Основными параметрами режима резания являются: глубина резания , подача  и скорость резания . При назначении элементов режима резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, физико-механические характеристики материала заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания могут быть определены путем аналитического расчета либо по таблицам нормативных справочников. Аналитический расчет режимов резания по эмпирическим формулам выполняется в курсовом проекте для двух-трех разнохарактерных операций (по указанию преподавателя-консультанта). Для остальных операций принимают табличные значения из нормативных справочников.

При назначении режима резания необходимо учитывать следующие общие рекомендации.

1. Глубина резания  при черновой обработке должна быть по возможности максимальной, равной всему или большей части припуска на обработку. При чистовой обработке она зависит от требований к точности размеров и параметров шероховатости.

2. Подача  для черновой обработки назначается максимальной, исходя из жесткости и прочности технологической системы и мощности привода станка. При чистовой обработке она выбирается в зависимости от требований к точности и шероховатости.

3. Скорость резания  определяют по таблицам справочников [18, 28] или рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки. В общем случае эти формулы могут быть представлены зависимостью:

,                                       (51)

где  – стойкость инструмента;  – коэффициент, учитывающий конкретные условия резания (материал заготовки, состояние обрабатываемой поверхности, материал инструмента). Значения коэффициента , показателей степени , , , а также периода стойкости  и поправочного коэффициента  для различных видов обработки приведены в [28, 36, 43]. При многоинструментальной обработке и при многостаночном обслуживании период стойкости увеличивают с учетом числа инструментов или станков.

По найденной скорости резания рассчитывают частоту вращения шпинделя  (или число двойных ходов), которую округляют до ближайшего меньшего значения по паспорту станка. Аналогичным образом корректируют величину подачи. После корректировки находят фактическую скорость резания и выполняют проверку выбранного режима по мощности главного привода станка (для черновой обработки):

,                                          (52)

где  – мощность резания;  – мощность главного двигателя;  - КПД привода. Мощность резания определяют по эмпирическим формулам [36, 43] или по таблицам нормативных справочников.

Методические указания по назначению режимов резания для различных типов станков подробно представлены в [4З]. Ниже приведены рекомендации по выбору режимов резания для основных видов обработки.

Для токарной обработки с учетом свойств материала заготовки, припуска и характера обработки (черновая или чистовая) определяют глубину резания . Далее выбирают материал резца и геометрические параметры режущей части с учетом формы обрабатываемой поверхности. Назначают подачу  и корректируют ее по паспорту станка. Затем определяют скорость резания  и рассчитывают частоту вращения  шпинделя, корректируя ее в соответствии с паспортными данными. По принятой частоте вращения шпинделя уточняют скорость резания и проверяют выбранный режим по мощности резания.

Для сверления сначала выбирают серию сверла по глубине и диаметру обрабатываемого отверстия, а в зависимости от свойств материала заготовки определяют геометрические параметры заточки режущей части. С учетом требуемой точности обработки и жесткости технологической системы назначают подачу  и корректируют ее по паспорту станка. Далее рассчитывают скорость резания   и  частоту  вращения   шпинделя,  которую  уточняют  в  соответствии  с  паспортными  характеристиками.  После  этого  определяют осевую силу и мощность резания, которые не должны превышать соответственно допустимого усилия подачи и мощности привода.

При зенкеровании и развертывании на основании точности и шероховатости обрабатываемой поверхности определяют место зенкера или развертки в наборе инструментов и назначают глубину резания . После этого с учетом формы отверстия и свойств материала заготовки уточняют конструктивно-геометрические параметры зенкера или развертки и выбирают подачу , корректируя ее по паспорту станка. Далее рассчитывают скорость резания  и частоту вращения , шпинделя, которую округляют до ближайшего меньшего паспортного значения. Проверку по осевой силе и мощности резания не выполняют.

