаются оптимальные условия для отвода стружки и соответственно отвода тепла из зоны реза.
При фрезеровке рекомендуется применять такую стратегию обработки, при которой идет беспрерывный съем материала со стабильной нагрузкой на инструмент.
При фрезеровке пластиков, для улучшения качества реза, рекомендуется использовать встречное фрезерование.
Для получения приемлемой шероховатости обрабатываемой поверхности, шаг между проходами фрезы/гравера необходимо делать равным или меньше рабочего диаметра фрезы(d)/пятна контакта гравера (T).
Для улучшения качества обрабатываемой поверхности желательно не обрабатывать заготовку на всю глубину сразу, а оставить небольшой припуск на чистовую обработку.
При резке мелких элементов необходимо снизить скорость резания, чтобы вырезанные элементы не откалывались в процессе обработки и не повреждались.

На практике:

Расчётные параметры – хорошо, но учесть полностью всё, практически не возможно. Существуют более полные формулы по расчётам режимов резания, в которых используют десятки параметров. Такие формулы применяют в массовом производстве, да и то, с последующей корректировкой. В единичном производстве применяют справочные таблицы и упрощенные формулы с обязательной корректировкой под конкретные условия. Накопленный опыт, позволяет быстро выбирать рациональные режимы резания.

Теоретические основы по выбору режимов резания

Скорость вращения и скорость подачи – это основные параметры для установки режимов резанья.

Скорость вращения (n) – зависит от характеристик шпинделя, инструмента и обрабатываемого материала. Для большинства современных шпинделей обороты варьируются в диапазоне 12 000 – 24 000 об/мин (для высокоскоростных 40 000 – 60 000 об/мин).

Скорость вращения вычисляется по формуле:

d – диаметр режущей части инструмента (мм)
П – число Пи, постоянная величина = 3.14
V – скорость резания (м/мин) – это путь пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени

Для расчетов скорость резания (V) берут из справочных таблиц в зависимости от обрабатываемого материала.

Часто начинающие фрезеровщики путают скорость резанья (V) со скоростью подачи (S), но на деле это совершенно разные параметры!

Примечание:

Для фрез с малым диаметром режущей части, расчетная скорость вращения (n) может оказаться значительно выше максимальной скорости вращения шпинделя, поэтому для дальнейшего расчета скорости подачи (S) необходимо брать фактическую, а не расчетную величину скорости вращения (n).

Скорость подачи (S) – это скорость перемещения фрезы, вычисляется по формуле:

fz – подача на один зуб фрезы (мм)
z – количество зубьев
n– скорость вращения (об/мин)
Скорость врезания по оси Z (Sz) берется как 1/3 от скорости подачи по оси XY (S)

Таблица выбора скорости резания (V) и подачи на зуб (fz)

Если система (Станок-Приспособление-Инструмент-Деталь) с низкой жесткостью, то величину скорости резания выбираем ближе минимальным значениям, если система СПИД имеет среднюю и высокую жесткость, то соответственно и величину выбираем ближе к средним и максимальным значениям.

Общие рекомендации по подбору фрез

1. Фрезы подбирайте по принципу – наименьшая рабочая длина и наибольший рабочий диаметр необходимый для выполнения конкретной работы (фрезы с избыточной длиной и минимальным диаметром менее жесткие и склоны к образованию вибраций). Также при выборе диаметра фрезы учитывайте возможности станка, т.к. при использовании большого диаметра фрезы у шпинделя и привода станка может не хватить мощности.

2. Правильно выбирайте конфигурацию фрезы. Стружечная канавка должна быть больше, чем объем снимаемого материала. Если стружка не будет свободно эвакуироваться из зоны резания, она забьет канал и инструмент начнет продавливать материал, а не резать его.

3. При обработке мягких материалов и материалов склонных к налипанию рекомендуется применять 1-заходные фрезы. Для обработки материалов средней жесткости рекомендуется применять 2-заходные фрезы. При обработке жестких материалов рекомендуется применять 3-х и более заходные фрезы.

Режимы резания при фрезеровании: таблица, элементы, выбор режимов

Скорость резания

Наиболее важным режимом при фрезеровании можно назвать скорость резания. Он определяет то, за какой период времени будет снят определенный слой материала с поверхности. На большинстве станков устанавливается постоянная скорость резания. При выборе подходящего показателя учитывается тип материала заготовки:

При работе с нержавейкой скорость резания 45-95 м/мин. За счет добавления в состав различных химических элементов твердость и другие показатели меняются, снижается степень обрабатываемости.
Бронза считается более мягким составом, поэтому подобный режим при фрезеровании может выбираться в диапазоне от 90-150 м/мин. Она применяется при изготовлении самых различных изделий.
Довольно большое распространение получила латунь. Она применяется при изготовлении запорных элементов и различных клапанов. Мягкость сплава позволяет повысить скорость резания до 130-320 м/мин. Латуни склонны к повышению пластичности при сильном нагреве.
Алюминиевые сплавы сегодня весьма распространены. При этом встречается несколько вариантов исполнения, которые обладают различными эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому режим фрезерования варьирует в пределе от 200 до 420 м/мин. Стоит учитывать, что алюминий относится к сплавам с низкой температурой плавления. Именно поэтому при высокой скорости обработки есть вероятность существенного повышения показателя пластичности.

Встречается довольно большое количество таблиц, которые применяются для определения основных режимов работы. Формула для определения оборотов скорости резания выглядит следующим образом: n=1000 V/D, где учитывается рекомендуемая скорость резания и диаметр применяемой фрезы. Подобная формула позволяет определить количество оборотов для всех видов обрабатываемых материалов.

Рассматриваемый режим фрезерования измеряется в метрах в минуту режущие части. Стоит учитывать, что специалисты не рекомендуют гонять шпиндель на максимальных оборотах, так как существенно повышается износ и есть вероятность повреждения инструмента. Поэтому полученный результат уменьшается примерно на 10-15%. С учетом этого параметра проводится выбор наиболее подходящего инструмента.

Скорость вращения инструмента определяет следующее:

Качество получаемой поверхности. Для финишной технологической операции выбирается наибольший параметр. За счет осевого вращения с большим количеством оборотов стружка получается слишком мелкой. Для черновой технологической операции, наоборот, выбираются низкие значения, фреза вращается с меньшей скоростью, и размер стружки увеличивается. За счет быстрого вращения достигается низкий показатель шероховатости поверхности. Современные установки и оснастка позволяют получить поверхность зеркального типа.
Производительность труда. При наладке производства уделяется внимание и тому, какова производительность применяемого оборудования. Примером можно назвать цех машиностроительного завода, где налаживается массовое производство. Существенное снижение показателя режимов обработки становится причиной уменьшения производительности. Наиболее оптимальный показатель существенно повышает эффективность труда.
Степень износа устанавливаемого инструмента. Не стоит забывать о том, что при трении режущей кромки об обрабатываемую поверхность происходит ее сильный износ. При сильном изнашивании происходит изменение показателей точности изделия, снижается эффективность труда. Как правило, износ связан с сильным нагревом поверхности. Именно поэтому на производственной линии с высокой производительностью применяется оборудование, способное подавать СОЖ в зону снятия материала.

При этом данный параметр выбирается с учетом других показателей, к примеру, глубины подачи. Поэтому технологическая карта составляется с одновременным выбором всех параметров.

Правила выбора режима резания при фрезеровании фрезами — таблицы и советы

На предприятиях, в составе которых есть подразделения, занимающиеся поверхностной обработкой заготовок, на основе нормативных документов составляются специальные карты, которыми руководствуется оператор при изготовлении той или иной детали. Хотя в некоторых случаях (к примеру, новое оборудование, инструмент) нюансы технологических операций фрезеровщику приходится определять самостоятельно. Если маломощный станок эксплуатируется в домашних условиях, тем более, никаких официальных подсказок под рукой, как правило, нет.

Эта статья поможет не только понять, на основе чего производится расчет режима резания при фрезеровании и выбор соответствующего инструмента, но и дает практические рекомендации, которые достаточны для обработки деталей на бытовом уровне.

Тем, кто по большей степени связан с металлами, для более детального ознакомления с нюансами фрезерования стоит обратиться к учебнику «Металлорежущие станки» – 2003 года, Черпаков Б.И., Альперович Т.А. Порядок расчета режимов резания также хорошо изложен в различных пособиях. Например, в методических рекомендациях от 2000 года (МГАУ – Колокатов А.М., Баграмов Л.Г.).

Особенность фрезерования в том, что режущие кромки вступают в прямой контакт с материалом лишь периодически. Как следствие – вибрации, ударные нагрузки и повышенный износ фрез. Наиболее эффективным режимом считается такой, при котором оптимально сочетаются следующие параметры – глубина, подача и скорость резания без ухудшения точности и качества обработки. Именно это позволяет существенно снизить стоимость технологической операции и повысить производительность.

Предусмотреть буквально все нюансы фрезерования невозможно. Заготовки, подлежащие обработке, отличаются структурой, габаритами и формой; режущие инструменты – своей геометрией, конструктивным исполнением, наличием/отсутствием защитного слоя и тому подобное. Все, что изложено по режимам резания далее, следует рассматривать всего лишь как некий ориентир. Для уточнения конкретных параметров фрезерования следует пользоваться специальными таблицами и справочными данными.

Выбор инструмента

Главным образом это относится к его диаметру. В чем особенность подбора фрезы (все виды описаны здесь) по этому параметру?

Повышение диаметра автоматически приводит к увеличению стоимости инструмента.
Взаимозависимость двух показателей – если подача возрастает, то скорость резания падает, так как она ограничивается структурой обрабатываемой детали (см. ниже).

Рекомендация

Оптимальным считается такой диаметр фрезы, при котором его величина соответствует (или немного больше) требуемой глубине резания. В некоторых случаях за 1 проход можно выбрать стружку и более толстую, но это относится лишь к материалам, характеризующимся невысокой плотностью. Например, пенопласт или некоторые породы древесины.

Скорость резания

В зависимости от материала образца можно ориентироваться на следующие показатели (м/мин):

древесина, термопласты – 300 – 500;
ПВХ – 100 – 250;
нержавейка – 45 – 95;
бронза – 90 – 150;
латунь – 130 – 320;
бакелит – 40 – 110;
алюминий и его сплавы – 200 – 420.

Рекомендуется ориентироваться на среднее значение величины. Например, если материал – алюминий, за исходную взять скорость = 300. В процессе фрезерования заготовки станет ясно, уменьшить ее или увеличить.

Частота вращения фрезы

Простейшая формула выглядит так:

n (число оборотов) = 1000 Vc (желаемая скорость реза) / π D (диаметр фрезы).

Рекомендация

Гонять шпиндель на максимальных оборотах с точки зрения безопасности не следует. Значит, только за счет этого скорость резания уменьшится примерно на 10 – 15%. Частично компенсировать эту «потерю» можно установкой фрезы большего диаметра. Этим скорость несколько повышается. Если подходящей под рукой нет, придется решать – тратить деньги на новый инструмент или довольствоваться теми возможностями, которые имеются у фрезерного станка. Опять-таки, все это проверяется лишь практикой работы на конкретном оборудовании, но общий смысл рекомендации понятен.

Подача

На этот параметре фрезерования следует обратить пристальное внимание!

Долговечность фрезы и качество обработки заготовки зависят от того, какой толщины слой снимается за одну проходку, то есть при каждом обороте шпинделя. В этом случае говорят о подаче на 1 (2,3) зуба, в зависимости от разновидности инструмента (фреза одно- , двух- или трехзаходная).

Рекомендуемые значения подачи «на зуб» указываются производителем инструмента. Фрезеровщик по этому пункту режима резания сталкивается с трудностями, если работает с фрезами «made in China» или какого-то сомнительного (неизвестного) происхождения. В большинстве случаев можно ориентироваться на диапазон подачи (мм) 0,1 – 0,25. Такой режим подходит практически для всех распространенных материалов, подвергающихся обработке фрезерованием. В процессе реза станет понятно, достаточно или несколько «прибавить» (но не раньше, чем после 1-го захода). А вот менее 0,1 пробовать не стоит, разве только при выполнении ювелирной работы с помощью микрофрез.

Рекомендация

Начинать фрезерование следует с минимальной подачи – 0,1. В процессе станет понятно, насколько податлив обрабатываемый материал перед конкретной фрезой. Это исключит вероятность слома режущей кромки (зуба) и позволит поставить возможностям станка и инструмента точный «диагноз», особенно если это «чужое» оборудование.

Полезные советы

Превышение значения оптимальной подачи чревато повышением температуры в рабочей области, образованием толстой стружки и быстрой поломкой фрезы. Для инструмента диаметром свыше 3 мм начинать следует с 0,15, не более
Если скорость фрезерования детали повысить за счет оптимального использования возможностей оборудования не получается, можно попробовать установить фрезу двухзаходную.
При выборе инструмента нужно учитывать, что увеличение длины режущей части приводит к снижению подачи и увеличению вибраций.
Не следует стремиться повысить скорость обработки за счет замены фрезы на аналогичную, но с большим количеством зубьев. Стружка от такого инструмента отводится хуже, поэтому часто приводит к тому, что качество фрезерования резко снижается. В некоторых случаях, при полной забивке канавок, фреза начинает работать «вхолостую». Толку от такой замены никакого.

Вывод

Качественного фрезерования можно добиться только опытным путем. Конкретные станок + инструмент + практический опыт, навыки. Поэтому не стоит слепо доверять даже табличным данным. Например, в них не учитывается степень износа фрезы, с которой предстоит работать. Не нужно бояться экспериментировать, но начинать всегда следует с минимального значения параметров. Когда мастер «почувствует» и станок, и фрезу, и обрабатываемый материал, он сам определит, в каком режиме стоит работать.

Глубина резания

Другим наиболее важным параметром является глубина фрезерования. Она характеризуется следующими особенностями:

Глубина врезания выбирается в зависимости от материала заготовки.
При выборе уделяется внимание тому, проводится черновая или чистовая обработка. При черновой выбирается большая глубина врезания, так как устанавливается меньшая скорость. При чистовой снимается небольшой слой металла за счет установки большой скорости вращения инструмента.
Ограничивается показатель также конструктивными особенностями инструмента. Это связано с тем, что режущая часть может иметь различные размеры.

Глубина резания во многом определяет производительность оборудования. Кроме этого, подобный показатель в некоторых случаях выбирается в зависимости от того, какую нужно получить поверхность.

Мощность силы резания при фрезеровании зависит от типа применяемой фрезы и вида оборудования. Кроме этого, черновое фрезерование плоской поверхности проводится в несколько проходов в случае, когда нужно снять большой слой материала.

Особым технологическим процессом можно назвать работу по получению пазов. Это связано с тем, что их глубина может быть довольно большой, а образование подобных технологических выемок проводится исключительно после чистовой обработки поверхности. Фрезерование т-образных пазов проводится при применении специального инструмента.

Погружение и кромка реза

Фрезеровка должна выполняться буровым способом, схожим с осуществлением сверления. Если торец не задевает обрабатываемый материал, необходимо выполнить перенастройку. Из-за отличий между кантами прохода, качество обработки сторон отличается. Рекомендуется:

выполнять фрезеровку внутренних контуров по часовой стрелке;
осуществлять фрезеровку внешних контуров против часовой стрелки.

Благодаря фрезерованию по этой системе менее качественная сторона будет срезаться.

Важно! Чем глубже погружение, тем выше вероятность поломки. При высокой скорости фреза должна погружаться на минимальную глубину, а резание выполняться в несколько проходов.

Подача

Понятие подачи напоминает глубину врезания. Подача при фрезеровании, как и при проведении любой другой операции по механической обработке металлических заготовок, считается наиболее важным параметром. Долговечность применяемого инструмента во многом зависит от подачи. К особенностям этой характеристики можно отнести нижеприведенные моменты:

Какой толщины материал снимается за один проход.
Производительность применяемого оборудования.
Возможность проведения черновой или чистовой обработки.

Довольно распространенным понятием можно назвать подачу на зуб. Этот показатель указывается производителем инструмента, зависит от глубины резания и конструктивных особенностей изделия.

Как ранее было отмечено, многие показатели режимом резания связаны между собой. Примером можно назвать скорость резания и подачу:

При увеличении значения подачи скорость резания снижается. Это связано с тем, что при снятии большого количества металла за один проход существенно повышается осевая нагрузка. Если выбрать высокую скорость и подачу, то инструмент будет быстро изнашиваться или попросту поломается.
За счет снижения показателя подачи повышается и допустимая скорость обработки. При быстром вращении фрезы возможно существенно повысить качество поверхности. На момент чистового фрезерования выбирается минимальное значение подачи и максимальная скорость, при применении определенного оборудования можно получить практически зеркальную поверхность.

Довольно распространенным значением подачи можно назвать 0,1-0,25. Его вполне достаточно для обработки самых распространенных материалов в различных отраслях промышленности.

Таблицы: скорость подачи

Материал	Скорость для 3-миллиметрового торцевого инструмента (в миллиметрах в минуту)	Скорость для 6-миллиметрового торцевого инструмента (в миллиметрах в минуту)
Мягкие сорта дерева	от 1 до 1,5 тысячи	от 2 до 3 тысяч
Твердое дерево	от 0,5 до 1 тысяч	от 1,5 до 2,5 тысячи
Двухслойный пластик	2 тысячи	отсутствует
Акрил и разные виды полистирола	от 0,8 до 1 тысячи	от 1 до 1,3 тысячи
ПВХ	от 1,5 до 2 тысяч	от 1,5 до 2 тысяч
Алюминиевые сплавы	от 0,5 до 0,8 тысячи	от 0,8 до 1 тысячи

Значения в таблице указывают минимальный и максимальный показатели, на которых фрезерные станки могут исправно резать без риска возникновения сбоев.

Ширина фрезерования

Еще одним параметром, который учитывается при механической обработки заготовок считается ширина фрезерования. Она может варьировать в достаточно большом диапазоне. Ширина выбирается при фрезеровке на станке Have или другом оборудовании. Среди особенностей отметим следующие моменты:

Ширина фрезерования зависит от диаметра фрезы. Подобные параметры, которые зависят от геометрических особенностей режущей части, не могут регулироваться, учитываются при непосредственном выборе инструмента.
Ширина фрезерования также оказывает влияние на выбор других параметров. Это связано с тем, что при увеличении значения также увеличивается количество материала, который снимается за один проход.

В некоторых случаях ширина фрезерования позволяет получить требуемую поверхность за один проход. Примером можно назвать случай получения неглубоких канавок. Если проводится резание плоской поверхности большой ширины, то число проходов может несколько отличаться, рассчитывается в зависимости от ширины фрезерования.

Как выбрать режим на практике?

