Расчет припусков при черновой и чистовой токарной обработке

При токарной обработке важным этапом является правильный расчет припусков, которые необходимы для достижения требуемой геометрической точности и качества поверхности детали.

В процессе работы припуски могут варьироваться в зависимости от сложности изделия, типа материала и используемого оборудования.

Существует несколько параметров, которые определяют величину припусков как для черновой, так и для чистовой обработки.

Черновая обработка проводится для удаления основного объема материала с заготовки и подготовки ее к последующей чистовой обработке. При этом важно учитывать тип используемой заготовки.

Если материал содержит дефекты, такие как поры, трещины или пустоты, припуски должны быть увеличены, чтобы обеспечить качественное удаление этих дефектов. На черновой токарной обработке припуски должны быть достаточно большими для того, чтобы оставить зазор для исправления погрешностей, которые могут возникнуть в процессе.

Для черновой обработки обычно принимаются припуски в пределах 2-3 мм по радиусу от номинального размера. Этот показатель может варьироваться в зависимости от точности заготовки и типа обрабатываемого материала.

Чем выше прочность материала, тем больше необходимо отводить припусков для удаления шлаков или коррозии с поверхности. Для стали и чугуна припуски могут составлять 2-4 мм, а для цветных металлов — 1,5-3 мм.

Чистовая обработка предполагает, что большая часть материала уже удалена, и основное внимание уделяется достижению требуемой точности размеров и улучшению качества поверхности. На этом этапе припуски должны быть минимальными, чтобы избежать перерасхода материала и излишнего времени на доработку.

Обычно припуски для чистовой обработки составляют 0,3-0,5 мм на диаметр, что достаточно для получения нужных допусков.

Значение припуска также зависит от того, какой тип резца используется в процессе работы. Если используется резец с высокоскоростной сталью, припуски могут быть меньше, чем при работе с резцами из твердых сплавов, которые требуют большего зазора для предотвращения перегрева и износа.

К тому же, на этапе чистовой обработки важно учитывать особенности типа обрабатываемой поверхности. Например, для алюминиевых сплавов припуски могут быть меньшими, поскольку материал легче поддается обработке.

При проектировании припусков для токарной обработки стоит учитывать не только геометрическую форму изделия, но и возможные погрешности в процессе работы станка. Даже самые высокоточные токарные станки могут иметь небольшие отклонения в точности позиционирования инструмента.

Поэтому необходимо всегда оставлять небольшие припуски, чтобы компенсировать возможные погрешности. Если размеры деталей критичны, припуск на черновую обработку может быть увеличен до 5 мм.

Рассчитывать величину припуска можно с использованием определенных формул. Для черновой обработки это выражается через форму Pч = (Dз  - Dн)/2, где Dз — диаметр заготовки, Dн — необходимый номинальный диаметр.

При этом важно понимать, что данная формула справедлива в условиях средних допусков и нормальной геометрии заготовки. При более сложных формах или повышенных требованиях к точности допускается увеличение припуска. Например, для заготовок с глубокой фрезеровкой припуск может составлять до 6 мм.

Для чистовой обработки расчет припусков может быть более точным, так как основная задача — это достижение точных размеров при минимальных остатках материала. Формула для чистовой обработки выглядит так: Pчист = (Dз  - Dн)/2 — Pч, где Pч — припуск, оставшийся после черновой обработки.

Эта величина на чистовой обработке обычно минимальна, а для высокоточными деталями припуск можно свести до 0,2 мм.

В расчет припусков также входят параметры инструмента. Чем больше диаметр резца, тем более важно точно учитывать толщину припуска, так как большая площадь соприкосновения с заготовкой увеличивает вероятность его перегрева и быстрого износа.

В случае с заготовками больших размеров припуски также должны быть увеличены. Это связано с тем, что при обрабатывании крупных деталей часто возникают дополнительные силы на резании, что требует большего количества материала для компенсации возможных деформаций.

Одним из важных факторов, влияющих на расчет припуска, является охлаждение инструмента. При интенсивном охлаждении припуск можно уменьшить, так как охлажденный инструмент будет работать более стабильно и эффективно.

Если же охлаждения нет или оно недостаточно интенсивное, это может привести к перегреву резца, что также может потребовать увеличения припуска для предотвращения его износа и ухудшения качества обработки.

Также следует учитывать способ крепления заготовки. Для материалов с низкой прочностью на сдвиг или тех, которые могут быть повреждены при резке, необходимы дополнительные припуски для предотвращения повреждений.

Это особенно важно при работе с хрупкими металлами, такими как магний или цинк. Для таких материалов часто используют мелкозернистые резцы, которые позволяют обрабатывать более мягкие поверхности, но с использованием больших припусков.

Для большинства металлов и сплавов в промышленности разработаны стандартные рекомендации по величине припусков. Например, для заготовок из стали СТ20 припуск для черновой обработки может составлять до 3 мм, а для чистовой — 0,4 мм.

Для алюминиевых сплавов эти величины могут быть уменьшены до 1-2 мм для черновой и 0,2 мм для чистовой обработки. Эти данные зависят от точности используемого оборудования и других факторов, таких как геометрия детали и требования к ее прочностным характеристикам.

Для сложных и тонких деталей, например, для инструментов или деталей с высокой точностью, припуски можно рассчитывать с использованием специализированных программ для моделирования процесса обработки. Это позволит точно учесть все возможные отклонения и гарантировать, что после чистовой обработки изделие будет соответствовать заданным параметрам.

Использование правильных расчетов припусков позволяет значительно повысить эффективность производства. Чрезмерно большие припуски могут привести к излишнему расходу материала и времени, в то время как недостаточные припуски не обеспечат необходимой точности обработки.