Для фрезерования сначала выбирают конструктивные параметры фрезы с учетом глубины и ширины обработки, а также на основании технических характеристик станка. В зависимости от материала заготовки подбирают материал режущей части и назначают геометрические параметры фрезы. Далее выбирают подачу на зуб  с учетом диаметра фрезы, жесткости технологической системы, шероховатости обработки и др. Рассчитывают скорость резания  и частоту вращения  шпинделя. После корректировки частоты вращения по паспорту станка находят минутную подачу  ( – число зубьев фрезы), которую также уточняют в соответствии с паспортными характеристиками. Выбранный режим проверяют по мощности станка.

В качестве примера рассмотрим порядок назначения режима резания для фрезерной операции. Расчет элементов режима резания в примере выполнен на основании справочных данных, приведенных в [43].

Исходные данные

Фрезеровать плоскость на вертикально-фрезерном станке модели 6Р13. Размеры обрабатываемой поверхности  мм. Материал заготовки – сталь 20ХМ с пределом прочности на растяжение  МПа. Вид заготовки – поковка с предварительно обработанной поверхностью. Припуск на обработку – 1,5 мм. Шероховатость обработанной поверхности  мкм.

Выбор режущего инструмента. С учетом характера обработки и материала заготовки выбираем стандартную торцовую фрезу со вставными ножами, оснащенными твердым сплавом (ГОСТ 24359-80). Марка твердого сплава – Т15К6. Ориентировочный диаметр фрезы

 мм.

Ближайшее стандартизованное значение диаметра  мм. Число зубьев – . Геометрические параметры режущей части: ; ; ; ; ; .

Назначение режимов резания. 1. Глубина резания. Условия обработки позволяют снять припуск на один рабочий ход. Таким образом,  мм. 2. Рабочая подача. Для достижения шероховатости  мкм при обработке торцовыми фрезами с ножами из твердого сплава рекомендуется подача  мм/об. Для жесткой технологической системы принимаем верхний предел подачи  мм/ об. Подача на зуб составит  мм/зуб. 3. Период стойкости. Для фрезы диаметром  мм рекомендуется средний период стойкости  мин. Допустимый износ по задней поверхности зубьев фрезы  мм. 4. Скорость резания. Ширину фрезерования  принимаем равной ширине заготовки . Скорость резания для фрезерования рассчитывается по формуле:

.

Для заданных условий обработки ; ; ; ; ; ; . Поправочный коэффициент равен

.

Для стали 20ХМ поправочный коэффициент на материал заготовки

.

Для обрабатываемой поверхности без корки . Для твердого сплава Т15К6 при обработке конструкционной стали . Таким образом, . Расчетное значение скорости резания:

 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя. Расчетное значение частоты вращения:

 об/мин.

Для станка 6Р13 ближайшее меньшее паспортное значение  об/мин. Действительная скорость резания:

 м/мин.

6. Минутная подача. С учетом числа зубьев и частоты вращения шпинделя

 мм/мин.

По паспортным данным станка подачу можно принять  мм/мин.

7. Мощность, затрачиваемая на резание. Для фрезерования мощность резания равна:

,

где  – окружная сила, Н: .

Для заданных условий фрезерования ; ; ; ; ; . Поправочный коэффициент для стали 20ХМ равен

.

Таким образом

 Н;

 кВт.

8. Проверка режима резания по мощности станка. Для станка 6Р13 мощность главного двигателя  кВт. При КПД привода  имеем

 кВт.

Таким образом, выбранный режим удовлетворяет по критерию мощности, поскольку .

Техническое нормирование. Методика технического нормирования широко освещена в учебной и справочной литературе, например в [3, 16]. Норма штучного времени  на выполнение операции рассчитывается по формуле:

,                          (53)

где  – основное время;  – вспомогательное время;  – время на организационное обслуживание рабочего места;  – время на техническое обслуживание рабочего места;  – время на отдых и личные надобности рабочего.

Для серийного производства дополнительно учитывается подготовительно-заключительное время  и рассчитывается норма штучно-калькуляционного времени :

,                                    (54)

где  – число деталей в партии.