Как ранее было отмечено, в большинстве случаев технологические карты разработаны специалистом и мастеру остается лишь выбрать подходящий инструмент и задать указанные параметры. Кроме этого, мастер должен учитывать то, в каком состоянии находится оборудование, так как предельные значения могут привести к возникновению поломок. При отсутствии технологической карты приходится проводить выбор режимов фрезерования самостоятельно. Расчет режимов резания при фрезеровании проводится с учетом следующих моментов:

Типа применяемого оборудования. Примером можно назвать случай резания при фрезеровании на станках ЧПУ, когда могут выбираться более высокие параметры обработки по причине высоких технологических возможностей устройства. На старых станках, которые были введены в эксплуатацию несколько десятков лет назад, выбираются более низкие параметры. На момент определения подходящих параметров уделяется внимание и техническому состоянию оборудования.
Следующий критерий выбора заключается в типе применяемого инструмента. При изготовлении фрезы могут применяться различные материалы. К примеру, вариант исполнения из быстрорежущей качественной стали подходит для обработки металла с высокой скоростью резания, фреза с тугоплавкими напайками предпочтительно выбирается в случае, когда нужно проводить фрезерование твердого сплава с высоким показателем подачи при фрезеровании. Имеет значение и угол заточки режущей кромки, а также диаметральные размер. К примеру, с увеличением диаметра режущего инструмента снижается подача и скорость резания.
Тип обрабатываемого материала можно назвать одним из наиболее важных критериев, по которым проводится выбор режима резания. Все сплавы характеризуются определенной твердостью и степенью обрабатываемости. К примеру, при работе с мягкими цветными сплавами могут выбираться более высокие показатели скорости и подачи, в случае с каленной сталью или титаном все параметры снижаются. Немаловажным моментом назовем то, что фреза подбирается не только с учетом режимов резания, но и типа материала, из которого изготовлена заготовка.
Режим резания выбирается в зависимости от поставленной задачи. Примером можно назвать черновое и чистовое резание. Для черного свойственна большая подача и небольшой показатель скорости обработки, для чистовой все наоборот. Для получения канавок и других технологических отверстий и вовсе показатели подбираются индивидуально.

Как показывает практика, глубина резания в большинстве случаев делится на несколько проходов при черновой обработке, при чистовой он только один. Для различных изделий может применяться таблица режимов, которая существенно упрощает поставленную задачу. Встречаются и специальные калькуляторы, проводящие вычисление требуемых значений в автоматическом режиме по введенным данным.

Примеры программ на сверление отверстий при помощи постоянных циклов

Постоянные циклы станка с ЧПУ

Пример № 1

Рис. 8.8. Необходимо просверлить 7 отверстий диаметром 3 мм и глубиной 6,5 мм

Код программы

Описание

% O0001 N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104 T1 M6 N106 G54 X5. Y5. S1000 M3 N108 G43 h2 Z100. N110 Z10. N112 G99 G81 Z-6.5 R1. F45. N114 X10. N116 X15. N118 X20. N120 X5. Y10. N122 X10. N124 X30. Y20. N126 G80 N128 Z100. N130 M5 N132 G91 G28 Z0. N134 G28 X0. Y0.. N136 M30 %

Номер программы Работа в метрической системе Строка безопасности Вызов сверла диаметром 3 мм Перемещение к отверстию № 1 Компенсация длины инструмента Ускоренное перемещение к Z10. Стандартный цикл сверления Сверление отверстия № 2 Сверление отверстия № 3 Сверление отверстия № 4 Сверление отверстия № 5 Сверление отверстия № 6 Сверление отверстия № 7 Отмена постоянного цикла Перемещение к Z100. Останов шпинделя Возврат в исходную позицию по Z Возврат в исходную позицию по X, Y Конец программы

Пример № 2

Рис. 8.9. Необходимо просверлить 12 отверстий диаметром 5 мм и глубиной 40 мм, предварительно выполнить операцию центрования отверстий

№ отверстия	Координаты в прямоугольной системе координат (X; Y)
1	X21.651 Y12.5
2	X12.5 Y21.651
3	X0. Y25.
4	X-12.5 Y21.651
5	X-21.651 Y12.5
6	X-25. Y0.
7	X-21.651 Y-12.5
8	X-12.5 Y-21.651
9	X0. Y-25.
10	X12.5 Y-21.651
11	X21.651 Y-12.5
12	X25. Y0.

Код программы

Описание

% O0002 (PROGRAM NAME – HOLES2 ) N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 ( CENTROVKA ) N104 T1 M6 N106 G54 X21.651 Y12.5 S1200 M3 N108 G43 h2 Z100. N110 Z2. N112 G99 G81 Z-.8 R2. F70. N114 X12.5 Y21.651 N116 X0. Y25. N118 X-12.5 Y21.651 N120 X-21.651 Y12.5 N122 X-25. Y0. N124 X-21.651 Y-12.5 N126 X-12.5 Y-21.651 N128 X0. Y-25. N130 X12.5 Y-21.651 N132 X21.651 Y-12.5 N134 X25. Y0. N136 G80 N138 Z100. N140 M5 N142 G91 G28 Z0. N144 G28 X0. Y0. N146 M01 ( DRILL 12 HOLES ) N148 T2 M6 N150 G54 X21.651 Y12.5 S1000 M3 N152 G43 h3 Z100. N154 Z2. N156 G99 G83 Z-40. R2. Q2. F45. N158 X12.5 Y21.651 N160 X0. Y25. N162 X-12.5 Y21.651 N164 X-21.651 Y12.5 N166 X-25. Y0. N168 X-21.651 Y-12.5 N170 X-12.5 Y-21.651 N172 X0. Y-25. N174 X12.5 Y-21.651 N176 X21.651 Y-12.5 N178 X25. Y0. N180 G80 N182 Z100. N184 M5 N186 G91 G28 Z0. N188 G28 X0. Y0. N190 M30 %

Номер программы Название программы Работа в метрической системе Строка безопасности Комментарий Вызов центровки Перемещение к отверстию № 1 Компенсация длины инструмента Ускоренное перемещение к Z2. Стандартный цикл сверления Центрование отверстия № 2 Центрование отверстия № 3 Центрование отверстия № 4 Центрование отверстия № 5 Центрование отверстия № 6 Центрование отверстия № 7 Центрование отверстия № 8 Центрование отверстия № 9 Центрование отверстия № 10 Центрование отверстия № 11 Центрование отверстия № 12 Отмена постоянного цикла Перемещение к Z100. Останов шпинделя Возврат в исходную позицию по Z Возврат в исходную позицию по X, Y Временный останов Комментарий Вызов сверла диаметром 5 мм Перемещение к отверстию № 1 Компенсация длины инструмента Ускоренное перемещение к Z2. Цикл прерывистого сверления Сверление отверстия № 2 Сверление отверстия № 3 Сверление отверстия № 4 Сверление отверстия № 5 Сверление отверстия № 6 Сверление отверстия № 7 Сверление отверстия № 8 Сверление отверстия № 9 Сверление отверстия № 10 Сверление отверстия № 11 Сверление отверстия № 12 Отмена постоянного цикла Перемещение к Z100. Останов шпинделя Возврат в исходную позицию по Z Возврат в исходную позицию по X, Y Конец программы

Вперед >>

Выбор режима в зависимости от типа фрезы

Для получения одного и того же изделия могут применяться самые различные виды фрез. Выбор основных режимов фрезерования проводится в зависимости от конструктивных и других особенностей изделия. Режимы резания при фрезеровании дисковыми фрезами или другими вариантами исполнения выбираются в зависимости от нижеприведенных моментов:

Жесткости применяемой системы. Примером можно назвать особенности станка и различной оснастки. Новое оборудование характеризуется повышенной жесткостью, за счет чего появляется возможность применения более высоких параметров обработки. На старых станках жесткость применяемой системы снижается.
Уделяется внимание и процессу охлаждения. Довольно большое количество оборудования предусматривает подачу СОЖ в зону обработки. За счет подобного вещества существенно снижается температура режущей кромки. СОЖ должна подаваться в зону снятия материала постоянно. При этом также удаляется и образующаяся стружка, что существенно повышает качество резания.
Стратегия обработки также имеет значение. Примером можно назвать то, что получение одной и той же поверхности может проводится при чередовании различных технологических операций.
Высота слоя, который может сниматься за один проход инструмента. Ограничение может зависеть от размера инструмента и многих других геометрических особенностей.
Размер обрабатываемых заготовок. Для больших заготовок требуется инструмент с износостойкими свойствами, который при определенных режимах резания сможет не нагреваться.

Учет всех этих параметров позволяет подобрать наиболее подходящие параметры фрезерования. При этом учитывается распределение припуска при фрезеровании сферическими фрезами, а также особенности обработки концевой фрезой.

Классификация рассматриваемого инструмента проводится по достаточно большому количеству признаков. Основным можно назвать тип применяемого материала при изготовлении режущей кромки. К примеру, фреза ВК8 предназначена для работы с заготовками из твердых сплавов и закаленной стали. Рекомендуется применять подобный вариант исполнения при невысокой скорости резания и достаточной подаче. В тоже время скоростные фрезы могут применяться для обработки с высоким показателем резания.

Как правило, выбор проводится с учетом распространенных таблиц. Основными свойствами можно назвать:

Скорость резания.
Тип обрабатываемого материала.
Тип фрезы.
Частота оборотов.
Подача.
Тип проведенной работы.
Рекомендуемая подача на зуб в зависимости от диаметра фрезы.

Использование нормативной документации позволяет подобрать наиболее подходящие режимы. Как ранее было отмечено, разрабатывать технологический процесс должен исключительно специалист. Допущенные ошибки могут привести к поломке инструмента, снижению качества поверхности заготовки и допущению погрешностей в инструментах, в некоторых случаях, поломке оборудования. Именно поэтому нужно уделять много внимания выбору наиболее подходящего режима резания.

2.2 Расчет режимов резания. Технологические процессы изготовления болта

Новая методика расчета режимов резания при токарных работах

Как известно, существует множество способов расчета режимов резания: таблицы, формулы пересчета с усилий резания, графики стойкости резца, метод оптимального сечения стружки. Однако хотелось бы предложить новую методику расчета режимов резания, которая основана на пересчете максимально возможной мощности затраченной на резание – исходя из мощности станка. Данный метод разработан не так давно, и лично автором опробован на производстве с различным оборудованием, как на ветхих 16К20, так и на модифицированных российских станках с ЧПУ. В обоих случаях были показаны весьма неплохие показатели по времени обработки и по качеству поверхности, однако при некоторых типах точения (например растачивание и отрезная) приходилось корректировать понижающие коэффициенты – что в принципе можно считать плюсом методики, так как есть возможность регулирования.

Как уже говорилось принцип метода – пересчет из затрачиваемой мощности, и жесткая зависимость площади сечения стружки и скорости резания. Самым главным моментом является удержание пропорциональности величин подачи, глубины резания, и частоты вращения при определенном диаметре заготовки, поэтому удобнее всего эту методику применить при расчете в программе (например ТехноПро). Скачать отдельный макрос автоматического расчета режимов резания можно в теме режимов на форуме во вложении.

С учетом особенностей отечественной промышленности и взяв во внимание тот факт, что каждый токарь стремится производить обработку так как сам считает нужным (практика), то данная методика несет рекомендательный характер (хотя в 80% случаев токари применяли аналогичные режимы), однако для оформления технологической документации наиболее удобна ввиду своей возможной автоматизации.

Методика расчета режимов резания при токарных работах

Наружное продольное точение

Подачи при черновой и чистовой обработке выбирать по таб.1; большие назначать при обработки малых диаметров, меньшие – при обработке больших диаметров. Подачи заведомо снижены, учитывая недостаточную жесткость системы и высокую вероятность возникновения вибраций при резании. При чистовой обработке радиус при вершине резца выбирать не меньше 2 мм, вылет резца минимальный.

Черновая обработка

Чистовая обработка

s=0.8 мм/об

s=0.6 мм/об

s=0.4 мм/об

s=0.30 мм/об (Ra=6.3)

s=0.23 мм/об (Ra=3.2)

s=0.11 мм/об (Ra=1.6)

Таблица 1

При прерывистом точении снижать подачу на 25%. Подачу корректировать коэффициентом K_lsв зависимости от вылета резца l (таблица 2) и коэффициентомK φs в зависимости от главного угла в плане (таблица 3).

l:H до

(l-вылет

H-высота державки)

1.5

2.5

K_ls

0,7

0,5

0,4

Таблица 2

φ- главный угол в плане, град	45	60	75	90
K φs	1	0,9	0,8	0,7

Таблица 3

Максимальная глубина резания при черновой обработке – 3 мм, при чистовой – 1 мм.

Скорость резания при токарных работах вычислять из возможной мощности привода главного движения станка по формуле:

v- скорость резания, м/мин

N_станка– мощность станка по паспорту, кВт

η- КПД станка по паспорту

δ- коэффициент понижения мощности при возможном износе станка δ=0.85

Cp- постоянная, влияющая на силу резания Pz при заданных условиях обработки (таблица 4)

Т- расчетная стойкость резца, мин

t- глубина резания, мм

s- подача продольная, мм/об

x,y,n- коэффициенты, зависящие от условий обработки (таблица 4)

К φv – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 5)

Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 6)

Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 7)

К_мат_V– поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 7.1)

Kφp, Kγp, Kλp, Krp-коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на силу резания (таблица 8)

К_мат_P– поправочный коэффициент на силу резания, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 8.1)

Материал обрабатываемый	Cp	x	y	n
Сталь	300	1	0,75	-0,15
Чугун серый 190 НВ	92	1	0,75	0
Алюминиевые сплавы	40	1	0,75	0
Медные сплавы	55	1	0,66	0

Таблица 4

Главный угол в плане φ	20	30	45	60	75	90
К φv	1,4	1,2	1,0	0,9	0,8	0,7

Таблица 5

Заготовка

Покат

Поковка,

литье под давлением

Отливка

(чугун)

Отливка

(медные и алюмин. сплавы)

К заг

0,9

0,8

0,9

Таблица 6

Материал обрабатываемый
Сталь	Т5К12М	Т5К10	Т14К8	Т15К6	Т30К4	ВК8
Сталь	0,35	0,65	0,8	1,0	1,4	0,4
Чугун серый 190 НВ	ВК8	ВК6	ВК4	ВК3
Чугун серый 190 НВ	0,83	1,0	1,1	1,15
Алюминиевые и медные сплавы	Р6М5	ВК4	ВК6	9ХС	У12А
Алюминиевые и медные сплавы	1,0	2,5	2,7	0,6	0,5

Таблица 7

Обрабатываемый материал	К_мат_V	Показатель n
		при обработке резцами из быстрореж. стали		при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь		С ≤0.6%	-1,0	1
			1,75
			1,75
		хромистая сталь	1,75
		С>0.6%	1,75
Чугун серый		1,7		1,25
Медные сплавы	1	—		—
Алюминиевые сплавы	1	—		—

Таблица 7.1

Параметры		Материал режущей части	Поправочные коэффициенты
Наименование	Величина	Материал режущей части	Обозначение	Величина
Главный угол в плане φ	30	Твердый сплав	Kφp	1,08
	45			1,00
	60			0,94
	90			0,89
	30	Быстрореж. сталь		1,08
	45			1,00
	60			0,98
	90			1,08
Передний угол γ	-15	Твердый сплав	Kγp	1,25
	0			1,10
	10			1,00
	12-15	Быстрореж. сталь		1,15
	20-25	Быстрореж. сталь		1,00
Угол наклона главного лезвия λ	-5	Твердый сплав	Kλp	1,00
	0
	5
	15
Радиус при вершине r, мм	0,5	Быстрореж. сталь	Krp	0,87
	1,0			0,93
	2,0			1,00
	3,0			1,04
	4,0			1,10

Таблица 8

Обрабатываемый материал	К_мат_P	Показатель n
		при обработке резцами из быстрореж.стали		при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь			0,75	0,35
			0,75	0,75
Чугун серый		0,4		0,55
Медные сплавы	1	—		—
Алюминиевые сплавы	1	—		—

Таблица 8.1

После расчета скорости резания необходимо рассчитать частоту вращения шпинделя и сопоставить с паспортными характеристиками. Частоту вращения фактическую следует выбирать наиболее близкую по величине.

Частота вращения: об/мин

Разница расчетной и фактической частоты вращения отражается на стойкости инструмента: если расчетная величина больше фактической, то стойкость резца увеличивается относительно расчетной, если меньше – уменьшается.

Растачивание

При растачивании скорости резания вычисляются аналогичным способом, как и при наружном продольном точении, но с учетом коэффициента К_раст (таблица 9).

Диаметр растачиваемого отверстия в мм до

150

250

>250

К_раст

0,6

0,75

0,8

0,9

1,0

Таблица 9

Прорезание пазов

Поперечные подачи выбираются по таблице 10. Скорости резания при прорезании пазов рассчитываются аналогично наружному точению, но с коэффициентами Cp, x, y, n согласно таблице 11.

Диаметр обработки, мм	Ширина резца, мм	Обрабатываемый материал
Диаметр обработки, мм	Ширина резца, мм	Сталь	Чугун, медные и алюминиевые сплавы
<20	3	0.07	0.12
20<D<40	3-4	0.11	0.17
40<D<60	4-5	0.14	0.22
60<D<100	5-8	0.20	0.28
100<D<150	6-10	0.22	0.35
D>150	10-15	0.31	0.47

Таблица 10

Материал обрабатываемый	Cp	x	y	n
Сталь	408	0.72	0.8	0
Чугун серый 190 НВ (P18)	158	1.0	1.0	0
Алюминиевые сплавы (P18)	75	1.0	1.0	0
Медные сплавы (P18)	50	1.0	1.0	0

Таблица 11

Отрезание

При отрезании подачи выбираются по таблице 10 в зависимости от ширины режущей части отрезного резца. Частота вращения шпинделя токарного станка назначается 80-100 об/мин, в целях безопасности.

Поперечное точение

При поперечном точении подачи назначать по таблице 1. Расчет проводить аналогично продольному точению

Нарезание резьбы

При нарезании резьбы метчиками или плашками вручную или в специальном патроне с плавающей втулкой, следует назначать минимальное число оборотов на шпинделе станка. Расчетная скорость резания 10-14 м/мин.

При нарезании резьбы резьбовыми резцами или резьбовыми гребенками, подачу назначать равной шагу резьбы. Материал режущей части рекомендуется Р18. Число проходов i выбирать по таблице 12.

	Вид прохода	Шаг резьбы S в мм
	Вид прохода	до 1,75	2-3	3,5-4,5
Резьба метрическая наружная и внутренняя	Черновой	5	7	9
	Получистовой	1	1	1
	Чистовой	1	1	1

Таблица 12

Глубину резания вычислять по формулам:

Для черновой обработки:

Для получистовой обработки:

Для чистовой обработки:

D -наружный диаметр резьбы

d -внутренний диаметр резьбы

Длина нарезки резьбы по всей номенклатуре валов незначительна (до 50 мм). При больших скоростях резания скорость перемещения суппорта будет до 6 м/сек. Рекомендуется применять частоту вращения шпинделя при нарезании резьбы до 80 об/мин

Рекомендации к расчетам:

1. При черновой обработке не использовать частоты вращения шпинделя, превышающие значение 630 об/мин.

2. При чистовой обработке не использовать частоты вращения шпинделя, превышающие значение 900 об/мин.

3. При понижении скорости резания исходя из безопасности работ учесть понижение силы резания, что в результате повышает стойкость резца.

4. При чистовой обработке использовать инструмент с максимально возможным радиусом при вершине резца

5. При чистовой обработке обеспечить минимальный вылет резца при установке в резцедержателе

6. При введении в технологические процессы импортного инструмента пересчитать коэффициенты Ср, x, y, K_инстр.

