книги / Точность обработки и режимы резания
..pdfпрофиля; кроме того, различная погрешность основного шага на разных зубьях характеризует наличие разности окружных ша гов, радиального биения зубчатого венца, накопленной погреш ности окружного шага.
Оптимальность режимов резания определяется по сложному критерию, состоящему из нескольких частных, которыми могут быть себестоимость обработки Л, производительность обработ ки П, точность обработки Ар (Др — погрешности, зависящие от
режимов резания), чистота обрабатываемой поверхности и каче ство поверхностного слоя. Эти критерии определяют экономич ность изготовления и эксплуатационные характеристики машин и приборов.
Режимы резания, удовлетворяющие одновременно всем или хотя бы двум критериям оптимальности (например, минималь ная себестоимость и заданная точности обработки), обычно не совпадают между собой. Поэтому имеется возможность выбора режимов резания, при которых лишь один критерий оптималь ности имеет экстремальное значение (минимум или максимум). Для конкретных условий обработки сочетание скорости реза ния и подачи может обеспечить полный минимум себестоимости обработки [59]. В том же случае, если выбор подачи или ско рости резания определяется какими-либо иными факторами, можно получить лишь приблизительный минимум себестоимости обработки — или по скорости резания, или по подаче (если по дача оказывает значительное влияние на стойкость инструмен та). Скорость резания, соответствующая минимальной себестои мости, всегда меньше скорости резания, при которой производи тельность обработки максимальна. Чем дешевле режущий инст румент и меньше доля затрат на него, тем выше по себестои мости оптимальная скорость резания и тем ближе она подходит к оптимальной по производительности скорости резания.
Из сказанного следует, что более правильной будет такая постановка задачи, при которой необходимо добиться соблюде ния лишь одного критерия — оптимальности при условии, чтобы другие не выходили за заданные пределы.
Обычно производительность обработки определяется годовой программой выпуска изделий, а точность и качество обработ ки— техническими условиями, поэтому наиболее целесообраз ным является выбор режимов резания, при которых себестои мость минимальна, а производительность, точность и шерохова тость поверхности соответствуют заданным. Так как в уравнения для определения себестоимости, производительности, точности и шероховатости входят параметры, являющиеся функциями вре мени, оптимальные режимы резания не могут быть постоянны ми. Под действием случайно и закономерно изменяющихся фак торов при постоянных режимах резания происходит сдвиг экстремальных точек или экстремальных вершин критериев оп тимальности с течением времени. Поэтому режимы резания
где Ад. о — погрешность обработки вследствие силовых деформа ций системы СПИД при работе острым инструментом; Дд. и—• дополнительная погрешность, связанная с изменением сил реза ния и динамических свойств системы СПИД вследствие износа инструмента.
|
Величину Ад. о |
можно определить как |
|
|
|||
Дд.о = |
СдР , тах, |
|
|
|
|
(263) |
|
где |
Ру max — максимальная |
нормальная составляющая силы ре |
|||||
зания; |
Сд — максимальная |
относительная |
статическая |
или ди |
|||
намическая деформация детали и инструмента при Pv = 1. |
|||||||
|
В свою очередь, Ад.и определяется как |
|
|
||||
А д . |
и - |
Сд ДЯ (т) + |
Р у П1ах ДСд Се), |
|
(264) |
||
где |
АР(т) — закон |
изменения |
силы резания вследствие |
износа |
|||
инструмента; ДСд (т )— закон |
изменения |
относительной |
дефор |
мации детали и инструмента вследствие износа инструмента из-
за изменения динамических свойств системы СПИД; |
т — время |
работы. |
|
С учетом изложенного имеем |
|
А д = Сд Ру тах + Сд АРу (т) + Ру гаах АСд (т). |
(265) |
Погрешность обработки вследствие тепловых деформаций |
|
ДТ= ДТ. 0 + ДТ. И, |
(266) |
где Ат. о — погрешность обработки вследствие тепловых дефор маций при работе острым инструментом; Ат.и — дополнительная погрешность, связанная с увеличением температуры резания вследствие износа инструмента.
