Определение параметров оптимального режима резания

Из вышесказанного следует, что при обработке резанием происходят взаимосвязанные сложные процессы пластической деформации и разрушения, сопровождающиеся изменением температуры, структурными превращениями в обрабатываемых и режущих материалах. На сегодняшний день указанные процессы и закономерности нс нашли строгого аналитического решения, и теория резания использует эмпирические экспериментально полученные количественные соотношения с учетом стойкости инструмента, качества и производительности обработки. В справочной литературе приведены эмпирические формулы для определения параметров процесса для каждого способа механической обработки.

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

Так, усилие резания рассчитывают по формуле.

где С_р, Х_р, У_р, п — коэффициенты, характеризующие материал детали, резца и вид токарной обработки, определяются по справочникам.

По аналогичным формулам рассчитывают усилия Р_х и Р,_р которые можно принять равными Р_х = О, P_Z и Р,. = 0, ЗР_г.

Мощность резания (кВт) определяют по формуле

Параметры обработки и стойкость резца Тсвязаны между собой следующей эмпирической формулой:

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

Значения глубины резания А, подачи s и скорости резания v назначают из условия оптимизации.

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 А. 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 5, обеспечивающую заданную шероховатость поверхности i?_a с учетом мощности станка, жесткости и динамических характеристик системы СПИД. После этого определяется скорость резания. Скорость главного движения резания оценивается по эмпирической формуле (31.5), связывающей все параметры обработки. Стойкость резца 7'задается, но справочным данным 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:

Затем рассчитываются усилие резания P_z по формуле (31.3) и величина прогиба заготовки 2 от силы Р₂, после чего определяют ожидаемую точность размера. Если величина прогиба 2 г > 0,38, где 8 — заданный допуск на обрабатываемый диаметр заготовки, то расчет повторяется при новой, измененной, величине подачи. Все расчеты выполняют 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 в качестве примера приведены значения производительности, характеристики упрочнения поверхностного слоя и среднее арифметическое отклонение микропрофиля обработанной поверхности для различных материалов и способов обработки на оптимальных режимах.

Характеристики производительности и состояния поверхностного слоя

после обработки резанием

Таблица 31.1