Аналитический расчет режимов резания на чистовой переход

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Аналитический расчет режимов резания на чистовой переход

1. Зависимость стойкости режущего инструмента от скорости резания и причины ее немонотонности

 Многочисленными исследованиями, проведенными к настоящему времени, установлено, что зависимость стойкости от скорости резания носит экстремальный характер. При обработке разных материалов эта зависимость имеет различный вид. Наиболее типичной является зависимость с двумя максимальными значениями стойкости при разных скоростях резания. Такая зависимость показана на рис.1. Здесь стойкость Т имеет максимальные значения при скоростях резания и .

Рис. 1 - Зависимость стойкости Т режущего инструмента от скорости резания в широком диапазоне ее изменения (<<)

Несмотря на богатый экспериментальный опыт многочисленных стойкостных испытаний, причины такой немонотонной зависимости T=f() оставались не вполне ясными в течение длительного времени.

В настоящее время существование «переломов» на кривых зависимости стойкости от скорости резания объясняется изменением природы и интенсивности преобладающего вида износа. Как было отмечено выше, наиболее типичной для резания металлов является зависимость с двумя максимумами стойкости. Эти максимумы стойкости в зависимости от свойств инструментального и обрабатываемого материалов могут смещаться в сторону больших или меньших скоростей. Экстремальный характер зависимости T- обусловлен наличием адгезионного и диффузионного процессов изнашивания и изменением их интенсивности при изменении скорости и температуры резания. Только эти два вида изнашивания конкурируют между собой по интенсивности и преобладанию. Интенсивность других видов изнашивания (абразивно-механического, электроэррозионного и др.) слабо зависит от температуры и, следовательно от скорости резания. Поэтому относительный износ ( износ приходящийся на единицу пути резания) можно представить как сумму адгезионного и диффузионного изнашивания.

При увеличении скорости резания от до температура в зоне резания возрастет и соотношение твердостей инструментального и обрабатываемого материалов увеличится настолько, что интенсивность адгезионного изнашивания, подчиняющегося закону:

резко снизится и относительный износ за счет этого уменьшится, и будет далее уменьшаться с ростом скорости до .

Рис. 2 - Зависимость стойкости режущего инструмента Т и его относительного износа от скорости резания: - суммарный относительный износ, - доля адгезионного износа, - доля диффузионного износа

Однако, начиная со скорости , начинает проявляться диффузионное изнашивание. При дальнейшем увеличении скорости резания диффузионный износ интенсифицируется и начиная со скорости становится преобладающим. Адгезионный износ уменьшается и не играет существенной роли в интенсивности суммарного износа. Суммарный износ увеличивается за счет резкого увеличения интенсивности диффузионного изнашивания. Стойкость режущего инструмента при этом, естественно, уменьшается. Такой приближенной схемой описывается немонотонный характер зависимости стойкости режущего инструмента от скорости резания.

Безусловно, эта схема требует дальнейшей проработки и количественных оценок интенсивности того и другого видов изнашивания. Требуется количественное сопоставление и в различных диапазонах скоростей резания, но в настоящее время еще нет для этого необходимых экспериментальных данных, не хватает еще накопленной, экспериментальной подтвержденной, достоверной информации. Представленная схема в какой-то мере объясняет причины немонотонной зависимости стойкости режущего инструмента от скорости резания и определяет направление дальнейших исследований в этой области.

Основой закон стойкости

Немонотонная зависимость T- наблюдается при изменении скорости резания в широком диапазоне. Однако, если учесть, что каждый инструментальный материал предназначен для работы в определенном диапазоне скоростей резания, свойственных этому материалу, то можно эту зависимость для ограниченного диапазона скоростей считать и представить монотонной.

Действительно, на скоростях, свойственных резанию быстрорежущим инструментом, твердый сплав не используется, из-за низкой эффективности, а на скоростях порядка сотен метров, свойственных резанию твердосплавным инструментом, быстрорежущие инструменты не применяются из-за недостаточной температуры красностойкости быстрорежущих сталей. На таких скоростях быстрорежущие инструменты работать не могут.

Таким образом, в ограниченном диапазоне скоростей резания зависимость стойкости режущего инструмента от скорости резания является монотонной, графически выражающейся прямой линией в логарифмических координатах.

Рис. 3 - Зависимость стойкости режущего инструмента от скорости резания

Такая зависимость представлена на рис.10.1. Здесь видно, что при приятых значениях скорости резания v1, v2, v3 соответствующие им значения стойкости режущего инструмента будут Т1, Т2, Т3. Эта зависимость стойкости режущего инструмента от скорости резания может быть представлена выражением

откуда или ,

где: v - скорость резания (м/мин), соответствующая стойкости режущего инструмента Т;

Т - стойкость режущего инструмента, мин;

С - константа, зависящая от свойств обрабатываемого материала;

m - показатель относительной стойкости.

Величина показателя относительной стойкости изменяется в узких пределах ( от 0,15 до 0,35) в зависимости от свойств инструментального материала и вида обработки.

Представленная выше зависимость

;

называется основным законом стойкости. Эта зависимость является основной частью, а лучше сказать - основой, всех эмпирических формул, по которым производится расчет скорости резания для всех видов механической обработки металлов резанием. Оптимальной скоростью резания называется скорость, которая обеспечивает максимальную производительность при наименьшей стоимости обработки.

Формулы, по которым производится расчЁт этой оптимальной скорости резания для разных видов обработки резанием имеют различный вид, поскольку в них кроме основного закона стойкости входят остальные (кроме скорости резания) элементы режима резания и другие показатели, характерные для данного вида обработки. В качестве примеров ниже приведены формулы для разных видов механической обработки резанием.

Точение:;

Здесь в формулу введены глубина резания t, подача s и коэффициент Kv, учитывающий конкретные условия резания.

Сверление: ;

Фрезерование: ;

В формулу для расчЁта скорости резни при фрезеровании введены диаметр фрезы Dфр, подача на зуб sz, ширина фрезерования B и число зубьев фрезы z.

Посмотрите внимательно на эти формулы, и вы увидите, что основой всех этих различных по внешнему виду формул является основной закон стойкости, с него начинается написание всех формул, по которым рассчитываются величина оптимальной скорости резания для всех видов механической обработки, всех видов резания металлов.

Список использованной литературы

1. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2, М.: Машиностроение, 1985. 656 с.

2. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1, М.: Машиностроение, 1985. 656 с.

3. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. 440 с.

Размещено на Allbest.ru