Последовательность и пример расчета

При расчете режимов резания, последовательность вычисления рекомендуется следующая:

1. Выбор подачи на черновую обработку по таблице 1

2. Назначение глубины резания

3. Выбор геометрических характеристик инструмента, определение вылета резца l и назначение поправочных коэффициентов на подачу по таблицам 2 и 3

4. Выбор оборудования

5. Сверить значения назначенной подачи с паспортными характеристиками станка

6. Назначение расчетной стойкости резца

7. Выбор коэффициентов Сp, x, y, n в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и вида обработки

8. Расчет скорости резания с учетом всех поправочных коэффициентов

9. Пересчет скорости резания на частоту вращения шпинделя (в случае превышения частоты вращения значения 630 об/мин, назначить инструмент с понижающими поправочными коэффициентами или повысить расчетную стойкость резца)

10. Сверить расчетную частоту вращения с паспортными характеристиками станка и выбрать ближайшее значение

11. Выбор подачи на чистовую обработку по таблице 1

12. Сверить значения назначенной подачи с паспортными характеристиками станка

13. Назначение глубины резания

14. Выбор геометрических характеристик инструмента, определение вылета резца l и назначение поправочных коэффициентов на подачу по таблицам 2 и 3 (рекомендуется использовать инструмент с максимально возможным радиусом при вершине)

15. Расчет скорости резания с учетом всех поправочных коэффициентов

16. Пересчет скорости резания на частоту вращения шпинделя (в случае превышения частоты вращения значения 900 об/мин, назначить инструмент с понижающими поправочными коэффициентами или повысить расчетную стойкость резца)

17. Сверить расчетную частоту вращения с паспортными характеристиками станка и выбрать ближайшее значение

Пример расчета:

Требуется предварительно обточить наружный диаметр 150 мм чугунной крышки, полученной литьём в песчано-глинистую форму НВ 200.

Вычислить режимы.

1. Выбираем максимально возможную подачу на черновую обработку по таблице 1 S=0,8 мм/об

2. Припуск на обработку равен 3 мм на сторону, следовательно, глубину резания на черновую обработку назначаем t=2 мм

3. Режущий инструмент: ВК6, главный угол в плане 45 градусов, передний угол 10 градусов, угол наклона главного лезвия 5 градусов, радиус при вершине 1,8 мм, высота державки 30 мм, вылет 30 мм. Выбираем поправочные коэффициенты по таблицам 2, 3, 5, 7, 8.

K_ls=1

K φs =1

К φv=1

Kзаг=0.8

Кинст=1

Kφp=1

Kγp=1

Kλp=1

Krp=1

5. Материал имеет отклонение механических свойств от расчетных величин, следовательно необходимо скорость компенсировать поправочным коэффициентом К_мат_V , а силу резания компенсировать поправочным коэффициентом К_мат_P_. (см. таб 7.1 и 8.1)

6. Расчетные коэффициенты Сp, x, y, n выбираются по таблице 4. Чугун серый: Сp=92, x=1, У=0,75, n=0

7. Расчетную стойкость резца назначим равной T=90 мин

8. Назначим на обработку токарный станок 1К62. Мощность главного привода – N=7.5 кВт, η=0.8

9. Ближайшее значение продольной подачи согласно паспорту станка S=0.78 мм/об

10. Рассчитаем скорость резания:

11. Рассчитаем частоту вращения шпинделя при рассчитанных режимах:

12. Ближайшее значение частоты вращения шпинделя станка 1К62 n=100 об/мин

ИТОГ: S=0.78 мм/об

v=53,1 м/мин

n=100 об/мин

Режим резания при токарной обработке :: SYL.ru

Токарная обработка металла – это трудоемкая и востребованная слесарная операция. Для того чтобы обеспечить производительность труда, высокое качество изготавливаемой детали и её низкую стоимость, выполняют расчет режима резания. Из данной статье вы узнаете, как правильно его рассчитывать и какие данные использовать при вычислениях.

Что такое режим резания

Чаще всего под этим термином имеют в виду вычисление глубины, подачи и скорости резания. Это основные параметры, без которых выточить деталь невозможно. Кроме того, также в расчет могут входить припуски на обработку, частота вращения шпинделя, масса заготовки и другие элементы обработки, которые оказывают влияние на условия протекания процесса точения.

Рассчитать режим резания можно несколькими способами. Первый и самый точный – это аналитический, и он предполагает собой использование эмпирических формул. Второй способ – табличный. Для его осуществления требуется изучение и анализ большого количества информации из различных справочников. Кроме того, для расчета режимов резания также могут быть использованы различные программы. Они значительно упрощают вычисление. Для этого требуется только ввести все известные параметры, и программа сама выполнит расчет.

Для чего необходимо выполнять расчет

Технологический маршрут обработки детали или поверхности включает в себя наименования необходимых операций и состоит из переходов. Для каждого из них необходимо рассчитать режим резания, определить оборудование, на котором будет производиться обработка, выбрать режущий инструмент, сделать чертеж и назначить необходимые размеры. Это необходимо для того, чтобы минимизировать затраты на производство и получить качественную деталь. Так, не выполнив расчет режима резания при точении, можно как сломать режущий инструмент, так и повредить деталь. Все это принесет убытки компании или предприятию, где выполнялась обработка. Выполнив расчет глубины, скорости резания и подачи, токарь с легкостью сможет выполнить свою работу.

Режущий инструмент при токарной обработке

Токарная работа выполняется на токарных станках при помощи резцов. Их существует огромное множество. Они классифицируются по виду обработки, по материалу, по виду конструкции. Отрезной резец – один из самых популярных. Из названия становится понятным, что он предназначен для отрезания торцов под прямым углом. Еще один наиболее популярный – расточной. Он предназначен для растачивания отверстий. Глубина резания для такого резца равна величине отгиба его рабочей части. Выбор режущего инструмента, прежде всего, зависит от требуемой операции и материала заготовки. Так, например, для чугунных изделий рекомендуется выбирать вольфрамовые резцы (ВК6М,ВК2, ВК3), для ковочных и жаропрочных сталей – титано-тантало-вольфрамовые (ТТ20К9, ТТ8К6, Т14К8). Чаще всего для обработки обычной стали используют инструмент из быстрорежущей стали (Р18,Р9) и с добавлением легирующих элементов (Р18К5Ф2, Р6МЗ, Р18Ф2). Кроме того, возможно применение резцов из углеродистой стали (У10А и У12А), однако следует учитывать, что при нагревании этого материала выше 200 °С он теряет стойкость и становится непригодным для дальнейшей работы. Режимы резания при обработке поверхностей обязательно учитывают режущий инструмент и его материал.

С чего начать

Прежде чем приступить к расчету режимов резания, необходимо выбрать режущий инструмент и определить, из какого материала выполнена его режущая часть и сама заготовка. Так, для хрупких металлов выбирают наименьшие значения. Кроме того, нужно знать, что при точении деталь нагревается и если скорость резания будет слишком высокая, из-за повышения температуры может деформироваться сама деталь. Далее, определяют вид обработки (черновая, чистовая). Для этих двух операций режим резания существенно отличается. Для чистовой обработки выбирают наименьшие допустимые значения, для получения необходимого класса точности. В зависимости от толщины срезаемого слоя также выбирают и количество проходов, за которые будет обработана поверхность.

Глубина

Одним из важных элементов режима резания является толщина срезаемого слоя за один проход – глубина. Если выполняется подрезание торца, то за глубину необходимо принимать всю снимаемую поверхность – её диаметр. Как уже было сказано ранее, немаловажным является и количество проходов. Они рассчитываются в зависимости от припусков на обработку. При этом около 60 % уходит на черновую обработку, 20-30 % – на получистовую и на чистовую (последний проход) – 10-20 %. Для цилиндрических поверхностей глубина резания t завит от диаметров детали. Так, расчет выполняют по формуле t = (D – d) / 2. Для плоских деталей, в расчете вместо диаметра используют длину. Для черновой обработки глубина принимается больше 2 мм, при получистовом – 1-2 мм, а при чистовом 0,3-1 мм. В целом, конечно же, этот параметр зависит от необходимого качества получаемой поверхности. Чем меньший класс точности необходим, тем меньшая должна быть глубина резания и тем больше будет проходов.

Подача

Величина перемещения резца за один оборот заготовки именуется подачей. При черновом точении этот параметр выбирается максимально допустимым. При чистовой обработке величина подачи будет зависеть от требуемого квалитета шероховатости. Конечно же, подача зависит и от глубины резания и размера детали. Чем меньше деталь, тем меньшее число необходимо выбрать. Что же касается срезаемого слоя, то чем он больше, тем подача меньше. Для удобства существуют специальные таблицы. В них можно увидеть зависимость величины этого значения от других параметров. Кроме уже вышеописанных элементов, иногда требуется знать размер державки резца, так он также влияет на величину подачи. При выборе этого параметра существуют и определенные исключения. Так, при токарных режимах резания с ударными нагрузками, значение из таблицы необходимо умножить на коэффициент 0,85. А если обрабатывается жаропрочная сталь, то подача не должна превышать 1 мм/об.

Скорость резания

Еще один важный элемент режимов резания – это скорость. В первую очередь она зависит от выполняемой операции. Например, отрезание торца можно производить на достаточно высокой скорости. Режимы резания при сверлении и точении весьма отличаются. По этой причине перед выполнением расчета необходимо точно знать название слесарной операции, используемый инструмент и материал заготовки. При токарной обработке для вычисления скорости диаметр детали умножают на количество её оборотов в минуту и на π. Полученное число делят на 1000. Как уже говорилось ранее, используя табличный метод можно не выполняя расчет подобрать скорость резания.

Проверка режима резания

После того как подача, глубина и скорость резания назначены, их необходимо проверить. Полученные значения не должны превышать те, которые записаны в паспорте станка. В противном случае при точении может быть поврежден не только режущий инструмент, но и сам станок.

Первый и самый важный показатель, который необходимо проверить, – это мощность двигателя станка и её необходимо вычислить по формуле: P x V / 1000, где Р – это сила резания, а V – уже рассчитанная действительная скорость резания. Теперь полученную мощность необходимо сравнить с допустимой по паспорту станка. Если она не превышает это значение, значит, расчет выполнен верно. Можно приступать к обработке. Если же расчетная мощность больше паспортной, то необходимо корректировать скорость резания, подачу и глубину.

Параметры резки – Greenwood Tools Ltd

В следующей таблице указаны рекомендуемые обороты в минуту. для наиболее часто обрабатываемых материалов. Найдите диаметр, ближайший к тому, который вы хотите вырезать, и перейдите к материалу заготовки. Затем просто считайте число оборотов в минуту.
Затем вам следует выбрать ближайшую скорость, доступную для вашей машины, с учетом безопасности и других практических соображений. При необходимости вы можете работать медленнее, особенно если вращать заготовку или зажимной патрон с указанной скоростью небезопасно.

ПРИМЕЧАНИЕ: Вибрация из-за изношенных подшипников или дефектов машины (например, поврежденных клиновых ремней и т. Д.) Может означать, что рекомендуемая частота вращения не может быть достигнуто. Испытания, проведенные нами и местным инженером по моделированию, показали, что в некоторых случаях было желательно снизить скорость вращения в минуту при чистовой обработке из-за дефектов станка.

Диаметр резания		Низкоуглеродистая сталь	Нержавеющая сталь	Латунь / бронза	Чугун	Алюминий
мм	дюймов	Р.P.M	об / мин	об / мин	об / мин	об / мин
3	1/8	*	*	*	*	*
6	1/4	*	2400	*	*	*
10	3/8	2200	1430	*	*	*
13	1/2	1700	1100	*	2200	*
20	3/4	1100	700	2500	1400	*
25	1	890	570	2000	1150	*
32	1.1/4	700	450	1600	900	2000
38	1,1 / 2	580	380	1300	750	1700
50	2	450	290	1000	570	1300
63	2.1/2	350	230	800	450	1000
75	3	300	190	680	380	850
100	4	220	140	500	280	640
125	5	180	110	400	230	510
160	6	140	90	320	180	400

* Мы предполагаем, что ваша машина не будет работать со скоростью выше 2500 об / мин.Там, где теоретическая скорость больше указанной, мы отмечали звездочкой.

ПОДАЧА следует установить на максимально возможное значение на оборот, принимая во внимание: –

а) Требуемая чистота поверхности.
б) Мощность шпиндельного двигателя.
c) Жесткость станка, заготовки и установки.
г) Прочность радиуса угла пластины.
д) Индексируемые вставки обычно любят работать при минимальном значении 0.1 мм (0,004 дюйма) / об, где это возможно.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если необходимо удалить большое количество материала, режущая кромка обычно прослужит дольше, если более мелкие резы выполняются при более высоких подачах – в отличие от более глубоких резов при более легких подачах.

ВЫБОР СКОРОСТИ И ПОДАЧИ (Фрезерование)

В следующей таблице указаны рекомендуемые обороты в минуту. для наиболее часто обрабатываемых материалов с твердым сплавом марки h23A. Найдите диаметр фрезы и перейдите к материалу заготовки.Затем считайте число оборотов в минуту. по мере необходимости для черновой или чистовой обработки. Затем вам следует выбрать ближайшую скорость, доступную для вашей машины, с учетом безопасности и других практических соображений. При необходимости вы можете работать медленнее, особенно если вращать патрон с указанной скоростью небезопасно.

Диаметр фрезы	Низкоуглеродистая сталь	Нержавеющая сталь	Латунь / бронза	Чугун	Алюминий
мм	Р.P.M	об / мин	об / мин	об / мин	об / мин
12	1600	1050	1900	1900	*
16	1200	800	1400	1400	*
20	950	650	1100	1100	3000
25	760	500	900	900	2500
50	380	250	450	450	1300
63	300	200	350	350	1000

* Мы предполагаем, что ваша машина не будет работать со скоростью выше 3000 об / мин.Там, где теоретическая скорость больше указанной, мы отмечали звездочкой.

ПОДАЧА следует рассчитывать по следующей простой формуле, где подача на вставку должна находиться в пределах от 0,05 до 0,10 мм: –

Скорость подачи (мм / мин) = об / мин. x Количество пластин в фрезе x Подача на пластину

Подача на пластину должна быть основана на:
а) Требуемая чистота поверхности.
б) Мощность шпиндельного двигателя.
c) Жесткость станка, заготовки и установки.

ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПИТАНИЮ:

Некоторые люди беспокоятся о требованиях к мощности, когда мы говорим о торцевом фрезеровании на легких маломощных станках.Очень часто их опасения беспочвенны. Следующий пример должен дать представление о практичности: Использование фрезы CoroMill 245 диаметром 63 мм для резки низкоуглеродистой стали с пластинами класса h23A: –

При 350 об / мин, с подачей стола 5 дюймов в минуту и с учетом ширины пропила 1 дюйм и глубины 1/16 дюйма. Мощность двигателя, необходимая для привода резака, составляет всего 0,38 лошадиных сил (= 0,28 кВт)! Удвоение подачи приведет к удвоению требуемой мощности, равно как и к удвоению глубины резания. Эти косилки настолько «добрые» к машине, что один из наших клиентов сказал, что пользоваться ею было «все равно что косить траву!»

В общих чертах можно сказать, что 1 лошадиная сила может удалить 1 кубический дюйм стали за 1 минуту.(или 1,5 куб. дюйма чугуна)

Следовательно, умножив подачу в минуту (в дюймах) на ширину резания (в дюймах) на глубину резания (в дюймах), можно приблизительно определить требуемую мощность двигателя шпинделя. Например, для подачи 4 дюйма в минуту с шириной реза 1/2 дюйма и глубиной реза 1/8 дюйма потребуется примерно 4 x 1/2 x 1/8 = 1/4 лошадиных сил. .

Влияние условий резания на токарную обработку

Влияние условий резания при токарной обработке

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ РЕЗКИ

Идеальные условия для резки – короткое время резания, длительный срок службы инструмента и высокая точность резания.Для достижения этих условий необходим выбор эффективных режимов резания и инструментов в зависимости от рабочего материала, твердости, формы и возможностей станка.

Скорость резания сильно влияет на срок службы инструмента. Увеличение скорости резания увеличивает температуру резания и приводит к сокращению срока службы инструмента. Скорость резания зависит от типа и твердости обрабатываемого материала. Необходимо выбрать сплав, подходящий для скорости резания.

Влияние скорости резания

1.Увеличение скорости резания на 20% снижает стойкость инструмента на 50%. Увеличение скорости резания на 50% снижает стойкость инструмента на 80%.

2. Резка на низкой скорости резания (20–40 м / мин) может вызвать вибрацию. Таким образом сокращается срок службы инструмента.

При резке обычным держателем подача – это расстояние, на которое держатель перемещается за оборот заготовки. При фрезеровании подача – это расстояние, на которое стол станка перемещается за оборот фрезы, деленное на количество пластин. Таким образом, это указывается как подача на зуб.Подача относится к шероховатости готовой поверхности.

Влияние корма

1. Уменьшение подачи приводит к износу по задней поверхности и сокращению срока службы инструмента.

2. Увеличение скорости подачи увеличивает температуру резания и износ по задней поверхности. Однако влияние на стойкость инструмента минимально по сравнению со скоростью резания.

3. Увеличение скорости подачи повышает эффективность обработки.

Глубина резания определяется в зависимости от требуемого съема материала, формы заготовки, мощности и жесткости станка и жесткости инструмента.

Влияние глубины резания

1. Изменение глубины резания не сильно влияет на стойкость инструмента.

2. Малая глубина резания приводит к трению при резке закаленного слоя заготовки. Таким образом сокращается срок службы инструмента.

3. При резке неразрезанных поверхностей или поверхностей из чугуна, глубина резания должна быть увеличена настолько, насколько позволяет мощность станка, чтобы избежать резания загрязненных твердых слоев острием режущей кромки, чтобы предотвратить выкрашивание и ненормальный износ.

Сравнительное исследование регрессионной модели по сравнению с ANFIS

Высокопрочная сталь класса H используется в производстве многих изделий гражданского и военного назначения. Процесс изготовления этих деталей включает несколько токарных операций. Ключевыми факторами при производстве этих деталей являются точность, шероховатость поверхности () и скорость съема материала (MRR). Линия по производству этих деталей включает множество токарных станков с ЧПУ для обеспечения высокой точности и повторяемости.Инженер-технолог должен выполнить требуемое значение шероховатости поверхности в соответствии с чертежом проекта из первого следа (в противном случае эти детали будут отклонены), а также следить за максимальной скоростью съема металла. Отказ от этих деталей на любом этапе обработки создаст огромные проблемы для любого завода, потому что обработка и сырье для этих деталей очень дороги. В этой статье искусственная нейронная сеть использовалась для прогнозирования шероховатости поверхности для различных параметров резания при токарных операциях с ЧПУ.Эти параметры были исследованы для получения минимальной шероховатости поверхности. Кроме того, математическая модель шероховатости поверхности была получена из экспериментальных данных с использованием метода регрессионного анализа. Затем экспериментальные данные сравниваются как с результатами регрессионного анализа, так и с оценками ANFIS (адаптивная сетевая система нечеткого вывода).