Размер партии деталей определяют по фактическим данным или расчетным путем

,                                             (55)

где  – годовой выпуск деталей;  – число запусков в год. Для серийного производства  равно 4, 6, 12 и 24. Для среднесерийного производства ориентировочно можно принять .

Основное время  зависит от схемы построения операции. При последовательной обработке оно включает сумму времени выполнения всех переходов:

.                                           (56)

Для параллельной обработки основное время определяется одним лимитирующим (наиболее продолжительным) переходом:

.                                               (57)

Для параллельно-последовательной схемы суммируют время на выполнение лимитирующих переходов:

.                                          (58)

Формулы для определения основного времени на технологический переход приводятся во многих работах по технологии машиностроения, например в [26, 36]. Для большинства видов механической обработки величина  определяется по формуле:

,                                          (59)

где  – длина перемещения инструмента;  – число ходов;  – минутная подача.

Длина перемещения инструмента складывается из следующих составляющих:

,                                     (60)

где  – длина обработки;  – длина врезания;  – длина перебега;  – длина пробной обработки (для единичного производства). Значения  и  для различных видов обработки приводятся в справочной литературе [26] или могут быть получены путем геометрических расчетов.

Вспомогательное время  складывается из следующих элементов:

,                                    (61)

где  – время на установку и снятие заготовки;  – время, связанное с выполнением перехода;  – время на контрольные измерения.

Значения составляющих вспомогательного времени приводятся в справочной литературе [27, 29]. Величина , как правило, устанавливается сразу на комплекс приемов, необходимых для выполнения перехода. При назначении  необходимо учитывать периодичность контроля [7, 41] .

Время на организационное обслуживание , техническое обслуживание  и на отдых  принимают в процентах от оперативного времени, которое равно:

.                                          (62)

Нормативы для определения ,  и  приводятся в соответствующих справочниках.

Подготовительно заключительное время затрачивается на получение инструмента и приспособлений, наладку  станка,  выверку  приспособлений и т.д. Значения  в зависимости от сложности подготовительных работ представлены в справочной литературе [27, 29].

Особенности технического нормирования при многостаночном обслуживании рассмотрены в [41], при многоинструментальной обработке – в [26], для станков с ЧПУ – в [42].

Ориентировочные значения составляющих технической нормы времени для основных видов обработки приведены в Прил. 9.

В качестве примера рассмотрим порядок технического нормирования фрезерной операции. Значения составляющих нормы времени в примере определены по табличным данным Прил. 9.

Исходные данные. Фрезеровать плоскость на вертикально-фрезерном станке модели 6Р13. Размеры обрабатываемой поверхности

 мм.

Длина обработки  мм. Минутная подача  мм/мин. Диаметр торцовой фрезы  мм. Масса заготовки  кг. Способ установки заготовки – на столе по упору без выверки с креплением четырьмя болтами ( ). Длина стола  мм. Способ выполнения перехода – фрезой, установленной на размер. Длина измеряемой поверхности 60 мм. Измерения выполняют штангенциркулем в четырех точках. Объем партии  шт.

Расчет технической нормы времени. 1. Основное время. Длину врезания и перебега назначаем с учетом диаметра фрезы

 мм.

Длина перемещения фрезы  мм. Основное время равно: . 2. Вспомогательное время. Время на установку и снятие заготовки для данного способа крепления

 мин.

Время на выполнение перехода при длине холостого хода  мм будет равно  мин. Время на контрольные измерения в четырех точках

 мин.

Таким образом, вспомогательное время равно:

 мин.

3. Оперативное время  мин. 4. Время на организационное и техническое обслуживание, на отдых и личные надобности. Суммарную величину этих составляющих принимаем равной 10% от оперативного времени:  мин. 5. Норма штучного времени равна:

 мин.

6. Подготовительно-заключительное время. Время на наладку станка

 мин.

Время на дополнительные приемы (установка упора):

 мин.

Время на подготовку к работе:

 мин.

Таким образом, подготовительно-заключительное время равно:

 мин.

7. Норма штучно-калькуляционного времени равна:

 мин.