Тогда погрешность обработки, зависящую от режимов реза
ния, в общем виде можно представить как |
|
|
||||
Ар = |
АДшо + |
Дт. о + Д„ + |
АР у (т) Сд + ДСд (т) Р у тах + ДТ. и |
(267) |
||
или |
|
|
|
|
|
|
Ар = |
Др. о + |
Ар. |
|
|
(268) |
|
где Ар. о — погрешность обработки, зависящая от режимов |
реза |
|||||
ния, |
при работе острым |
инструментом; |
Др.и — дополнительная |
|||
погрешность |
вследствие износа инструмента. |
|
||||
В |
работах |
[24—27] |
рассматривается |
выбор режимов |
реза |
ния и погрешности обработки вследствие силовых деформаций системы СПИД с учетом сил резания при работе как острым, так и затупившимся инструментом и через допустимые силы ре зания определяются рациональные подачи, обеспечивающие за данную точность обработки. Если принять, что сила резания оп ределяется известной из теории резания зависимостью
Py — Cyt ху s yy v ny ky
и считать динамические свойства системы СПИД не зависящи ми от режимов резания и практически не изменяющимися с уве личением износа инструмента, то Дд. 0 можно представить в виде
где |
k t = |
СДСytxуk у. |
|
||
|
Погрешность обработки вследствие размерного износа инст |
||||
румента, |
как |
известно, |
определяется уравнением (для односто |
||
ронней обработки, для двухсторонней — в два раза больше) |
|||||
д |
— и |
+ О |
(270) |
||
“ и |
|
|
1000 |
’ |
|
где |
k — коэффициент начального износа; И 0— скорость износа |
||||
(относительный износ) |
в мкм/км; /р— длина пути резания: |
||||
|
|
Lp, х nD |
|
|
|
для станков с главным вращательным движением и |
|||||
1 |
|
BLp. х |
|
|
|
1р = |
5 |
|
|
|
|
для |
станков с главным |
возвратно-поступательным движением. |
|||
|
Относительный износ можно определить по формуле [30] |
||||
H 0 = |
c„va s РЛ k„, |
|
где си— коэффициент, характеризующий |
качество обрабатывае |
|||
мого материала и материала |
инструмента; |
ки — поправочный |
||
коэффициент. |
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
Ди = |
k2 v a sP-1, |
|
|
(271) |
где |
kHДр. х TtD(k -(- 1) |
|
|
|
. г |
|
|
|
|
А2 ~ |
1000 |
|
|
|
Учитывая увеличение силы |
резания |
из-за |
износа поправоч |
ным коэффициентом или иным способом без учета температур ных деформаций системы СПИД и изменения ее динамических свойств с износом инструмента, погрешность обработки, зави сящую от режимов резания, можно представить в виде
Др= k x s yyvny + ktv* sp_1 |
(272) |
Определим второе уравнение -^ - = 0. Средняя величина пе
ременных элементов себестоимости операции, зависящих от ре жимов резания, при работе с постоянными во времени режима ми резания определяется зависимостью [51]
Я |
j. 1 |
I |
V . |
■'см (Яр + Яст + |
Яц) + |
Дин |
. , . |
/4г |
/0 7 0 4 |
А — t 0 (a,p-\-а С1) |
---------------- Q |
|
— -^1^0 + |
"Q". |
(273) |
||||
где |
t0 — основное |
(технологическое) |
время; |
Q — количество де |
|||||
талей, обработанных за период |
стойкости |
инструмента; тсм— |
время на смену затупившегося инструмента и подналадку стан
ка за |
период стойкости инструмента в |
мин; |
ср — заработная |
плата |
рабочего при среднем выполнении |
норм |
с учетом начис |