1. Введение

Высокопрочная сталь широко используется в промышленных изделиях гражданского и военного назначения. Доступны многие марки высокопрочной стали в зависимости от ее химического состава и процедур термообработки [1].Одной из известных военных продуктов, использующих класс (H), являются тяжелые пушки, такие как российская гаубица калибра 122 мм и британская пушка 105 мм.

Используя инструменты из карбида вольфрама и применяя многокритериальную оптимизацию, Аббас и др. [2] исследовали влияние различных параметров резания при токарной обработке термообработанной легированной стали с использованием инструментов из карбида вольфрама. Эксперименты охватили практический диапазон изучаемых параметров, который позволяет максимизировать скорость съема материала при сохранении хорошего качества поверхности в разумных промышленных пределах.

Для создания модели, прогнозирующей шероховатость поверхности стали AISI 1019, обработанной токарной обработкой, в которой скорость резания, скорость подачи, глубина резания и радиус вершины были выбраны в качестве переменных резания, Bhardwaj et al. [3] использовали методологию поверхности отклика (RSM), основанную на центральной композитной вращающейся конструкции. Применение преобразования Бокса – Кокса улучшило предсказание модели. В этой работе было доказано, что скорость подачи была основным параметром, влияющим на шероховатость поверхности, в то время как влияние скорости резания и скорости подачи было незначительным.

Работа, проведенная Mokhtari Homami et al. В [4] был применен подход полного факторного анализа проектирования, в котором износ задней поверхности и шероховатость поверхности были переменными отклика, тогда как скорость подачи, скорость резания, радиус вершины инструмента и угол подхода были переменными процесса. Авторы пришли к выводу, что угол подхода, скорость подачи и радиус вершины инструмента имеют большое влияние на шероховатость поверхности и износ задней поверхности инструмента. Однако скорость резания индивидуально влияла на износ по задней поверхности инструмента. Результаты показали, что с увеличением скорости резания качество поверхности улучшалось; однако срок службы инструмента сократился из-за чрезмерного износа по задней поверхности.Кроме того, при увеличении скорости подачи или угла приближения увеличивается шероховатость поверхности и снижается стойкость инструмента. Они также пришли к выводу, что шероховатость поверхности увеличивается с увеличением радиуса при вершине, и связали это с увеличением поверхности контакта между стружкой и инструментом.

Свалина и др. В [5] предложена эволюционная нейро-нечеткая система, использующая многокритериальную оптимизацию параметров резания, направленную на минимальное время обработки, а также максимальную скорость съема металла при контроле получаемой шероховатости поверхности.В ходе своих экспериментальных исследований они обосновали применение и дальнейшее развитие предложенной эволюционной нейронечеткой системы для оценки шероховатости поверхности в рамках заданных ограничений.

Влияние параметров обработки на классификацию формы стружки было изучено [6] с использованием прямого точения низкоуглеродистой стали (A500 / A500M-13) и нержавеющей стали AISI 304, где оценивались полученные формы стружки. Адаптивная система нейро-нечеткого вывода (ANFIS) использовалась для определения влияния входных данных на классификацию формы чипа, а также для оценки наиболее доминирующих факторов, которые на нее влияют.Входными параметрами были скорость резания, скорость подачи, глубина резания и шероховатость поверхности материала. По результатам было установлено, что шероховатость поверхности имеет наибольшее влияние на классификацию формы стружки. Полученная модель может быть использована в качестве оптимальных настроек параметров для лучшей классификации формы стружки.

Нечеткая модель была разработана [7] для прогнозирования шероховатости поверхности при заданном наборе входных параметров, скорости резания, скорости подачи и глубины резания, представляющих реалистичную производственную среду.Эта модель способна прогнозировать шероховатость поверхности для заданного набора входных данных, помогая оператору выбрать набор рабочих параметров, который позволяет задавать параметры обработки для достижения определенного качества поверхности. Для проверки модели было проведено сравнение нечеткого вывода с экспериментальными данными и эмпирической моделью. Было обнаружено, что экспериментальные результаты хорошо согласуются с результатами, предсказанными с использованием нечеткой модели, где точность системы составляла 95%, применяемой экспериментально в реальных условиях эксплуатации при фрезеровании алюминиевых блоков.

Для достижения минимальной шероховатости поверхности посредством прогнозирования и оптимизации параметров обработки Кант и Сангван [8] представили технику искусственной нейронной сети (ИНС) в сочетании с генетическим алгоритмом (ГА). Прогнозируемые результаты оказались близкими к экспериментальным значениям. Они показали, что разработанная модель превосходит модели регрессии и нечеткой логики. С точки зрения моделирования ИНС была проверена как модель прогнозирования, которая имеет статистически удовлетворительные характеристики прогнозирования.

Raja et al. [9] применил ортогональную матрицу Тагучи L27 для исследования шероховатости поверхностей AISI316 и AISI410, обработанных токарной обработкой с ЧПУ с использованием различных режущих инструментов с покрытием в сухих условиях. Дисперсионный анализ (ANOVA) показал, что линейная скорость подачи, а затем квадратичная скорость подачи являются наиболее значимыми факторами, влияющими на качество поверхности. Сообщалось, что пластины с покрытием из композиции TiAlN показали лучшую режущую способность по сравнению с другими пластинами.

Chandrasekaran et al.[10] использовали методологию поверхности отклика (RSM) для анализа токарной обработки AISI 316 с ЧПУ с многослойным покрытием Ti (C, N, B) и однослойным покрытием TiAlN режущим инструментом для различных режимов резания. Модель предсказала значения шероховатости поверхности и износа инструмента, довольно близкие к экспериментальным значениям. Скорость подачи, за которой следовала глубина резания, квадратичная глубина резания, за которой следовала линейная скорость подачи, были наиболее значимыми факторами для шероховатости поверхности и износа инструмента соответственно для режущего инструмента из Ti (C, N, B).Скорость подачи с последующим взаимодействием между скоростью подачи и глубиной резания и квадратичной глубиной резания с последующим взаимодействием скорости подачи и глубины резания были наиболее значимыми факторами для шероховатости поверхности и износа инструмента соответственно для режущего инструмента из TiAlN.

Джафариан и др. [11] предсказал шероховатость поверхности, результирующие силы резания и износ инструмента с помощью трех искусственных нейронных сетей (ИНС). Они предложили новый метод обучения ИНС с использованием эволюционных алгоритмов, а не традиционных методов, использующих обратное распространение.Оптимизация проводилась для минимизации шероховатости поверхности и усилий резания, а также для увеличения стойкости инструмента в процессе токарной обработки. Генетический алгоритм (GA) и оптимизация роя частиц (PSO) использовались для оптимизации каждого из выходов, в то время как другие выходы оставались в подходящем диапазоне. Полученные результаты показали, что обученные нейронные сети с генетическим ГА в качестве целевых функций оптимизации представляют собой мощный инструмент для анализа влияния каждого параметра на выходную модель с высоким уровнем точности.

Д’Аддона и Райкар [12] предложили использовать пластины Wiper для достижения значительно более качественной обработанной поверхности в процессе твердого точения. Рабочие характеристики пластин Wiper при твердом точении закаленной в масле безусадочной стали были исследованы по сравнению с обычными пластинами. Дисперсионный анализ (ANOVA) использовался для изучения влияния четырех параметров процесса, а именно скорости резания, скорости подачи, глубины резания и радиуса при вершине на шероховатость поверхности. Анализ показал положительное влияние пластин Wiper на качество поверхности.

Acayaba et al. [13] применили множественную линейную регрессию и искусственную нейронную сеть, интегрированную с алгоритмом оптимизации, известным как методики моделирования отжига (SA), для прогнозирования минимальной шероховатости поверхности для набора параметров резания при токарной обработке нержавеющей стали при низких скоростях резания. Сообщается, что нейронная сеть дает лучший прогноз по сравнению с линейной моделью со значительным отрывом. Был сделан вывод, что низкая скорость приводит к получению поверхности с более высокими значениями шероховатости из-за образования наростов кромок.Напротив, с увеличением скорости шероховатость поверхности улучшается из-за малого времени контакта между стружкой и инструментом.

Саху и Чоудхури [14] исследовали характеристики инструмента с многослойным покрытием TiN при обработке закаленной стали (сталь AISI 4340) при высокоскоростной токарной обработке, которую также сравнивали с характеристиками инструмента без покрытия. Влияние параметров резания (скорости, подачи и глубины резания) на шероховатость поверхности было проанализировано с использованием методологии Тагучи. Сообщалось, что обработка твердых материалов на более высоких скоростях и меньших подачах улучшает шероховатость поверхности за счет использования инструментов с покрытием.

Agrawal et al. [15] разработали три регрессионные модели, множественную регрессию, случайный лес и квантильную регрессию, чтобы смоделировать взаимосвязь между шероховатостью поверхности и несколькими параметрами резки для сухой токарной обработки AISI 4340. Был сделан вывод, что регрессионная модель случайного леса является лучшим выбором по сравнению с модели множественной регрессии для прогнозирования ожидаемой шероховатости поверхности.

Azam et al. [16] исследовали, что шероховатость поверхности является очень важным показателем для определения качества поверхности обработанных деталей.Точные модели для прогнозирования шероховатости поверхности помогут выбрать наилучшие параметры обработки, чтобы максимизировать производительность без каких-либо отклонений в качестве. В этой статье была разработана модель средней шероховатости поверхности () для токарной обработки высокопрочной низколегированной стали с использованием твердосплавных инструментов с многослойным покрытием. Для определения качества поверхности было проведено множество испытаний. Методология обработки поверхности (RSM) использовалась для установления взаимосвязи между параметрами обработки (подача, скорость и глубина резания).Скорость подачи считается основным параметром, влияющим на величину шероховатости поверхности. Контурные графики «подача в зависимости от скорости» и «подача в зависимости от глубины резания» оказывают значительное влияние на значение и могут быть получены за счет оптимального сочетания параметров резания. Точность предложенной модели подтверждена экспериментальными данными со средней погрешностью прогноза 3,38%.

В статье Миа и Дхара [17] была предсказана искусственная нейронная сеть, основанная на модели прогнозирования средней шероховатости поверхности при токарной обработке закаленной стали EN 24T.Прогнозирование было выполнено с помощью Neural Network Tool Box 7 в MATLAB R2015a для различных уровней режимов резания: скорости резания, скорости подачи и различной твердости материала. В качестве условий резания были исследованы условия сухой струи смазочно-охлаждающей жидкости и жидкости под высоким давлением. Экспериментальные испытания проводились с использованием полного факторного плана эксперимента. После этого архитектуры ИНС 3-n-1, 3-n-2 и 4-n-1 были обучены с использованием алгоритмов Левенберга – Марквардта, байесовской регуляризации и масштабированного сопряженного градиента и оценены на основе наименьшей среднеквадратичной ошибки.Модели 3-10-1 и 3-4-2 ИНС, обученные байесовской регуляризацией, показали наименьшую среднеквадратичную ошибку. Хорошая подгонка моделей была установлена с коэффициентами регрессии выше 0,997. Наконец, было изучено влияние скорости резания, подачи и твердости, шероховатости поверхности в условиях сухой смазочно-охлаждающей жидкости и под высоким давлением. Смазочно-охлаждающая жидкость под высоким давлением, приводящая к эффективному охлаждению и смазке, уменьшала шероховатость поверхности, тогда как при резке твердых материалов она значительно увеличивалась из-за более высоких сил резания, действующих на режущий инструмент.

Теоретические и эмпирические исследования были предложены He et al. [18] для прогнозирования чистоты поверхности, полученной в процессе токарной обработки с использованием алмазного одноточечного инструмента, в котором чистота поверхности считается состоящей из определенных и неопределенных частей. Были разработаны теоретические формулировки определенных компонентов, таких как влияние кинематики и минимальная толщина недеформированной стружки. Неопределенные компоненты, касающиеся упругого возврата материала, пластического бокового потока, микродефектов на режущей кромке алмазного инструмента и других, эмпирически предсказываются нейронной сетью RBF (радиальная базисная функция), которая устанавливается на основе экспериментальных данных.Наконец, алгоритм оптимизации скопления частиц используется для нахождения оптимальных условий резания для наилучшего качества поверхности. Было обнаружено, что оптимизация была удовлетворена посредством экспериментальной проверки и удовлетворительного уровня прогноза с ошибкой 0,59–10,11%. Это доказывает эффективность нового метода, используемого для прогнозирования шероховатости поверхности.

В этой статье математическая модель шероховатости поверхности была получена из экспериментальных данных с использованием двух методов: метода регрессионного анализа и адаптивной системы нейро-нечеткого вывода MATLAB (ANFIS).Эти модели были проверены с использованием пятнадцати экспериментальных прогонов, которые не были включены в регрессионный анализ или в ANFIS, и представлено сравнение между двумя моделями.

2. Материалы и методы

Материалом, используемым в этой работе, является высокопрочная сталь марки H, коммерчески известная как «оружейная сталь», которая обычно используется при производстве стволов орудий и дульного тормоза. Материал сначала выковывается в цилиндрическую форму, а затем отжигается для снятия остаточных напряжений, вызванных ковкой.Затем цилиндры глубоко просверливаются и проходят черновую обработку, чтобы сформировать первичную форму ствола пистолета. В таблице 1 показан химический состав высокопрочной стали Grade-H в соответствии со стандартом Министерства обороны Великобритании DEFSTAN 10-13 / 2005 [1]. Термическую обработку проводили путем нагревания ствола пистолета примерно до 870 ° C в течение 4 часов перед закалкой в масле. За этим сразу же следовала процедура отпуска, в которой образец нагревали до 650 ° C в течение 1,5 часов и выдерживали при этой температуре еще 10 часов, а затем вынимали из печи отпуска и охлаждали на воздухе.После этого ствол пистолета готов к окончательной обработке. В таблице 2 показаны механические свойства стали марки H после термообработки. Испытательные образцы были вырезаны из фактического ствола оружия со стороны казенной части (толстая часть) и обработаны до цилиндрической формы, в которой они будут разделены на пять равноотстоящих отрезков, как показано на рисунке 1, для проведения токарных прогонов.


C	Si	Mn	Ni	Cr	Mo	V	S	P

0.30	0,17	0,46	2,86	0,76	0,47	0,01	0,002	0,006
0,36	0,32	0,53	3,10	0,94	0,58	0,03	0,03 0,01	0,011


Механические свойства	Значение

Предел прочности на разрыв
Предел прочности при растяжении 2
0.Предел текучести 2%	850–1000 Н / мм ²
Удлинение%	10%
Уменьшение площади	27%
Шарпи при (−40 ° C)	24,4 Дж
Твердость	32–38 HRc

Токарный станок с ЧПУ EMCO Concept Turn 45, оснащенный Sinumeric 840-D, был использован для проведения экспериментальных работ. В процессе токарной обработки использовалась пластина из карбида вольфрама без покрытия.Пластина и держатель инструмента – SVJCL2020K16 и VCMT160404. Задний угол, угол режущей кромки и радиус при вершине поддерживались на уровне 7 °, 75 ° и 0,4 мм соответственно. На рисунке 2 показан стенд для механической обработки образцов. Все параметры резки контролировались с помощью программы обработки деталей с ЧПУ. План испытаний был реализован посредством 125 проходов токарной обработки, в которых скорость резания, глубина резания и скорость подачи имели по пять уровней. Подробная информация обо всех условиях испытаний представлена в Таблице 3. TESA-Rugosurf-90 использовался для испытания шероховатости поверхности, где испытательный стенд показан на Рисунке 3.Полный список всех образцов и измеренная шероховатость поверхности приведены в Приложении.
Обозначение Параметр процесса Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3 Уровень 4 Уровень 5
Скорость резания (м / мин) 75 100 125 150 175
Глубина резания (мм) 0.15 0,30 0,45 0,60 0,75
Скорость подачи (мм / об) 0,02 0,04 0,08 0,16 0,32

Полный факторный экспериментальный план был использован для исследования влияния трех числовых факторов (скорость резания, глубина резания и скорость подачи) на шероховатость получаемой поверхности.Изученный диапазон каждого фактора был разделен на пять уровней, проведено 125 экспериментов. Для построения связи между шероховатостью поверхности и исследуемыми факторами использовалась регрессия. Однако для регрессии использовалось только 110 экспериментальных показаний, так как 15 показаний были исключены для использования в целях проверки предсказуемости регрессионной модели. Было выбрано 15 тестовых случаев, которые представляют низкий, средний и высокий уровни условий обработки в экспериментальной схеме. Скорость удаления материала (MRR) рассчитывалась с использованием (1) для каждого прогона.Подход функции желательности был использован для максимизации MRR, поддерживающего значение ниже 0,8 μ м в качестве максимального предела для значения шероховатости поверхности. Где MRR – объем, удаляемый за единицу времени (³ мм / мин), – скорость резания (м / мин). мин.), это скорость подачи (мм / об.), и это глубина резания (мм).
В системах нечеткого вывода все экспертные знания о процессе моделируются набором правил. Набор правил состоит из двух частей: предшествующей части, которая охватывает все состояния системы, и другой части, последующей, которая показывает результирующие действия.Нечеткие системы могут использовать нейронные сети в качестве методов обучения. Данные числового обучения следует использовать в гибридной сети для изучения параметров и создания нечетких правил для создания лингвистической модели рассматриваемой проблемы. Адаптивная система нейронечеткого вывода (ANFIS) – это алгоритм, который будет использоваться для создания нечеткой модели из входных / выходных данных. В этой статье система нечеткого вывода и ANFIS MATLAB в Fuzzy Logic Toolbox используются для построения модели прогнозирования шероховатости поверхности.
3.Результаты и обсуждения
3.1. Модель регрессии
Полилинейный регрессионный анализ Minitab 17 был использован для построения математической модели, связывающей независимые параметры обработки (скорость резания, глубина резания и скорость подачи) с шероховатостью поверхности, представленной как. Для исключения несущественных слагаемых из модели использовалась пошаговая техника. Модель была адаптирована в форме (2) [19]: где – постоянный член, представляет линейные эффекты, представляет чистые квадратичные эффекты, представляет эффекты взаимодействия второго уровня, представляет эффекты взаимодействия третьего уровня, представляет эффект взаимодействия между линейными и квадратичными членами и представляет собой ошибку в предсказании экспериментальной шероховатости поверхности.
Уравнение (3) представляет собой подобранную модель регрессионного анализа. Адекватность подгонки модели, измеренная с помощью коэффициента детерминации (скорректированный квадрат), была рассчитана как 0,999, показывая, что 99% изменчивости показаний объясняется подобранной моделью. Прогнозируемый квадрат был рассчитан как 0,999, что доказывает, что модель не переобучена и имеет хорошую предсказуемость. На рисунке 4 показан график разброса предсказанных значений по сравнению с измеренными. Из рисунка видно, что связь между ними линейная.Тест Андерсона-Дарлинга был проведен для проверки нормальности остатков с результатом = 0,163> 0,05, предполагая, что остатки нормально распределены.

Процесс оптимизации был запущен с использованием подхода функции желательности для максимизации скорости удаления материала (MRR) при поддержании ниже 0,8 μ м. Результаты, представленные на Рисунке 5, показывают, что максимальное ожидаемое MRR равно 5668 мм ³ / мин. и происходит при таких условиях обработки: скорость резания 175 м / мин., глубина резания 0,75 мм и скорость подачи 0,043 мм / об при сохранении примерно 0,79 мкм м.

