Определение параметров оптимального режима резания

Из вышесказанного следует, что при обработке резанием происходят сложные процессы, сопровождающиеся изменением температуры, структур­ными превращениями в обрабатываемых и режущих материалах, зависящие друг от друга. На сегодняшний день эти зависимости и закономерности пока не нашли строгого аналитического решения, поэтому в теории резания ис­пользуют эмпирические формулы. Параметры оптимального режима резания определяются с учетом стойкости инструмента, качества и производительно­сти обработки. В справочной литературе на сегодняшний день приведены эмпирические формулы для определения параметров процесса для каждого способа механической обработки.

Рассмотрим основные формулы, позволяющие определить параметры процесса на примере обработки заготовки точением.

Расчет усилия резания производится по формуле

P_: = C_rh^x's^Yfvⁿ, (31.3)

где Ср, Х_р, Г_р, и — коэффициенты, характеризующие материал детали, резца и вид токарной обработки, определяются по справочникам. Значения глубины резания h, подачи s и скорости резания v назначают из условия оптимизации.

По аналогичным формулам рассчитывают усилия Р_х и Р_у, которые мож­но принять равными Р_х = 0,4P_Z и Р_у = 0,3/1.

Мощность резания (кВт) определяют по формуле

N=Q-1QT³. (31.4)

² 60

Параметры обработки и стойкость резца Г связаны между собой сле­дующей эмпирической формулой:

v = Cj(T^mh^x"s^r"), (31.5)

где С„ — коэффициент, характеризующий вид и условия обработки, учиты­вающий материал изделия и резца; X_v, Y_v, т — показатели, зависящие от свойств обрабатываемого материала, материала резца и вида обработки.

За оптимальный режим резания для конкретного вида обработки и дета­ли принимается наилучшее сочетание параметров резания, обеспечивающее максимальную производительность и качество обработанной поверхности. Как правило, этот режим соответствует и наибольшей экономичности обработки.

Рассмотрим схему определения оптимального режима резания примени­тельно к черновой обработке точением. Вначале задаются глубиной резания. Так как глубина резания не является определяющим фактором стойкости инструмента и качества поверхности, стремятся весь припуск срезать за один проход, тем самым увеличивая производительность точения. Если требова­ния точности и возможности станка не допускают этого, то припуск срезает­ся за два прохода. При первом (черновом) проходе снимается 80% припуска, а при чистовых проходах — остальные 20%. Затем, пользуясь нормативными справочными данными, выбирают станок, инструмент и максимальную по­дачу s, обеспечивающую заданную шероховатость поверхности Л_а с учетом мощности станка, жесткости и динамических характеристик СПИД. После этого определяется скорость резания. Скорость главного движения резания оценивается по эмпирической формуле (31.5), связывающей все параметры обработки. Стойкость резца Т задается по справочным значениям исходя из обеспечения допустимого значения износа для инструмента из выбранного материала. После вычисления скорости резания определяется соответствую­щая этой скорости частота вращения шпинделя станка, м/с: и = 1000г)/(60я£>_мг).

Затем рассчитываются усилие резания Р_г по формуле (31.3) и величина прогиба заготовки z от силы Р_г, после чего определяют ожидаемую точность размера. Если величина прогиба 2z > 0,35, где 5 — заданный допуск на обра­батываемый диаметр заготовки, то расчет повторяется при новой, изменен-

ной, величине подачи. Все расчеты выполняют по программе на компьюте­рах, в память которых вводятся база справочных данных и эмпирические формулы. Выбранный таким образом режим обработки обеспечивает макси­мальную производительность точения при заданных значениях точности детали и шероховатости ее поверхности.

В табл. 31.1 приведены значения производительности, характеристики упрочнения поверхностного слоя и среднее арифметическое отклонение микропрофиля обработанной поверхности для различных материалов и ме­тодов обработки на оптимальных режимах.

Таблица 31.1. Характеристики производительности и состояния поверхностного слоя после обработки резанием