Эмпирическая зависимость скорости резания от стойкости и параметров режима резания

При расчете скорости резания уравнение (6.1) преобразуют в формулу

где С – постоянная величина; т – показатель относительной стой­кости.

В формуле (6.2) показатель относительной стойкости m < 1 и в зависи­мости от вида обработки, инструментального и обрабатываемого материалов изменяется в широких пределах: m = 0,1...0,75.

В табл. 6.1 приведены ориентировочные значения показателя относительной стойкости т для некоторых наиболее часто встре­чаемых условий резания [3].

Следует иметь в виду, что при проведении стойкостных испы­таний и построении зависимостей T-v, из-за неоднородности инст­рументального и обрабатываемого материалов наблюдается значи­тельный разброс экспериментальных данных, и поэтому для опре­деления средних, более вероятных значений стойкости, необходи­мо многократно повторять опыты.

Из табл.6.1 следует, что при использовании быстрорежущих инструментов показатель относительной стойкости т для всех ин­струментов, кроме разверток, работающих в диапазоне низких скоростей резания, не превышает 0,2. В то же время у твердо­сплавных инструментов показатель т в 1,5...2,0 раза выше, чем у быстрорежущих инструментов. Это объясняется повышенными износо- и теплостойкостью твердосплавных инструментов.

При обработке чугунов, обладающих повышенными абразив­ными свойствами, показатели относительной стойкости однокар­бидных твердых сплавов существенно (в 2...3 раза) выше, чем ин­струментов из быстрорежущих сталей. Для расчета скорости реза­ния при немонотонном изменении стойкости от скорости (кривая 2, рис. 6.2, б) обычно используют «ниспадающую» часть в-г этой кривой.

Падение стойкости на участке а-б объясняется влиянием ад­гезионного износа, который при изменении скорости резания в пределах V _a...V _б возрастает. Увеличение стойкости на участке б-в связывают с уменьшением силы адгезионного (межмолекулярно­го) взаимодействия, вызванное ростом температуры резания. При дальнейшем увеличении скорости, когда температура резания со­ставляет более 800...900 °С, в пределах V _б...V_г превалирует диффу­зионный износ. Очевидно, что применение твердосплавных инст­рументов на скоростях менее V _б нецелесообразно.

Влияние подачи и глубины резания на стойкость инструмен­тов определяют по той же методике, что и влияние скорости резания. На основании трех частных зависимостей , , находят общую зависимость

(6.3)

При этом из-за влияния режима резания на температуру пока­затели степени в формуле (6.3) располагаются в порядке убывания, т.е. т₁ > р > q.

Наименьщее влияние на стойкость инструментов оказывает глубина резания t, а наибольшее влияние – скорость резания. Уве­личение подачи S, а следовательно, и толщины срезаемого слоя а, снижает стойкость инструмента Т существенно больше, чем уве­личение глубины резания t или соответственно ширины среза b. Поэтому для того, чтобы стойкость инструмента была выше, при постоянной площади сечения срезаемого слоя следует увеличивать ширину среза за счет уменьшения толщины, т.е. работать с большим отношением b /а (t/s). Это правило носит универсальный характер и справедливо для всех видов режущих инструментов и способов обработки различных материалов.

Расчет скорости резания выполняют исходя из уравнения (6.3) [3]:

Из формулы (6.4) следует, что при заданной стойкости инструмента для достижения более высокой скорости резания, а следовательно, и производительности, необходимо работать с возможно большим отношением t/s. Этого можно достичь путем максимального уве­личения глубины резания t или уменьшения главного угла в плане φ.

При разработке нормативов по режимам резания было уста­новлено, что показатели степени x_v и у_v не являются постоянными, а зависят от типа инструмента, свойств режущих и инструмен­тальных материалов, а также от подачи и глубины резания. На­пример, при точении углеродистой стали быстрорежущими резца­ми при s = 0,2...0,4 мм/об, t > 1 мм x_v = 0,26, у_v = 0,36, а при s > 0,4 мм/об и t > 1 мм x_v = 0,18, y_v = 0,66 [3].

Наибольшее влияние на скорость резания оказывают свойства обрабатываемого материала. Например, при резании закаленной стали или высокопрочного чугуна скорость резания в 200 раз меньше, чем при обработке алюминия. Далее по убывающей сле­дует влияние инструментального материала, при изменении кото­рого скорость резания может изменяться до 75 раз, а при измене­нии геометрии инструмента, глубины и ширины среза – до 3...5 раз.