3.2. Система нечеткого вывода
Система нечеткого вывода в основном описана на рисунке 6.

Систему нечеткого вывода можно разделить на три типа: тип Цукамото (также называемый типом 1), тип Мамдани (также называемый типом 2) и Сугено. тип (также называемый типом Такаги-Сугено, типом Такаги-Сугено-Канга и типом 3). Большинство различий между этими типами проистекает из спецификации последующей части.Система нечеткого вывода типа Sugeno чрезвычайно подходит для плавной интерполяции линейных коэффициентов усиления, применяемых во входном пространстве; это естественный и эффективный планировщик усиления. Точно так же он также подходит для моделирования нелинейных систем путем интерполяции между несколькими линейными моделями.
Процесс нечеткого вывода состоит из следующих шагов: () фаззификация, () применение нечеткой операции в антецеденте, () импликация в консеквент, () агрегация и () дефаззификация. На рисунке 7 показано, как эти шаги выполняются для трех различных типов систем нечеткого вывода.

Во-первых, четкие входные данные преобразуются в нечеткую форму посредством фаззификации. Нечеткость определяется используемой функцией принадлежности. Если предшествующая часть (также называемая частью предпосылки) имеет более одного входа, применяется нечеткая операция с использованием И (пересечение) и / или ИЛИ (объединение). Операция И может выполняться с использованием операторов -norm, таких как минимум или произведение, тогда как операция ИЛИ может выполняться с использованием операторов -conorm (также называемых -norm), таких как максимальное или вероятностное ИЛИ.Затем к результатам нечеткого оператора применяется метод импликации. В нечеткой системе типа Сугено нечеткая операция и метод импликации напрямую управляются ее уравнениями правой части (RHS), которые являются математическими функциями входных данных. Нечеткая операция, за которой следует метод импликации, создает последующую часть нечеткой системы.
После того, как шаг импликации выполнен для всех правил, все консеквенты объединяются в одно значение. Это называется агрегированием.В нечеткой системе типа Мамдани агрегирование выполняется с использованием метода максимума, метода вероятностного ИЛИ или метода суммы, тогда как дефаззификация применяется с использованием метода центроида, биссектрисы, середины максимума, наибольшего из максимума или наименьшего из максимума. В нечеткой системе типа Сугено и типа Цукамото агрегация-дефаззификация обычно определяется средневзвешенным значением, заданным следующим образом: где – результат правила, – сила срабатывания правила и – количество правил.
3.3. Адаптивная сеть
Адаптивная сеть – это частный случай нейронной сети с возможностью контролируемого обучения. После того, как обучающие данные (данные ввода-вывода) предоставлены, адаптивная сеть скорректирует свои параметры (то есть веса), чтобы удовлетворить определенным критериям завершения, обычно количеству итераций или устойчивости к ошибкам. Ошибка определяется как разница между желаемым результатом и результатом, полученным в процессе обучения. Базовый алгоритм обучения адаптивной сети для обучения входных-выходных данных – это наискорейший спуск (обратное распространение).В этом алгоритме обучения ошибка возвращается в сеть. Сигнал ошибки исходит от выходного нейрона сети и распространяется в сети в обратном направлении. Сигнал ошибки в конечном итоге корректирует веса. Одна итерация по всем обучающим данным называется эпохой. Номер эпохи и требуемая устойчивость к ошибкам должны быть указаны до начала процесса обучения.
Чтобы ускорить процесс обучения, обычно используется гибридный алгоритм обучения, который объединяет оценки наименьших квадратов (LSE) с обратным распространением.Кроме того, процесс обучения может происходить онлайн или офлайн. При онлайн-обучении веса обновляются на основе сигнала ошибки каждой пары ввода-вывода в данных обучения. Следовательно, в каждую эпоху количество регулировок равно количеству пар ввода-вывода. При автономном обучении корректировка веса выполняется на основе сигнала ошибки всего обучающего набора. Другими словами, веса корректируются один раз только после обработки всех обучающих данных.Веса корректируются только один раз в каждую эпоху.
Типичная архитектура адаптивной сети, основанной на многослойной сети персептронов, показана на рисунке 8. Это сеть прямого распространения с круговыми и квадратными узлами. Узлы круга имеют фиксированный вес. С другой стороны, квадратные узлы представляют собой регулируемые веса, которые обновляются в процессе обучения.

ANFIS сочетает в себе преимущества обучаемости адаптивной сети и возможности моделирования и аппроксимации нечеткой системы вывода (FIS).Применяя систему нечеткого вывода к кадру нейронной сети, ANFIS одновременно обеспечивает плавность и способность к обучению. Учитывая данные ввода-вывода, нечеткие правила создаются в процессе обучения, и FIS будет интерполировать (FIS – универсальное приближение) среди правил, чтобы обеспечить плавный вывод.
На рисунке 9 показана нечеткая модель типа Сугено с двумя входами с двумя правилами и ее эквивалентная модель ANFIS. Два положения правил заключаются в следующем.
Правило 1. Если есть, то есть.
Правило 2. Если есть, то есть.
В модели ANFIS [20] узлы в одних и тех же слоях имеют одно и то же семейство функций. Нижний индекс представляет собой правило. Как и в этом примере, есть 2 правила; положительные целые числа от 1 до 2. Каждый узел в слое 1 имеет функцию узла, которая представляет его функцию принадлежности. Каждый узел содержит параметры, называемые параметрами помещения. Эти параметры определяют форму функции принадлежности. Узлы круга на уровне 2 служат нечеткими операторами, которые могут быть операторами -norm или -conorm, в зависимости от того, как связаны входы в антецеденте.Поскольку входы в этом примере связаны операцией И, любой оператор -norm, такой как минимум или произведение, может быть применен в узлах круга. Каждый узел круга в слое 2 представляет силу стрельбы правила. На уровне 3 каждый узел круга вычисляет отношение силы стрельбы th правила к сумме силы стрельбы всех правил. Соотношение, следовательно, называется нормализованной огневой мощью. Как и в этом примере, есть два правила; нормализованная сила стрельбы задается как
. В слое 4 каждый квадратный узел умножает нормализованную силу стрельбы на ее соответствующую последующую функцию.Следовательно, выходные данные квадратного узла задаются где, и называются последовательными параметрами.
Уровень 5 представляет собой агрегирование. На этом уровне отмеченный узел круга вычисляет средневзвешенное значение, как указано в (1).
Согласно Джангу [20], обучение в ANFIS может использовать алгоритм обратного распространения ошибки. В MATLAB опцией по умолчанию является гибридное обучение обратного распространения ошибки и оценка методом наименьших квадратов (LSE). Гибридное обучение сходится быстрее, чем только обратное распространение. В гибридном обучении набор параметров состоит из нелинейных предшествующих параметров и линейных последовательных параметров.Каждая эпоха в процессе обучения состоит из прямого и обратного прохода. В прямом проходе выходы узлов вычисляются послойно до уровня 4. На этом проходе нелинейные предшествующие параметры фиксируются, а линейные последующие параметры вычисляются с использованием LSE. При обратном проходе ошибка отправляется обратно по сети. В этом проходе линейные последовательные параметры фиксируются, в то время как нелинейные предшествующие параметры вычисляются с использованием обратного распространения. Таблица 4 суммирует эти процедуры обучения.Таблица 5 суммирует информацию ANFIS для модели шероховатости поверхности.
Прямой проход Обратный проход
Нелинейные параметры предпосылки Фиксированный Обратное распространение
Линейные последующие параметры Фиксированный
Сигналы Выходы узла Сигналы ошибок
Количество входов 3 (скорость резания, глубина резания , скорость подачи)
Входной MF «gbellmf»
Количество выходов 1 (шероховатость)
Тип выхода Линейный (тип Sugeno первого порядка)
Количество нечеткие правила 81
Число o f пары ввода-вывода (данные обучения) 125
Алгоритм обучения Гибрид
Количество эпох 1000
Допуск к ошибкам 0
Метод оценки Данные обучения по сравнению с выходом ANFIS
3.4. Сравнение
Пятнадцать экспериментальных проверочных тестов, не включенных в регрессионный анализ или в ANFIS, были использованы для сравнения предсказуемости обеих моделей. Таблица 6 иллюстрирует результаты этого сравнения. На рисунке 10 показана столбчатая диаграмма, показывающая различия между измеренными и прогнозами регрессии и ANFIS в пятнадцати запусках. Таблица и график показывают, что есть небольшая разница между прогнозами ANFIS и регрессией. Однако средняя абсолютная ошибка (MAE) регрессионного анализа на порядок выше, чем MAE анализа ANFIS со значениями 0.035 мкм м и 0,003 мкм м соответственно.
75
Параметры обработки Измеренные ( μ м) Регрессионная модель ANFIS
Прогнозируемый ( μ ) Остаточный Прогнозируемый ( мкм м) Остаточный
75 0.15 0,02 0,1 0,097 0,003 0,0996 0,0004
75 0,15 0,04 0,212 0,286 -0,074 0,212 0
0,15 0,08 0,65 0,666 −0,016 0,650 0
75 0,15 0,16 1.415 1,446 −0,031 1,410 0,005
75 0,15 0,32 3,121 3,077 0,044 3,120 0,001
125 0,45 0,45 0,02 0,203 0,218 -0,015 0,197 0,006
125 0,45 0,04 0,435 0.453 -0,018 0,443 -0,008
125 0,45 0,08 0,893 0,928 -0,035 0,889 0,004
125 0,46 125 0,46 1,902 1,896 0,006 1,91 −0,008
125 0,45 0,32 3,792 3,903 −0.111 3,79 0,002
175 0,75 0,02 0,504 0,476 0,028 0,502 0,002
175 0,75 0,04 0,767 0,023 0,769 −0,002
175 0,75 0,08 1,278 1,284 −0,006 1.28 −0,002
175 0,75 0,16 2,318 2,382 −0,064 2,32 −0,002
175 0,75 0,32 4,607 0,055 4,71 −0,003