лении на нее за 1 мин работы в коп; аст — затраты на эксплуа тацию станка в течение 1 мин его работы, включая амортиза ционные отчисления, стоимость ремонта и эксплуатации и рас ходы на электроэнергию в коп.; ан — затраты, связанные с 1 мин
работы наладчика при смене затупившегося инструмента и под
наладке станка, в коп.; |
аин — затраты, связанные с |
эксплуата |
||||||
цией инструмента за период его стойкости, в коп. |
|
|||||||
|
Если подналадка происходит в нерабочее |
время, |
то А 2 = |
|||||
= |
ТсмЯн 4“ #ин. |
Количество обработанных |
за |
период |
стойкости |
|||
деталей равно |
Q = |
T/t0. Тогда, используя |
стойкостную зависи |
|||||
мость: |
|
|
|
|
|
|
|
|
v = |
___ £г/____ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tmt*v s yv |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
и л |
А |
и л |
п |
, |
|
|
из уравнении |
= |
0 |
и |
= 0 получаем |
формулы для опре |
деления оптимальных подач или скоростей резания:
соответственно для станков с главным вращательным и возврат но-поступательным движением. Таким образом, система урав нений для определения режимов резания с учетом заданной точ ности и приблизительно минимальной себестоимости обработки принимает вид
(276)
k l SyyrVny + k2 v a 1= kb. )
Если не учитывать размерный износ инструмента^ то режимы резания определяются решением системы уравнений (когда де формации оказывают значительное влияние на точность обра
ботки)
(277)
k l s yУVny = kb.
2. РАСЧЕТЫ ТОЧНОСТНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ НЕКОТОРЫХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ
Точение и растачивание. При точении после подстановки в фор
мулы (6) — (8) силы резания в виде Р г = CztXz s yz получаем
зависимости для расчета подач с учетом заданной деформации:
у*
|
|
k E d f K |
|
|
|
(278) |
|
|
|
|
|
|
|
при |
консольном |
закреплении |
детали в патроне (6 = |
0,13 |
при |
|
Ру = |
0,5 Рг\ k = |
0,1 при Ру — Рг ) : |
|
|
|
|
|
|
kE dfROn |
|
|
(279) |
|
|
{*■•*+Ь Ь+ т |
|
|
|
||
|
( s ir +л т )] |
■“ } |
|
|
||
при обработке в центрах ( 6 = 1,9 при Ру — 0,5 Рг\ 6 = |
1,5 при |
|||||
Ру = |
Р*); |
|
|
|
|
|
S=VT? |
k\Edfдоп |
|
(280) |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
при закреплении |
детали в патроне и заднем центре ( 6 |= |
4,4 |
||||
и 62 = 4,8 при Ру — 0,5 Рг\ k\ = 3,5 и k2 = |
4,9 при Ру = |
Рг ) |
; |
|||
’-V T? { c3|A+ [/cyn+ 4 |
kEdfi |
|
|
|
||
0„.б + О,5Ул + Л.б+0,5Ул)] k ' Ed\ |
||||||
|
|
|
|
|
(281) |
при точении в центрах с неподвижным люнетом, установленным
по |
середине |
детали (6 = |
2,9 |
и k = 3,25 при Ру = 0,5 Pz\ k — |
= |
1,4 и ki = |
2 при Ру = |
Рг). |
При закреплении детали в патро |
не и центре для острых резцов k = 3,2 и k = 3,5, а для затупив шихся k = 2,4 и k = 3,4.
При растачивании отверстий режимы резания можно опре делять с учетом допускаемой конусности и овальности обраба тываемых отверстий или с учетом прогиба и упругих отжатий скалки /доп или Д/. Обозначая допустимую конусность 6Д0П при вылете шпинделя от I до I + а,\, получим
|
ZEJk, |
V |
kCztx |
где k = |
1,2 при Ру = 0,5 Pz\ k = 1,41 при Ру = Рг. |
120