4. Выводы
Полный факторный экспериментальный план был использован для изучения влияния трех параметров обработки (скорость резания, глубина резания , и скорость подачи) от шероховатости получаемой поверхности.Изученный диапазон каждого фактора был разделен на пять уровней, в результате чего было создано 125 экспериментов, из которых 110 прогонов были использованы на этапе моделирования. Прогнозирование шероховатости поверхности проводилось с использованием как математической модели, построенной с помощью регрессионного анализа, так и ANFIS. Затем прогнозы регрессионной модели сравнивали с прогнозами ANFIS. Пятнадцать экспериментальных тестовых прогонов, не включенных в регрессионный анализ или в ANFIS, были использованы для проверки и сравнения моделей. Результаты показывают, что метод ANFIS имеет немного лучшую точность, чем регрессионный анализ.Средняя абсолютная ошибка (MAE) регрессионного анализа на порядок выше, чем MAE анализа ANFIS со значениями 0,035 μ м и 0,003 μ м, соответственно. Процесс оптимизации был запущен с использованием подхода функции желательности для максимизации скорости удаления материала (MRR) при поддержании ниже 0,8 мкм м.
Приложение
См. Таблицу 7.
Идентификатор образца Группа Скорость резания Глубина резания Скорость подачи Поверхность Скорость съема материала (MRR)
(м / мин) (мм) (мм / об) ( μ м) мм ³ / мин
1 1 75 0.15 0,020 0,100 225
2 75 0,15 0,040 0,212 450
3 75 0,15 0,080 0,650 900
4 75 0,15 0,160 1,415 1800
5 75 0,15 0,320 3.121 3600
6 2 75 0,30 0,020 0,152 450
7 75 0,30 0,040 0,368 900
8 75 0,30 0,080 0,738 1800
9 75 0,30 0.160 1,645 3600
10 75 0,30 0,320 3,312 7200
11 3 75 0,45 0,020 900 0,182 675
12 75 0,45 0,040 0,389 1350
13 75 0.45 0,080 0,798 2700
14 75 0,45 0,160 1,699 5400
15 75 0,45 0,320 3,386 10800
16 4 75 0,60 0,020 0,261 900
17 75 0.60 0,040 0,499 1800
18 75 0,60 0,080 0,898 3600
19 75 0,60 0,160 1,811 7200
20 75 0,60 0,320 3,599 14400
21 5 75 0.75 0,020 0,394 1125
22 75 0,75 0,040 0,599 2250
23 75 0,75 0,080 0,999 4500
24 75 0,75 0,160 1,811 9000
25 75 0,75 0,320 3.678 18000
26 6 100 0,15 0,020 0,106 300
27 100 0,15 0,040 0,225 0,225 600
28 100 0,15 0,080 0,688 1200
29 100 0,15 0.160 1,497 2400
30 100 0,15 0,320 3,311 4800
31 7 100 0,30 0,020 0,020 0,162 600
32 100 0,30 0,040 0,389 1200
33 100 0.30 0,080 0,782 2400
34 100 0,30 0,160 1,743 4800
35 100 0,30 0,320 3,504 9600
36 8 100 0,45 0,020 0,193 900
37 100 0.45 0,040 0,412 1800
38 100 0,45 0,080 0,845 3600
39 100 0,45 0,160 1,798 7200
40 100 0,45 0,320 3,585 14400
41 9 100 0.60 0,020 0,276 1200
42 100 0,60 0,040 0,527 2400
43 100 0,60 0,080 0,950 4800
44 100 0,60 0,160 1,916 9600
45 100 0,60 0.320 3,807 19200
46 10 100 0,75 0,020 0,416 1500
47 100 0,75 0,040 900 0,633 3000
48 100 0,75 0,080 1,057 6000
49 100 0.75 0,160 1,916 12000
50 100 0,75 0,320 3,891 24000
51 11 125 0,15 0,020 0,112 375
52 125 0,15 0,040 0,237 750
53 125 0.15 0,080 0,728 1500
54 125 0,15 0,160 1,585 3000
55 125 0,15 0,320 3,495 6000
56 12 125 0,30 0,020 0,170 750
57 125 0.30 0,040 0,412 1500
58 125 0,30 0,080 0,826 3000
59 125 0,30 0,160 1,843 6000
60 125 0,30 0,320 3,709 12000
61 13 125 0.45 0,020 0,203 1125
62 125 0,45 0,040 0,435 2250
63 125 0,45 0,080 0,893 4500
64 125 0,45 0,160 1,902 9000
65 125 0,45 0.320 3,792 18000
66 14 125 0,60 0,020 0,292 1500
67 125 0,60 0,040 0,558 3000
68 125 0,60 0,080 1,005 6000
69 125 0.60 0,160 2,028 12000
70 125 0,60 0,320 4,030 24000
71 15 125 0,75 900 0,020 0,441 1875
72 125 0,75 0,040 0,670 3750
73 125 0.75 0,080 1,118 7500
74 125 0,75 0,160 2,028 15000
75 125 0,75 0,320 4,119 30000
76 16 150 0,15 0,020 0,123 450
77 150 0.15 0,040 0,254 900
78 150 0,15 0,080 0,783 1800
79 150 0,15 0,160 1,698 3600
80 150 0,15 0,320 3,745 7200
81 17 150 0.30 0,020 0,184 900
82 150 0,30 0,040 0,442 1800
83 150 0,30 0,080 0,885 3600
84 150 0,30 0,160 1,974 7200
85 150 0,30 0.320 3,974 14400
86 18 150 0,45 0,020 0,218 1350
87 150 0,45 0,040 0,467 2700
88 150 0,45 0,080 0,957 5400
89 150 0.45 0,160 2,038 10800
90 150 0,45 0,320 4,063 21600
91 19 150 0,60 900 0,020 0,313 1800
92 150 0,60 0,040 0,598 3600
93 150 0.60 0,080 1,077 7200
94 150 0,60 0,160 2,173 14400
95 150 0,60 0,320 4,318 28800
96 20 150 0,75 0,020 0,472 2250
97 150 0.75 0,040 0,718 4500
98 150 0,75 0,080 1,198 9000
99 150 0,75 0,160 2,173 18000
100 150 0,75 0,320 4,413 36000
101 21 175 0.15 0,020 0,128 525
102 175 0,15 0,040 0,272 1050
103 175 0,15 0,080 0,832 2100
104 175 0,15 0,160 1,812 4200
105 175 0,15 0.320 3,994 8400
106 22 175 0,30 0,020 0,195 1050
107 175 0,30 0,040 0,471 2100
108 175 0,30 0,080 0,945 4200
109 175 0.30 0,160 2,106 8400
110 175 0,30 0,320 4,239 16800
111 23 175 0,45 0,020 0,232 1575
112 175 0,45 0,040 0,497 3150
113 175 0.45 0,080 1,021 6300
114 175 0,45 0,160 2,174 12600
115 175 0,45 0,320 4,334 25200
116 24 175 0,60 0,020 0,334 2100
117 175 0.60 0,040 0,638 4200
118 175 0,60 0,080 1,149 8400
119 175 0,60 0,160 2,318 16800
120 175 0,60 0,320 4,606 33600
121 25 175 0.75 0,020 0,504 2625
122 175 0,75 0,040 0,767 5250
123 175 0,75 0,080 1,278 10500
124 175 0,75 0,160 2,318 21000
125 175 0,75 0.320 4,707 42000
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить Twasol Research Excellence Program (Программа TRE), Университет Короля Сауда, Эр-Рияд, Саудовская Аравия, за поддержку.
Чтение данных по резке для токарной обработки стали онлайн Эдмунд Исаков
Предисловие
В этой книге даются рекомендации по токарной обработке, которая является одним из основных процессов металлообработки.Черновое точение удаляет больше стружки и требует большей мощности обработки, чем фрезерование, сверление и растачивание. Рекомендации по обработке относятся к скорости резания, подаче и глубине резания. Такие рекомендации зависят от материалов обрабатываемой детали, их свойств и типа материалов режущего инструмента. Материалы заготовок, описанные в этой книге, представляют собой наиболее часто используемые марки углеродистой, легированной, нержавеющей и инструментальной стали. Материалы режущего инструмента – быстрорежущая сталь, твердые сплавы, металлокерамика, керамика и поликристаллический кубический нитрид бора (PCBN).
В 1966 году компания Metcut Research Associates Inc. опубликовала свое первое издание Справочника по данным по обработке, которое стало важнейшим источником данных по обработке для металлообрабатывающей промышленности. У этого Справочника было еще два издания: второе издание в 1972 году и третье издание в 1980 году. Третье издание вышло в несколько тиражей; его шестой тираж включает тома 1 и 2, которые были опубликованы в 1987 г. ( Ref 1, Ref 2).
За последние два десятилетия металлообрабатывающая промышленность претерпела динамичные изменения.Разработаны новые режущие инструментальные материалы. В 2000 г. более 70% всех закупленных пластин из цементированного карбида были покрыты химическим осаждением из паровой фазы (CVD) и физическим осаждением из паровой фазы (PVD). Режущие инструменты из металлокерамики, керамики и поликристаллического кубического нитрида бора становятся все более популярными при обработке закаленных сталей.
Таким образом, рекомендации 1980-х годов по обработке рассматриваются как начальные параметры резания, требующие определенных корректировок в соответствии с современной технологией металлообработки.В новой книге «Данные резания для токарной обработки стали» отражены такие корректировки.
В дополнение к Справочнику данных по обработке ( Ref 1, Ref 2) и Руководству по обработке металлов (Ref 3), новая книга «Данные по резке для токарной обработки стали» будет полезна инженерам-технологам и менеджерам, руководителям механических цехов, станкам. операторы, программисты ЧПУ, инженеры и конструкторы режущего инструмента.
Введение
Механическая обработка – один из наиболее важных производственных процессов, при котором из заготовки удаляется нежелательный материал в виде стружки.Операции по удалению материала – одни из самых дорогих; только в Соединенных Штатах в 1999 году на обработку было потрачено более 100 миллиардов долларов. Эти высокие затраты оказали огромное экономическое давление на руководителей производства и инженеров, которые изо всех сил пытались найти способы повышения производительности ( Ref 3, p.v).
Процессы обработки выполняются на самых разных станках. Основными процессами стружкообразования являются токарная обработка, фрезерование, сверление, формование и абразивная обработка. Большинство промышленных применений механической обработки относятся к металлам.Несмотря на свою сложность, процессы резки металла широко распространены в промышленном мире. Процессы резки металла состоят из независимых или входных переменных и зависимых переменных. Независимые (входные) переменные:
• Материалы заготовки
• Материалы и геометрия режущего инструмента
• Параметры резания
Операторы станков и инженеры-технологи имеют прямой контроль над независимыми переменными и выбирают их при настройке процесса обработки.
Зависимые переменные:
• Силы резания
• Потребляемая мощность
• Чистота поверхности
• Условия режущего инструмента
Зависимые переменные определяются процессом обработки на основе предварительного выбора независимых переменных. Следовательно, производственный персонал не имеет прямого контроля над зависимыми переменными.
Материалы заготовки (одна из независимых переменных) описан Эдмундом Исаковым в книге, опубликованной в 2000 году (, ссылка 4).Зависимые переменные: Силы резания и Потребляемая мощность были описаны в книге и программном обеспечении Эдмунда Исакова, опубликованных в 2004 году (ссылка 5) и в 2005 году (ссылка 6) соответственно.
Цель этой книги – предоставить рекомендации по выбору параметров обработки в связи с Материалами режущего инструмента и Материалами заготовок.
Эта книга, дополняющая предыдущие публикации автора, будет полезна для настройки максимальной производительности станков при токарной обработке сталей.
Глава 1
Механические свойства стали
Стали представляют собой наиболее широко используемую категорию металлических материалов, в первую очередь потому, что их можно относительно недорого изготавливать в больших количествах с очень высокой точностью спецификации ( Ссылка 7, стр.140).
Твердость, предел прочности и обрабатываемость сталей являются основными механическими свойствами, описанными в этой главе.Эти свойства учитываются при выборе параметров обработки.
Классификация сталей по коммерческому наименованию или применению является наиболее распространенной системой, состоящей из следующих групп: углеродистые стали, легированные стали, нержавеющие стали и инструментальные стали (, п. 8, стр. 1, 73, 243 и 431).
1.1. Твердость
Твердость – это мера устойчивости материала к вдавливанию или истиранию на поверхности.Абсолютной шкалы твердости нет. Чтобы выразить твердость количественно, каждый тип теста имеет свою собственную шкалу, определяющую твердость. Твердость при вдавливании, полученная статическими методами, измеряется испытаниями по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и Кнупу. Твердость без вдавливания получается динамическим (отскоком) методом. Типичным динамическим методом является испытание на твердость с помощью склероскопа, также известное как метод Шора.
Традиционно выбор параметров обработки стали основывался на твердости обрабатываемых материалов по Бринеллю или Роквеллу, материалах режущего инструмента (быстрорежущие стали, твердые сплавы, металлокерамика и кубический нитрид бора) и геометрии режущего инструмента ( , ссылки 1 и 8).
1.1.1. Твердость по Бринеллю
Твердость широкого спектра материалов определяется с помощью теста Бринелля, который заключается в приложении постоянной нагрузки, обычно от 500 до 3000 кгс, в течение определенного времени (от 10 до 30 секунд) с использованием 5- или шар диаметром 10 мм.
Числа твердости по Бринеллю (HB) углеродистых и легированных сталей в отожженных, нормализованных и закаленных и отпущенных состояниях определяются путем вдавливания шарика диаметром 10 мм из закаленной стали или карбида вольфрама в заготовку под давлением 3000 -kgf load.Наиболее точные показания находятся в диапазоне от 81 HB до 444 HB при использовании индентора с шариком из закаленной стали. Шариковые инденторы из карбида вольфрама используются для значений твердости от 444 HB до 627 HB (, ссылка 9, стр.111–113).
Нагрузка 500 кгс используется для испытаний алюминиевых и медных сплавов. Однако ту же нагрузку можно использовать для испытания незакаленных сталей. Учитывая, что выбор режимов обработки зависит от чисел твердости по Бринеллю, полученных при нагрузке 3000 кгс, необходимо перевести твердость по Бринеллю при нагрузке 500 кгс в твердость по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс.Такие преобразования могут быть получены из сложных в использовании громоздких таблиц эквивалентных чисел твердости (, ссылка 9, стр.109–113). Чтобы сделать преобразование твердости удобным, автор использовал метод линейной регрессии и разработал необходимые уравнения. Для получения высокой точности преобразования числа твердости при нагрузке 500 кгс (HB5) и соответствующие числа твердости при нагрузке 3000 кгс (HB3) были сгруппированы в пяти таблицах, каждая из которых содержит различное количество точек данных.
Статистическая обработка данных в каждой таблице позволила получить уравнения линейной регрессии с коэффициентами корреляции от 0.9962 до 0,9997. Эти коэффициенты указывают на сильную линейную зависимость между твердостью по Бринеллю при нагрузке 500 кгс (HB5) и твердостью по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HB3).
Были разработаны следующие пять уравнений ( Приложение 1, Таблицы 1.1–1.5).
Таблица 1.1
: диапазон HB5 составляет 89–99; Диапазон HB3 составляет 100–112 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 1.138 × 89 – 1,052 = 100,230, округление дает: 100 (100 HB3)
HBC = 1,138 × 99 – 1,052 = 111,610, округление дает: 112 (112 HB3)
Таблица 1.2
: диапазон HB5 равен 101–120; Диапазон HB3 составляет 114–137 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 1,224 × 101 – 9,871 = 113,753, округление дает: 114 (114 HB3)
HBC = 1,224 × 120 – 9,871 = 137,009, округление дает: 137 (137 HB3)
Таблица 1.3
: диапазон HB5 122–140; Диапазон HB3 составляет 139–162 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 1,311 × 122 – 21,047 = 138,895, округление дает: 139 (139 HB3)
HBC = 1,311 × 140 – 21,047 = 162,493, округление дает: 162 (162 HB3)
Таблица 1.4
: диапазон HB5 составляет 142–160; Диапазон HB3 составляет 165–190 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 1.369 × 142 – 30,005 = 164,393, округление дает: 164 (165 HB3)
HBC = 1,369 × 160 – 30,005 = 189,035, округление дает: 189 (190 HB3)
Таблица 1.5
: диапазон HB5 составляет 163–189; Диапазон HB3 составляет 195–228 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 1,283 × 163 – 14,218 = 194,911, округление дает: 195 (195 HB3)
HBC = 1,283 × 189 – 14,218 = 228.269, округление дает: 228 (228 HB3)
1.1.2. Твердость по Роквеллу
Испытание на твердость по Роквеллу применяется к большинству металлов и сплавов и состоит из двадцати шкал твердости. Шкала Роквелла B используется для измерения твердости (HRB) стали в отожженном состоянии. К шариковому индентору диаметром 1,588 мм прилагается нагрузка 100 кгс. Точные показания составляют от 41 до 100 HRB (, ссылка 9, стр. 111–113). Шкала Роквелла C используется для измерения твердости (HRC) термообработанных сталей тверже 100 HRB.Основная нагрузка составляет 150 кгс, приложенная к алмазному индентору сфероконической формы 120 °. Точные показания составляют от 20 до 69 HRC (Ссылка 9, стр.77).
Числа твердости по Роквеллу B и числа твердости по Роквеллу C должны быть преобразованы в эквивалентные числа твердости по Бринеллю, измеренные при нагрузке 3000 кгс. Могут использоваться те же таблицы для преобразования, упомянутые ранее ( Ref 9, pp.109–113). Однако уравнения линейной регрессии, разработанные автором, делают такие преобразования удобными и очень точными.Автор применил ту же математическую технику, которая была описана ранее.
Числа твердости B по Роквеллу и соответствующие числа твердости по Бринеллю, измеренные при нагрузке 3000 кгс, были сгруппированы в шесть таблиц, каждая из которых содержит различное количество точек данных.
Статистическая обработка данных в каждой таблице позволила получить уравнения линейной регрессии с коэффициентами корреляции от 0,9971–0,9997. Эти коэффициенты указывают на сильную линейную зависимость между числами твердости B по Роквеллу и числами твердости по Бринеллю, измеренными при нагрузке 3000 кгс.
Были разработаны следующие шесть уравнений ( Приложение 1, таблицы 1.6–1.11).
Таблица 1.6
: Диапазон HRB 62,3–69,8; Диапазон HB составляет 105–121 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 2,136 × 62,3 – 28,345 = 104,728, округление дает: 105 (HB = 105)
HBC = 2,136 × 69,8 – 28,345 = 120,748, округление дает: 121 (HB = 121)
Таблица 1.7
: диапазон HRB 71,2–79,7; Диапазон HB составляет 124–146 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 2,579 × 71,2 – 59,950 = 123,675, округление дает: 124 (HB = 124)
HBC = 2,579 × 79,7 – 59,950 = 145,596, округление дает: 146 (HB = 146)
Таблица 1.8
: диапазон HRB составляет 80,8–85,0; Диапазон HB составляет 149–163 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 3.303 × 80,8 – 117,887 = 148,995, округление дает: 149 (HB = 149)
HBC = 3,303 × 85,0 – 117,887 = 162,868, округление дает: 163 (HB = 163)
Таблица 1.9
: HRB диапазон 86,0–89,5; Диапазон HB составляет 167–181 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 4,031 × 86,0 – 180,006 = 166,660, округление дает: 167 (HB = 167)
HBC = 4,031 × 89,5 – 180.006 = 180,768, округление дает: 181 (HB = 181)
Таблица 1.10
: диапазон HRB составляет 90,0–95,5; Диапазон HB составляет 183–212 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 5,289 × 90,0 – 293,668 = 182,342, округление дает: 182 (HB = 183)
HBC = 5,289 × 95,5 – 293,668 = 211,432, округление дает: 211 (HB = 212)
Таблица 1.11
: диапазон HRB равен 96.4–100,0; Диапазон HB составляет 217–241 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 6,736 × 96,4 – 432,340 = 217,010, округление дает: 217 (HB = 217)
HBC = 6,736 × 100,0 – 432,340 = 241,260, округление дает: 241 (HB = 241)
Числа твердости C по Роквеллу и соответствующие числа твердости по Бринеллю, измеренные при нагрузке 3000 кгс, были сгруппированы в восемь таблиц, каждая из которых содержит различное количество точек данных.
Статистическая обработка данных в каждой группе позволила получить уравнения линейной регрессии с коэффициентами корреляции от 0,9989 до 0,99996. Эти коэффициенты указывают на сильную линейную зависимость между числами твердости С по Роквеллу и числами твердости по Бринеллю, измеренными при нагрузке 3000 кгс.
Были разработаны следующие восемь уравнений ( Приложение 1, таблицы 1.12–1.19).
Таблица 1.12
: Диапазон HRC составляет 20,5–25,4; Диапазон HB составляет 229–255 соответственно.Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 5,284 × 20,5 + 120,491 = 228,813, округление дает: 229 (HB = 229)
HBC = 5,284 × 25,4 + 120,491 = 254,705, округление дает: 255 (HB = 255)
Таблица 1.13
: диапазон HRC 26,0–29,9; Диапазон HB составляет 258–285 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 6.888 × 26,0 + 78,838 = 257,926, округление дает: 258 (HB = 258)
HBC = 6,888 × 29,9 + 78,838 = 284,789, округление дает: 285 (HB = 285)
Таблица 1.14
: HRC диапазон 30,0–35,5; Диапазон HB составляет 286–331 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 8,195 × 30,0 + 39,932 = 285,782, округление дает: 286 (HB = 286)
HBC = 8,195 × 35,5 + 39.932 = 330,854, округление дает: 331 (HB = 331)
Таблица 1.15
: диапазон HRC 36,0–39,8; Диапазон HB составляет 336–369 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 8,718 × 36,0 + 21,825 = 335,673, округление дает: 336 (HB = 336)
HBC = 8,718 × 39,8 + 21,825 = 368,801, округление дает: 369 (HB = 369)
Таблица 1.16
: диапазон HRC равен 40.0–45,7; Диапазон HB составляет 371–429 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 10,057 × 40,0 – 31,761 = 370,519, округление дает: 371 (HB = 371)
HBC = 10,057 × 45,7 – 31,761 = 427,844, округление дает: 428 (HB = 429)
Таблица 1.17
: диапазон HRC 46,1–49,8; Диапазон HB составляет 433–479 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 12.642 × 46,1 – 150,881 = 431,915, округление дает: 432 (HB = 433)
HBC = 12,642 × 49,8 – 150,881 = 478,691, округление дает: 479 (HB = 479)
Таблица 1.18
: HRC диапазон 50,0–55,2; Диапазон HB составляет 481–564 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 15,979 × 50,0 – 318,988 = 479,962, округление дает: 480 (HB = 481)
HBC = 15,979 × 55 .2 – 318,988 = 563,053, округление дает: 563 (HB = 564)
Таблица 1.19
: диапазон HRC 56,0–58,7; Диапазон HB составляет 578–627 соответственно. Уравнение для расчета твердости по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс (HBC):
Пример расчета:
HBC = 18,694 × 56,0 – 469,983 = 576,881, округление дает: 577 (HB = 578)
HBC = 18,694 × 58,7 – 469,983 = 627,355, округление дает: 627 (HB = 627)
Эти девятнадцать высокоточных уравнений линейной регрессии следует использовать для преобразования чисел твердости по Бринеллю, измеренных при нагрузке 500 кгс (пять уравнений), в числа твердости по шкале В по Роквеллу. (шесть уравнений) и числа твердости по шкале С по Роквеллу (восемь уравнений) в числа привязных ремней по Бринеллю при нагрузке 3000 кгс.
Другие механические свойства (соотношение прочности на разрыв и твердости и показатели обрабатываемости) описаны для каждой из следующих категорий сталей: углеродистых сталей, легированных сталей, нержавеющих сталей и инструментальных сталей.
Заключительные замечания по твердости
1. Испытание на твердость по Бринеллю, проведенное при нагрузке 3000 кгс, является наиболее часто используемым испытанием для определения характеристик твердости стали.
2. Если числа твердости детали доступны только по Бринеллю при нагрузке 500 кгс, или по шкале В по Роквеллу, или по шкале С по Роквеллу, эти числа твердости должны быть преобразованы в эквивалентные числа твердости по Бринеллю при 3000- кгс нагрузка.
3. Автор разработал девятнадцать уравнений линейной регрессии для выполнения таких преобразований. Существует пять уравнений для преобразования чисел твердости по Бринеллю, измеренных при нагрузке 500 кгс (HB5), обеспечивающих точность 99,1–100%; шесть уравнений для преобразования чисел твердости по Роквеллу, измеренных по шкале B (HRB), обеспечивающих точность 99,5–100%; и восемь уравнений для преобразования чисел твердости по Роквеллу, измеренных по шкале C (HRC), обеспечивающих точность 99,7–100%. Эти девятнадцать уравнений сведены в таблицу 1 .1.
Таблица 1.1. Преобразование в числа твердости по Бринеллю, измеренные при нагрузке 3000 кгс – HBC
Как видно из таблицы, коэффициенты корреляции находятся в диапазоне от 0,9962 до 0,99996, что указывает на высокую точность преобразования чисел твердости HB5, HRB и HRC в числа твердости HBC.
1.2. Углеродистые стали
Углеродистые стали являются наиболее часто используемой сталью. В 1988 г. в США было произведено 99,9 млн т стали, в том числе 86.8 млн тонн, или 86,9% углеродистой стали ( п.7, с.147). Возможность использования углеродистых сталей зависит от того, подходят ли их свойства (прочность на растяжение, текучесть и усталость; сопротивление удару, необходимость термообработки и т. Д.) Для используемых деталей. Если требуемые характеристики могут быть получены с углеродистой сталью, большинство пользователей выбирают эту менее дорогостоящую сталь.
Американский институт черной металлургии (AISI) определяет углеродистую сталь следующим образом: Сталь считается углеродистой сталью, если не указано или не требуется минимальное содержание хрома, кобальта, молибдена, никеля, ниобия, титана, вольфрама, ванадий или цирконий, или любой другой элемент, добавляемый для получения желаемого эффекта легирования; когда указанный минимум для меди не превышает 0.40 процентов; или когда максимальное содержание, указанное для любого из следующих элементов, не превышает указанных процентных значений: марганец 1,65, кремний 0,60, медь 0,60 ( Ссылка 7, стр.147).
Иногда термин простая углеродистая сталь используется вместо углеродистой стали. Это приемлемо, но больше не считается лучшей практикой. Некоторые производители режущего инструмента, такие как KOMET of America ( Ref 10), Sandvik Coromant (Ref 11) и WALTER Waukesha (Ref 12), определяют углеродистую сталь как нелегированную сталь ; Greenleaf Corporation определяет углеродистую сталь как нелегированную сталь (ссылка 13, стр.ATI 04–08). Такие определения неверны, потому что сталь без легирующих элементов – это не что иное, как железо марки .
Углеродистая сталь обозначается идентичным четырехзначным номером AISI или SAE (Общество автомобильных инженеров). Последние две цифры указывают приблизительную середину диапазона углерода, выраженного в сотых долях процента. Например, марка AISI 1020 имеет содержание углерода 0,18–0,23%. Первые две цифры номера также имеют значение. Число 10 обозначает неотсульфированные марки с содержанием марганца от 0.От 25 до 1,00%. Эти марки включают низкоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали. Номер 11 обозначает вторичные марки для свободной механической обработки. Номер 12 обозначает вторично-восстановленные и повторно фосфорированные марки для механической обработки. Число 15 обозначает неотсульфированные марки с содержанием марганца от 0,75 до 1,65%.
Углеродистые стали также имеют обозначение UNS (Единая система нумерации). Каждому химическому составу металлического сплава присваивается номер UNS.Обозначение UNS состоит из буквы, за которой следует пятизначное число. Буквы G или H присваиваются углеродистым сталям. H указывает на углеродистую сталь, произведенную с установленными пределами прокаливаемости. Первые четыре цифры совпадают с четырехзначным числом, присвоенным AISI или SAE, а последняя цифра – 0 для большинства оценок. Если последняя цифра – 4 , то сталь содержит 0,15–0,35% свинца. Например, AISI 12L14 совпадает с UNS G12144, AISI 1038 – UNS G10380, а AISI 1038H – UNS h20380.
Некоторые классы AISI – SAE также обозначаются буквами B и L , помещенными между второй и третьей цифрами, и буквой H после четырех цифр. Буквы B и L обозначают марки, содержащие бор и свинец соответственно. H указывает на сталь, произведенную с предписанными пределами прокаливаемости, для
Время резки для наплавки | Разработка режущего инструмента
Сравнение расчета времени резания при торцевании с постоянной скоростью резания ипостоянная частота вращения.

Наплавка трубчатой заготовки. Изображение предоставлено Kennametal
Облицовка – это токарная операция, при которой заготовка обрабатывается до ее центра. Он заключается в перемещении режущего инструмента перпендикулярно оси вращения заготовки.
Эта операция может выполняться при постоянной скорости вращения поверхности (sfm, м / мин), что рекомендуется, или при постоянной скорости вращения (об / мин), что не рекомендуется.Облицовка с постоянной частотой вращения снижает скорость резания, потому что диаметр облицовочной поверхности постепенно уменьшается на величину подачи за оборот. Чем ближе режущий инструмент к центру заготовки, тем ниже скорость резания. Он приближается к нулю в центре заготовки. Низкая скорость резания может привести к образованию наростов на кромке.
Следовательно, перед конечными пользователями стоит дилемма: работать с постоянной скоростью или с постоянной скоростью. Один из способов рассчитать время резки для облицовки – использовать такие веб-сайты, как www.Calculatoredge.com, который предлагает бесплатные онлайн-калькуляторы для инженеров. Среди множества категорий калькулятор операций на токарном станке обеспечивает множество расчетов, в том числе время резки для торцевания. Он рассчитывает время торцевания в зависимости от постоянной скорости вращения, диаметра заготовки и подачи на оборот. Изображение этого калькулятора и пример расчета времени торцевания при выбранных параметрах резания показаны на Рисунке 1.

Рисунок 1.Страница калькулятора токарных операций для расчета времени резки для торцевания с сайта www.calculatoredge.com. Предоставлено Calculator Edge
Комментарии автора относительно данного калькулятора:
Формула для расчета времени торцевания содержит значение «Подача / Об.», Которое сбивает с толку, поскольку его можно интерпретировать как подачу, деленную на оборот. Эти два слова следует заменить на fpr (подача на оборот), что является наиболее часто используемым значением.
Обороты задания в минуту – это неудобное определение скорости шпинделя станка, которая определяется в об / мин.
Требуемое время для резки указано с пятью десятичными знаками, например 1, минут в примере этой статьи. Такая точная «астрономическая» точность неоправданна. Двух (может быть, трех) десятичных знаков более чем достаточно для практической точности.
Во многих современных станках с ЧПУ большинство операций, включая торцевание, программируются с использованием постоянной скорости резания, которая указывается в единицах футов в минуту в дюймовом режиме или в м / мин. в метрическом режиме. При постоянной скорости резания токарный станок с ЧПУ автоматически устанавливает правильную частоту вращения на основе следующих формул для дюймовой и метрической систем:
об / мин = 12 × sfm ÷ (π × диаметр резания в дюймах),
об / мин = 1000 × м / мин.÷ (π × диаметр резания в миллиметрах).
Профи с постоянной поверхностной скоростью
Майк Линч, президент CNC Concepts Inc., Кэри, штат Иллинойс, описал четыре преимущества постоянной поверхностной скорости в своей статье «Плюсы и минусы постоянной поверхностной скорости» (Modern Machine Shop, январь 2009 г., стр. 62, 64) .
Упрощает программирование. Скорость может быть напрямую указана в SFM или м / мин, единицах, используемых большинством производителей режущего инструмента для рекомендации скорости.Это избавляет от необходимости рассчитывать число оборотов в минуту.
Обеспечивает стабильную отделку заготовки. При использовании в сочетании с подачей на оборот (режим подачи) чистовая обработка будет одинаковой независимо от обрабатываемых диаметров.
Оптимизирует стойкость инструмента. Инструменты всегда работают с соответствующей скоростью.
Оптимизирует время обработки. Условия резания всегда будут правильно настроены, что означает минимальное время обработки.

Схема операции торцевания, где n – скорость шпинделя, R _o – радиус заготовки в начале торцевания, R _мин. – радиус заготовки, при котором шпиндель станка работает с максимальной скоростью. скорость (n _max), V _c – скорость резания, а f – скорость подачи.
Автор этой статьи разработал формулу и сконструировал калькулятор необходимого времени резания при торцевании с постоянной скоростью резания. Калькулятор разработан в Microsoft Excel и доступен в дюймах и метрических единицах измерения. Таблица 1 показывает его расчетный рабочий лист (в дюймах) до ввода требуемых значений для расчета времени резки. В таблице 2 показан калькулятор после ввода значений параметров процесса и расчета времени резки.
Автор также разработал аналогичный калькулятор на постоянных оборотах.Пример расчета с использованием того же диаметра заготовки, скорости подачи и числа оборотов в минуту вместо скорости резания показан в Таблице 3. Сравнение двух методов торцевания показывает, что обработка с постоянным sfm (0,98 минуты) требует значительно меньше времени, чем обработка с постоянные обороты (1,90 минуты).
Терри Эшли, менеджер по обучению Walter USA LLC, Вокеша, Висконсин, предоставил следующую техническую информацию по облицовке колес из алюминиевого сплава:
Диаметр 15 дюймов и 17 дюймовКолеса из алюминиевого сплава являются наиболее распространенными для автомобильной промышленности, хотя есть и колеса грузовиков, которые намного больше, начиная с 19 дюймов.
Рекомендуемые скорости резания от 1000 до 1300 футов в минуту.
Обычные каналы для «красивого лица»: от 0,004 до 0,006 изобр.
Применяются вставки с канавками с напайками из PCD.
Максимальная скорость шпинделя станка мощностью от 45 до 55 л.с. составляет 3000 об / мин.
Okuma делает самый обычный станок для этой операции.
Требуются специальные зажимы.
На основании этой информации автор рассчитал необходимое время для облицовки с помощью своего калькулятора (Таблица 4.)
Если бы наплавка одних и тех же колес выполнялась при постоянной частоте вращения (эквивалентной той же скорости резания) и той же скорости подачи, время резания было бы значительно больше – примерно вдвое больше (таблица 5).
Параметры резания для токарной обработки стали
Параметры резания для токарной обработки стали
Эдмунд Исаков
250 страниц, иллюстрировано
Опубликовано: октябрь 2008 г. заготовка.Операции по удалению материала – одни из самых дорогих; только в США в 1999 году на механическую обработку было потрачено более 100 миллиардов долларов. Эти высокие затраты оказали огромное экономическое давление на руководителей производства и инженеров, которые изо всех сил пытались найти способы повышения производительности.
Рекомендации по обработке приведены в этом специализированном справочнике по токарной обработке, так как он позволяет снимать больше материала за единицу времени и потребляет больше энергии на черновых операциях, чем концевое фрезерование, растачивание или сверление.Рекомендации по обработке относятся к скорости резания, подаче и глубине резания. Такие рекомендации зависят от свойств материала заготовки и материала режущего инструмента. Материалы заготовок, описанные в этой книге, представляют собой наиболее часто используемые сорта углеродистой, легированной, нержавеющей, инструментальной и мартенситностареющей стали. Материалы режущего инструмента – это твердые сплавы, металлокерамика и керамика.
* Описывает твердость, предел прочности и обрабатываемость сталей – основные механические свойства. Эти свойства учитываются при выборе параметров обработки.
* Содержит рекомендации по токарной обработке, в которых указаны значения скорости резания на основе чисел твердости по Бринеллю, глубины резания и скорости подачи в зависимости от типа стали.
* Обобщает многочисленные расчеты в пяти приложениях.
Содержание :
Механические свойства стали
* Твердость
* Углеродистые стали
* Легированные стали
* Нержавеющие стали
* Инструментальные стали
Материалы для режущего инструмента
* Быстрорежущие стали
* Цементированные карбиды
* Керметы
* Керамика
* Поликристаллический нитрид кубического бора (PCBN)
Рекомендации по обработке
* Глубина резания и скорость подачи
* Скорости резания для углеродистой стали
* Скорости резания для легированных сталей
* Скорости резания для нержавеющей стали
* Скорости резания для Инструментальная сталь
Мощность обработки
* Скорость съема металла
* Постоянная мощности и мощности агрегата
* Расчет требуемой мощности обработки
Приложение 1: Преобразование твердости
Приложение 2: Углеродистые стали
Приложение 3: Легированные стали
Приложение 4: Нержавеющая сталь
Приложение 5: Инструментальные стали
Исследование оптимальных параметров резания rs и радиус инструмента при токарной обработке композитных материалов, армированных стекловолокном
Композитные материалы, армированные стекловолокном (GFRP), широко используются в различных областях техники.Токарная обработка этих материалов является основным процессом для получения минимальной шероховатости поверхности. Обработка материалов из стеклопластика отличается от традиционного стиля из-за их неоднородной и анизотропной структуры. Для безупречной обработки необходимо определить оптимальные параметры обработки для конкретных материалов из стеклопластика. В этом исследовании было исследовано влияние параметров резания и радиуса пластины на силу резания и шероховатость поверхности материала GFRP во время обработки. Для измерения основной силы резания использовался динамометр с трехкомпонентным пьезоэлектрическим кристаллом.Сила резания и шероховатость поверхности были экспериментально измерены по продольным осям материала GFRP. В ходе этого исследования было замечено, что высокие скорости резания и низкие скорости подачи обеспечивают наилучшее качество поверхности в процессе токарной обработки композитных материалов GFRP.
1 Введение
Для получения материалов с исключительными свойствами, которые не могут быть достигнуты традиционными металлическими сплавами, керамикой и полимерными материалами, требуются передовые технологии. Высокотехнологичные материалы с необычными свойствами разрабатываются путем объединения двух или более материалов, соответствующих различным характеристикам макроструктуры с определенными соотношениями при определенных физических условиях [1].
Наиболее важными и широко используемыми композитными материалами являются армированные волокна. Задача проектирования армированных волокном композитов обычно сосредоточена на производстве материалов с высокой прочностью и / или высокой жесткостью, а также с низким весом. Из всех полимерных композитов, армированных волокном, композиты на основе полимеров, армированных стекловолокном (GFRP), являются наиболее популярными из-за сохраняющихся преимуществ, таких как высокая прочность, легкость получения, экономичность и хорошая коррозионная стойкость [1, 2]. Благодаря этим превосходным свойствам композиты из стеклопластика используются в широком спектре от самолетов до различных станков в качестве альтернативы обычным материалам [2–4].
Первые теоретические исследования в этой области были выполнены Эверстайном и Роджерсом в 1971 году. Они проанализировали плоскую деформацию несжимаемых армированных композитов, структурированных прочными параллельными волокнами [5, 6]. С тех пор исследования в этой области постоянно развивались и расширялись как с точки зрения синтеза, так и с точки зрения анализа. Композиты с неоднородной и анизотропной [7, 8] структурой подвергаются механической обработке (токарной, фрезерной и сверлильной) в качестве вторичного процесса для достижения качества поверхности и точности размеров [3, 9, 10].Токарная обработка – это операция первичной обработки, которая рассматривается в большинстве промышленных производственных процессов [11]. В процессе токарной обработки возникают некоторые проблемы, связанные с режущим инструментом и заготовкой, такие как износ инструмента и шероховатость поверхности. Шероховатость поверхности влияет на такие свойства, как износостойкость, усталостное поведение, коэффициент трения, смазывание, скорость износа и сопротивление коррозии обрабатываемых деталей [11, 12]. Поскольку композиты GFRP чрезвычайно абразивны, правильный выбор режущего инструмента и параметров резания необходим для идеального процесса обработки [13].В этом направлении был проведен ряд исследований по анализу влияния параметров резания, радиуса пластины, а также производных этих параметров на шероховатость поверхности различных композиционных материалов с использованием различных режущих инструментов [6, 13, 14], резание скорости [6, 7, 10, 15–19], скорости подачи [6, 7, 10, 15–17] и ориентации волокон [6, 7]. Кроме того, были разработаны различные стратегии анализа, такие как оптимизация параметров резания с использованием регрессии множественного анализа [16], ручная укладка с использованием ортогонального массива и метод статистического анализа дисперсии [16].В этих исследованиях сообщалось, что шероховатость поверхности увеличивалась в ответ на увеличение скорости подачи и уменьшение радиуса инструмента [7, 10, 15] и скорости резания [15-19]. Также было высказано предположение, что для получения лучшего показателя обрабатываемости поликристаллические алмазные инструменты были лучше, чем режущие инструменты из цементированного карбида [14].
Хан и Кумар [13] исследовали шероховатость поверхности и износ инструмента в результате обработки композитного материала GFRP с намоткой из нитей, изготовленной в их лаборатории, с использованием режущего инструмента из оксида алюминия, армированного нитевидными кристаллами карбида кремния (SiC) (CC670) и нитрида углерода титана (Ti [ C, N]) режущий инструмент из смешанного оксида алюминия.Они обнаружили, что шероховатость поверхности, полученная с помощью режущего инструмента из оксида алюминия, армированного нитевидными кристаллами SiC, была лучше, чем у режущего инструмента из смешанного оксида алюминия Ti [C, N]. Недавно, используя инструмент для токарной обработки политетрафторэтиленовых композитов из поликристаллического алмаза (PCD), Fetecau и Stan [15] проанализировали влияние параметров резания и радиуса пластины на силу резания и шероховатость поверхности. Они обнаружили, что на шероховатость поверхности значительно влияют скорость подачи и радиус пластины, так что шероховатость поверхности увеличивается с увеличением скорости подачи и уменьшается с увеличением радиуса пластины.Они показали, что скорость резания и глубина резания мало влияют на шероховатость поверхности, а шероховатость поверхности очень мало уменьшается с увеличением глубины резания и скорости резания. Эксперименты [9, 20], проведенные по обработке стеклопластика инструментальными материалами Кубический нитрид бора (CBN), PCD и монокристаллический алмаз), геометрии (круглая и прямая) и ориентации волокон (углы варьируются от 300 ° до 900 °). ) предположил, что низкая сила резания и инструмент из монокристаллического алмаза эффективны для получения поверхности хорошего качества и что инструмент с прямой кромкой лучше, чем инструмент с круглой кромкой.Эксперименты показали, что, хотя снижение скорости подачи улучшает качество поверхности, глубина резания и скорость резания не влияют на качество поверхности. Они также показали, что сила резания и шероховатость поверхности сильно зависят от подачи, за которой следуют скорость резания и угол ориентации волокон, в то время как глубина резания меньше влияет на шероховатость поверхности [20]. Davim et al. [21] провели исследование, чтобы минимизировать проблемы расслоения поверхности, возникающие из-за материала и параметров резания при фрезеровании композитных материалов.Они оценили параметры резки на основе факторов расслоения, шероховатости поверхности, международной точности размеров и параметров резки в двух различных композитных материалах GFRP. Они показали, что скорость подачи была наиболее важным параметром, влияющим на силу резания, и что шероховатость поверхности увеличивалась с увеличением подачи и уменьшалась с увеличением скорости резания, что также было подтверждено другими авторами [6, 7, 10, 16]. Калла и др. [8] разработали методику оценки сил резания в полимерах, армированных углеродным волокном, с помощью спиральной концевой фрезы с различной ориентацией волокон.Darlewski и Gunthe [22] изучали токарную обработку эпоксидной смолы и фенола, армированной стекловолокном (GFR), и обнаружили, что шероховатость поверхности увеличивается с увеличением скорости подачи, но не изменяется со скоростью резания.
С теоретической точки зрения, исследования на основе моделей также были представлены в литературе. Для оценки износа инструмента [23] и шероховатости поверхности [17] при обработке композитов GFRP были разработаны математические модели, в которых использовались регрессионно-дисперсионный анализ и метод поверхности отклика.Различные практические и теоретические работы, не упомянутые здесь, предназначены для определения оптимальных параметров обработки, поскольку экстремальные силы резания приводят к повреждению материала. Материал, имеющий повреждения, не может быть принят в производственный цикл; должен быть минимальный технологический ущерб, чтобы снизить производственные затраты. Тем не менее, стандартная схема параметров обработки композитов GFRP не была установлена, потому что вариации в структуре материала влияют на результаты анализа.Чтобы выйти за рамки двусмысленности в этом вопросе, необходимы дополнительные исследования.
Целью данного исследования было изучить влияние параметров резания на шероховатость поверхности композитов из стеклопластика с использованием режущих инструментов с различным радиусом при вершине. В результате этого конкретного систематического процесса, проводимого с материалом GFRP, было обнаружено, что сочетание низкой скорости подачи, высокой скорости резания и радиуса инструмента является существенным для минимизации шероховатости поверхности во время токарной обработки композитных материалов GFRP.
2 Материалы и методы
В этом экспериментальном исследовании композитные трубы из стеклопластика были выбраны в качестве испытательных материалов в соответствии с международными стандартами G10-FW / HGW 2375. Трубы из стеклопластика представляли собой трубки с намотанной нитью, изготовленные из непрерывных волокон Е-стекла, структурированных в форма ровинга и пропитки эпоксидной смолой, что рекомендуется для применений, требующих высокой механической прочности и хорошего электрического сопротивления. Технические характеристики материала GFR, использованного в данной работе, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Типичные свойства трубок с намотанной нитью.
49
Свойство Метод испытания Устройство G10-FW / HGW 2375
Механические свойства
Предел прочности на разрыв ISO 527 МПа 300 900 900 МПа Модули ISO 178 ГПа 20
Прочность на изгиб ISO 178 МПа 350
Физические свойства
Удельный вес ISO 1183-A г / см ³ 1.8
Водопоглощение ISO 62/1 Мг / см ² 0,3
Температурный индекс IEC 216 TI 130 ° C
Электрические свойства
Электрическая прочность в масле при 90 ° C IEC 243-1 Кв / мм 11
Коэффициент рассеяния 50 Гц IEC 250 4,5
Диэлектрическая проницаемость 50 Гц IEC 250 0.01
Эксперименты проводились в трубах со стенками диаметром 50 мм и толщиной 6 мм. Обточку материала проводили на токарном станке SMARC LC360B (SJR Machinery Co. Ltd., Шанхай, Китай) с мощностью двигателя 2,2 кВт и максимальной скоростью 2000 об / мин. Обработка проводилась в условиях сухой окружающей среды.
Чтобы определить влияние параметров резания на шероховатость поверхности, был проведен ряд экспериментов при скоростях резания 87, 143 и 238 м / мин и 0.052, 0,104 и 0,156 мм / об соответственно. Глубина резания поддерживалась постоянной и составляла 1 мм, использовались режущий инструмент из твердого сплава и резцедержатель PTGNR 2020 M16 (ISO). Типы инструментов: CNMA 120404, CNMA 120408 и CNMA 120412. Используемая геометрия инструмента была с углом при вершине 80 °, углом зазора 0 °, длиной режущей кромки 12 мм и радиусом при вершине 0,4, 0,8 и 1,2 мм без стружколома.
Экспериментальная установка показана на рисунке 1. Заготовка удерживалась в патроне токарного станка, а резак был установлен на трехкомпонентном пьезоэлектрическом кристалле динамометра Kistler типа 9257B (Kistler Instrumente AG, Винтертур, Швейцария). , позволяя проводить измерения от -5 до 5 кН для измерения трех осевых составляющих сил: силы тяги (Ft), боковой силы (Fr) и силы резания (Fc).Как только динамометр обнаружил режущие сигналы для осей x, y и z, усилитель заряда (Kistler, тип 5070A) усилил сигналы, а затем через карту обвинения данных (частота дискретизации = 5000 Гц) передал на персональный компьютер для вычисления три осевые силы резания, Fc, Fr и Ft, до того, как затем была вычислена объединенная сила F. Программное обеспечение интерфейса было Kistler Dynoware (V2.6.3.12), поставляемым с картой сбора данных.
Шероховатость поверхности была измерена при различных параметрах резания, как упомянуто выше, с использованием прибора для измерения шероховатости поверхности Surtonic 3+ Тейлора Хобсона (Taylor Hobson Ltd, Лестер, Великобритания).Длина выборки измерений была выбрана равной 1,6 мм, а процессы проводились параллельно осевому каналу. Были измерены и усреднены три значения шероховатости обработанных поверхностей (Ra).
3 Результаты и обсуждение
С точки зрения параметрического анализа, в этой конкретной работе было изучено влияние различных скоростей резания, подачи и радиуса вершины инструмента на шероховатость поверхности и силу резания при токарной обработке композитных труб из стеклопластика. экспериментально исследован.В таблице 2 представлены все экспериментальные результаты. Чтобы сравнительно отобразить наиболее благоприятные результаты, на основе этой таблицы были созданы рисунки 2–7, на которых визуализировано влияние каждого отдельного параметра резки. Далее эти результаты подробно обсуждаются.
Таблица 2
Результаты экспериментов.
900 900
Радиус инструмента (мм) Подача (мм / об) Скорость резания (м / мин) Усилие резания, Fc (Н) Шероховатость поверхности, Ra (мкм)
0.4 0,052 87 49,2 4,9
0,4 0,052 143 38 3,94
0,4 0,052 238 30,5 3,28
0,4 0,104 87 57,2 6,03
0,4 0,104 143 46 4,89
0.4 0,104 238 33 3,9
0,4 0,156 87 79,24 7,28
0,4 0,156 143 71 6,15
0,4 0,156 238 54,46 5
0,8 0,052 87 43 4,6
0.8 0,052 143 28,8 3,8
0,8 0,052 238 19,43 3,1
0,8 0,104 87 50,59 5,8
0,8 0,104 143 38,75 4,7
0,8 0,104 238 27,61 3,64
0.8 0,156 87 67,1 7,14
0,8 0,156 143 59,4 5,95
0,8 0,156 238 46,25 4,82
1,2 0,052 87 33,52 4,35
1,2 0,052 143 24,82 3,56
1.2 0,052 238 16,24 2,91
1,2 0,104 87 39,16 5,6
1,2 0,104 143 34,47 4,52
1,2 0,104 238 23,26 3,48
1,2 0,156 87 49,38 6,83
1.2 0,156 143 38,41 5,78
1,2 0,156 238 36,52 4,74
Рисунок 2
Влияние скорости подачи на шероховатость поверхности; радиус инструмента: (A) r = 0,4 мм, (B) r = 0,8 мм и (C) r = 1,2 мм.
Рисунок 3
Влияние скорости резания на шероховатость поверхности; радиус инструмента: (A) r = 0,4 мм, (B) r = 0,8 мм и (C) r = 1,2 мм.
Изображение 4
Влияние радиуса инструмента на шероховатость поверхности для различных скоростей подачи: (A) 0.052 мм / об, (B) 0,104 мм / об и (C) 0,156 мм / об.
Рисунок 5
Влияние радиуса инструмента на шероховатость поверхности для различных скоростей резания: (A) 87 м / мин, (B) 143 м / мин и (C) 238 м / мин.
Рисунок 6
Влияние скорости подачи на силу резания для различных радиусов инструмента: (A) r = 0,4 мм, (B) r = 0,8 мм и (C) r = 1,2 мм.
Рисунок 7
Влияние скорости резания на силу резания для различных радиусов инструмента: (A) r = 0,4 мм, (B) r = 0,8 мм и (C) r = 1,2 мм.
3.1 Влияние скорости подачи и скорости резания на шероховатость поверхности
На шероховатость поверхности заготовки, полученной после производственного процесса, влияют различные факторы [7, 24], такие как параметры резания (скорость, скорость подачи и глубина резания). резку), геометрию инструмента (угол режущей кромки, радиус вершины инструмента и т. д.), материалы инструмента (HSS, WC, PCD и т. д.), рабочие материалы, механические и термические свойства (твердость детали, предел прочности, удлинение, теплопроводность и т. д.), среда резания (сухая, смазочно-охлаждающая жидкость, MQL и т. д.)) и вибрации [25]. Кроме того, качество или шероховатость поверхности значительно влияет на механическую прочность компонентов, когда они подвергаются циклам усталости. Следовательно, важно получить отличное качество поверхности для обеспечения более высоких характеристик обрабатываемых деталей [7, 10, 12], что играет важную роль во многих областях [24].
В литературе указано, что по сравнению со скоростью резания и подачей глубина резания играет небольшую роль при обработке композитного материала [15, 17].Это связано с тем, что в проведенных экспериментах было обнаружено, что по мере увеличения глубины резания происходит неполная обработка при более быстром перемещении, что приводит к более высокой шероховатости поверхности. Следовательно, в соответствии с этим результатом может быть предложен низкий предел скорости подачи при обработке композитов GFRP, как было предложено в [15, 17, 25, 26]. На рисунке 2 показано влияние параметров резания на шероховатость поверхности со скоростями подачи 0,052, 0,104 и 0,156 мм / об и радиусом вершины инструмента r = 0,4, 0.8 и 1,2 мм.
Как видно на рисунке 2, скорость подачи (f) и радиус пластины (r) значительно повлияли на качество поверхности. По мере увеличения скорости подачи шероховатость поверхности увеличивалась, и, наоборот, качество поверхности ухудшалось. Поэтому в готовых композитных материалах GFRP желательна низкая шероховатость поверхности. При анализе изменений графика (шероховатость поверхности в зависимости от скорости подачи) было замечено, что зависимость между скоростью подачи и шероховатостью поверхности не была линейной.Нелинейность корреляции увеличивалась с увеличением скорости резания. С другой стороны, радиус вершины инструмента незначительно повлиял на шероховатость поверхности, которую можно считать незначительной. Было обнаружено небольшое увеличение шероховатости поверхности с уменьшением радиуса инструмента. Связь между этими тремя параметрами для материалов из стеклопластика отличается от зависимости, обнаруженной для металлов, из-за их неоднородной микроструктуры. Неоднородность приводит к деформациям поверхности и трещинам на микроуровнях, например.g., торчащие концы волокон, выступы деформированного материала матрицы и отверстия от разрыва связи между волокнами и матрицей.
Соотношение между скоростью резания и качеством поверхности показано на рисунке 3 для трех различных радиусов инструмента. В этом эксперименте было замечено, что шероховатость поверхности значительно уменьшилась с увеличением скорости резания. Как показано на рисунке 3, зависимость между шероховатостью поверхности и скоростью резания является нелинейной, и нелинейность увеличивается с увеличением скорости подачи.Эта информация, полученная с помощью найденных здесь результатов, согласуется с данными, полученными в ходе ранее проведенных исследований [13, 14, 16–19, 21]. Эти результаты означают, что более высокие скорости резки могут вызвать очень большую скорость деформации стекловолокна. Поэтому, как и в этом эксперименте, скорости резания поддерживаются на низком уровне от 87 до 238 м / мин, как в [17], чтобы не возникало никаких проблем.
В некоторой степени шероховатость поверхности, как показано на рисунке 3, может быть улучшена путем увеличения скорости резания.Однако при экстремальных скоростях резания из-за увеличения нагрева материала в результате поверхностного трения иногда на поверхности готового композитного материала могут возникать деформации. Эти взаимные корреляции подтвердили результаты, представленные Palanikumar et al. [26]. Повышение температуры в материале вызывает размягчение матрицы материала и сдвиг. В отношении этой концепции в литературе имеются противоречивые результаты. В то время как некоторые коллеги утверждают, что скорость резания значительно влияет на качество поверхности [13, 14, 16–19, 21, 22], некоторые другие утверждают, что она не влияет существенно [6, 7, 15, 20, 22].Несоответствие может быть вызвано экспериментальной средой и используемыми инструментами. Здесь, в этом эксперименте, было замечено, что шероховатость поверхности уменьшается с увеличением скорости резания, что в целом соответствует отчетам, найденным в [13].
Радиус инструмента является основным фактором, влияющим на шероховатость поверхности обрабатываемой детали [27]. Как видно из рисунков 4 и 5, при одинаковых скоростях подачи и скорости резания увеличение радиуса вершины инструмента несколько уменьшило шероховатость поверхности композитной трубы из стеклопластика.Это явление можно предположить следующим образом: по мере увеличения радиуса инструмента микромасштабная вибрация на поверхности обрабатываемого композитного волокна уменьшается, и, следовательно, уменьшается шероховатость поверхности. Из рисунка 4C видно, что максимальное значение шероховатости поверхности (7,28 мкм) было получено при скорости подачи 0,156 мм / об, скорости резания 87 м / мин и радиусе инструмента 0,4 мм. Больший радиус инструмента обеспечивает более гладкую поверхность при более низких скоростях подачи и более высокой скорости резания. Это связано с тем, что большой радиус инструмента снижает демпфирование при более высоких скоростях резания и, таким образом, приводит к лучшему качеству поверхности по сравнению с небольшим радиусом инструмента.Этот результат аналогичен результатам, полученным различными исследователями [25–28]. Следовательно, будет выгодно использовать инструмент с как можно большим радиусом, обязательно принимая во внимание другие факторы, такие как износ инструмента [19].
3.2 Влияние скорости подачи и скорости резания на силу резания (Fc)
Усилие резания играет центральную роль в процессе обработки. Анализ силы резания необходим для правильного планирования и контроля процесса обработки, а также для оптимизации условий резания.Динамическая стабильность, точность позиционирования инструмента и шероховатость обработанной поверхности – все вместе необходимо оптимизировать, чтобы улучшить качество поверхности и, следовательно, срок службы деталей, используемых в обрабатывающей промышленности. Хорошая оптимизация снижает временные затраты на производство. Соответственно, в рамках этой работы был проведен ряд экспериментов для определения влияния скорости подачи и скорости резания на силу резания. Изменения силы резания, наблюдаемые при токарной обработке композитной трубы из стеклопластика с тремя разными радиусами режущего инструмента, представлены на рисунках 6 и 7.
Можно заметить, что сила резания увеличивается с увеличением скорости подачи для всех режимов резания, и, наоборот, сила резания уменьшается с увеличением скорости резания (Рисунки 6 и 7). Эти результаты согласуются с результатами, представленными Hussain et al. [6] и производственной практикой. Эти отношения, аналогичные результатам, упомянутым выше, являются нелинейными отношениями. Согласованность между кривыми на каждом рисунке кажется очень неравномерной, особенно для более высоких значений радиуса инструмента (r = 1.2 мм). Эти результаты также показывают влияние радиуса инструмента на обработку композитных материалов GFRP. Из этих результатов можно сделать вывод, что для токарной обработки композитных труб из стеклопластика предпочтительны высокая скорость резания и низкая скорость подачи.
4 Выводы
Композиционные материалы имеют неоднородную и анизотропную структуру. Благодаря этим свойствам они получают форму, близкую к чистой. В качестве вторичного процесса проводится механическая обработка для получения качества поверхности и точности размеров.Дальнейшие операции обработки, такие как токарная обработка, фрезерование и сверление, являются обычно используемыми процессами в промышленности. Из-за неоднородности и анизотропной структуры стеклопластиков во время токарной обработки могут возникнуть некоторые проблемы с заготовкой, которая обычно отражается на ее поверхности. Основными факторами, влияющими на шероховатость поверхности, являются параметры резания. Целью данного исследования было изучить влияние параметров резания на силу резания и шероховатость поверхности композитов из стеклопластика с использованием режущих инструментов с различным радиусом при вершине.Из экспериментальных результатов, полученных в данном конкретном исследовании, можно сделать следующие выводы.
При обработке стеклопластика можно сделать следующие выводы:
Уменьшение скорости подачи улучшает шероховатость поверхности и, следовательно, ее качество.
Шероховатость поверхности уменьшается с увеличением скорости резания.
Шероховатость поверхности сильно зависит от скорости подачи.
При одинаковых скоростях подачи и скоростях резания увеличение радиуса вершины инструмента снижает шероховатость поверхности.
Усилие резания увеличивается с увеличением скорости подачи для всех режимов резания.
Увеличение скорости резания уменьшает силу резания.
Увеличение радиуса вершины инструмента снижает силу резания.
Учитывая все, было понятно, что для получения хорошего качества поверхности при точении композитных труб из стеклопластика следует отдавать предпочтение высоким скоростям резания и низкой подаче.
Автор, ответственный за переписку: Ахмет Ярдимеден, инженерно-технический факультет, машиностроительный факультет, Университет Дикле, Диярбакыр, Турция, электронная почта: ayardim @ dicle.edu.tr; ярдимеденахмет@hotmail.com
Ссылки
[1] Каллистер У.Д. младший Материаловедение и инженерия: Введение , 4-е изд., John Wiley & Sons, Inc.: Нью-Йорк, США, 1997. Поиск в Google Scholar
[2] Kilickap E. J. Compos. Матер. 2011, 45, 727. Искать в Google Scholar
[3] Chang C-S. J. Mater. Процесс. Technol. 2006, 180, 117–129. Искать в Google Scholar
[4] Palanikumar K, Karunamoorthy L, Vinoth C, Veeinthra Muthu S.Об обработке композитных труб, армированных стекловолокном, Труды Международной конференции по машиностроению, 2003 г. (ICME2003), 26–28 декабря 2003 г., Дакка, Бангладеш. Искать в Google Scholar
[5] Everstine GC, Rogers TG. J. Compos. Матер. 1971, 5, 94–106. Искать в Google Scholar
[6] Hussain SA, Pandurangadu V, Palanikumar K. Int. J. Eng. Sci. Technol. 2011, 3, 103–118. Искать в Google Scholar
[7] Eriksen E. Int.J. Mach. Инструменты Manuf. 1999, 39, 1611–1618. Искать в Google Scholar
[8] Kalla D, Sheikh-Ahmad J, Twomey J. Int. J. Mach. Инструменты Manuf. 2010, 50, 882–891. Искать в Google Scholar
[9] Naveen Sait A, Aravindan S, Noorul Haq A. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2009, 43, 581–589. Искать в Google Scholar
[10] Vijaya Kini M, Chincholkar AM. Mater. Des. 2010, 31, 3590–3598. Искать в Google Scholar
[11] Davim JP, Gaitonde VN, Karnik SR. J. Mater. Процесс. Technol. 2008, 205, 16–23. Искать в Google Scholar
[12] Feng CX, Wang X. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2002, 20, 348–356. Искать в Google Scholar
[13] Хан М.А., Кумар А.С. J. Manuf. Процессы 2011, 13, 67–73. Искать в Google Scholar
[14] Davim JP, Mata F. Mater. Des. 2007, 28, 1050–1054. Искать в Google Scholar
[15] Fetecau C, Stan F. Measurement 2012, 45, 1367–1379.Искать в Google Scholar
[16] Davim JP, Mata F. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2005, 26, 319–323. Искать в Google Scholar
[17] Palanikumar K. Mater. Des. 2007, 28, 2611–2618. Искать в Google Scholar
[18] Santhanakrishnan G, Krishnamurthy R, Malhotra SK. J. Mech. Working Technol. 1988, 17, 195–204. Искать в Google Scholar
[19] Ramulu M, Arola D, Colligan K. Eng. Syst. Des. Анальный. ASME 1994, 2, 93–101.Искать в Google Scholar
[20] An S-O, Lee E-S, Noh S-L. J. Mater. Процесс. Technol. 1997, 68, 60–67. Искать в Google Scholar
[21] Davim JP, Reis P, Conceiçao Antonio C. Compos. Struct. 2004, 64, 493–500. Искать в Google Scholar
[22] Darlewski J, Gunthe U. Plaste Kautschuk 1976, 23, 911–917. Искать в Google Scholar
[23] Palanikumar K, Davim JP, J. Mater. Процесс. Technol. 2009, 209, 511–519.Искать в Google Scholar
[24] Kilickap E. J. Reinf. Пласт. Compos. 2010, 29, 3498–3503. Искать в Google Scholar
[25] Altintas Y, Weck M. Ann. Manuf. Technol. 2004, 53, 619–642. Искать в Google Scholar
[26] Palanikumar K, Karunamoorthy L, Karthikeyan R. Mater. Des. 2006, 27, 862–871. Искать в Google Scholar
[27] Dogra M, Sharma VS, Dureja J. J. Eng. Sci. Technol. Ред. 2011 г., 4, 1–13. Искать в Google Scholar
[28] Işık B. Внутр. J. Adv. Manuf. Technol. 2008, 37, 42–48. Искать в Google Scholar
Получено: 2013-11-29
Принято: 2014-5-17
Опубликовано в Интернете: 2014-8-14
Опубликовано в печати: 2016-1- 1
Эта статья распространяется на условиях некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает неограниченное некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Свойство	Метод испытания	Устройство	G10-FW / HGW 2375
Механические свойства
Предел прочности на разрыв	ISO 527	МПа	300 900 900 МПа Модули	ISO 178	ГПа	20
Прочность на изгиб	ISO 178	МПа	350
Физические свойства
Удельный вес	ISO 1183-A	г / см ³	1.8
Водопоглощение	ISO 62/1	Мг / см ²	0,3
Температурный индекс	IEC 216	TI	130 ° C
Электрические свойства
Электрическая прочность в масле при 90 ° C	IEC 243-1	Кв / мм	11
Коэффициент рассеяния 50 Гц	IEC 250		4,5
Диэлектрическая проницаемость 50 Гц	IEC 250		0.01

Радиус инструмента (мм)	Подача (мм / об)	Скорость резания (м / мин)	Усилие резания, Fc (Н)	Шероховатость поверхности, Ra (мкм)
0.4	0,052	87	49,2	4,9
0,4	0,052	143	38	3,94
0,4	0,052	238	30,5	3,28
0,4	0,104	87	57,2	6,03
0,4	0,104	143	46	4,89
0.4	0,104	238	33	3,9
0,4	0,156	87	79,24	7,28
0,4	0,156	143	71	6,15
0,4	0,156	238	54,46	5
0,8	0,052	87	43	4,6
0.8	0,052	143	28,8	3,8
0,8	0,052	238	19,43	3,1
0,8	0,104	87	50,59	5,8
0,8	0,104	143	38,75	4,7
0,8	0,104	238	27,61	3,64
0.8	0,156	87	67,1	7,14
0,8	0,156	143	59,4	5,95
0,8	0,156	238	46,25	4,82
1,2	0,052	87	33,52	4,35
1,2	0,052	143	24,82	3,56
1.2	0,052	238	16,24	2,91
1,2	0,104	87	39,16	5,6
1,2	0,104	143	34,47	4,52
1,2	0,104	238	23,26	3,48
1,2	0,156	87	49,38	6,83
1.2	0,156	143	38,41	5,78
1,2	0,156	238	36,52	4,74