63. Экономическая стойкость резания. Скоростное резание металлов. Резание с большими подачами.

Машинное время может быть уменьшено за счет увеличения подачи S или числа оборотов n (v_рез).

Сокращение t_{маш(осн)} вследствие значительного увеличения S принято называть – силовым резанием, вследствие увеличения V – скоростным резанием.

Для стойкости режущего инструмента (времени работы до определенной величины износа) выгоднее увеличивать подачу, т.к. увеличение подачи оказывает меньшее влияние на нагрев, следовательно и на износ инструмента, чем увеличение скорости резания.

Но увеличение подачи имеет определенные пределы, т.к. при этом:

1. – увеличиваются силы, действующие на систему СПИД, что приводит к возрастанию термодинамической нагрузки на единицу длины режущей кромки инструмента;

- при недостаточной прочности режущей кромки увеличение сил может вызвать ее разрушение и преждевременный вывод инструмента из строя;

- увеличенные силы могут вызвать искажение формы обработанной поверхности (овальность, эллиптичность, выпуклость, и др.) и

- способствовать повышенному износу деталей системы.

2. ухудшается чистота (микрогеометрия) обработанной поверхности, а потому с некоторой величины подачи обработанная поверхность не будет отвечать техническим условиям на нее.

3. увеличатся степень и глубина упрочнения обработанной поверхности, что не всегда целесообразно.

В связи с этим, уменьшение машинного времени t_{маш(осн)} после установления максимально допустимой подачи можно достичь увеличением n (v_рез).

Увеличение v_рез (начиная с 50 м/мин) приводит к уменьшению сил, возникающих при резании, к улучшению чистоты (микрогеометрии) обработанной поверхности и уменьшению упрочнения.

Но, высокие скорости резания V_рез увеличивают путь трения (износа) за одинаковое время и резко повышают тепловыделение и температуру нагрева поверхностей контакта резца с заготовкой и стружкой, что снижает твердость материала резца, а, следовательно, уменьшают стойкость резца.

Поэтому для работы на высоких V_рез необходимо иметь инструмент, режущая часть оторого сделана из достаточно износотеплостойкого материала, например твердого сплава или керамики.

Но, режущий инструмент должен обладать и достаточной прочностью режущей кромки. Твердые сплавы и керамические материалы, обладая высокой твердостью и теплоизносостойкостью, очень хрупки и плохо переносят ударную нагрузку, нагрузку на изгиб и срез.

Для упрочнения режущей кромки у этих резцов принимают (часто) отрицательные передние углы γ.

При чистовой обработке углеродистых сталей резцом с пластинкой из твердого сплава – S = 0,1 мм/об, t = 0,5 мм, V_рез достигают – 2600 м/мин и выше. При чистовой обработке чугунов резцом с керамической пластинкой V_рез–3 780 м/мин. При обработке алюминиевых сплавов – 5 000 м/мин. и выше.

Скоростное резание (с тв. сплавной пластинкой) обеспечивает 8 -9 кл. шероховатости (2.5 – 1.25 мкм) обрабатываемой поверхности, позволяет обрабатывать закаленные стали, уменьшает удельный расход мощности на резание и уменьшение себестоимости обработки.

Широко распространено скоростное резание не только при точении, но и при фрезеровании, сверлении, резьбонарезании, развертывании, зенкеровании и др. видах обработки на многорезцовых станках, автоматах и полуавтоматах.

В частности, скоростное фрезерование характеризуется увеличением V_рез при обработке сталей до - 350 м/мин, чугуна - до 450 м/мин, цвет. металлов - до 2000 м/мин при небольших подачах на зуб фрезы S_z :

0.05 – 0,12мм/зуб – при обработке сталей,

0,3 – 0,8 мм/зуб – чугуна и цвет. металлов.

Силовое фрезерование характеризуется большими подачами на зуб фрезы S_z больше 1 мм.

Как скоростное, так и силовое фрезерование выполняется фрезами, оснащенными твердосплавными или керамическими пластинами.

Силовое и скоростное резание вызывают повышенные требования к станку, инструменту, приспособлениям и технике безопасности.

Экономическая стойкость инструмента.

Период стойкости и способствующая ему скорость резания должна устанавливаться с учетом высокой производительности наименьшей себестоимостью обработки. Расход инструмента,

затраты на его переточку и переналадку влияют на себестоимость детали. При больших глубинах резания и малых скоростях резания уменьшается производительность, а при малых глубинах резания (высоких скоростях) резко возрастают расход инструмента и затраты времени на его переточку и переналадку. В обоих случаях работа не экономична. Следует выбирать глубины резания такими, чтобы затраты на инструмент, его переточку и переналадку были минимальными. Такое значение стойкости называют экономической точностью Т_ЭК, которая зависит от конкретных условий эксплуатации инструмента. Чем организованней работа предприятия (цеха), тем меньше затраты на инструмент и его эксплуатацию. Поэтому Т_ЭК должна устанавливаться для каждого цеха, завода. Т_ЭК = 30-120 мин. Чем дороже инструмент, сложнее его профиль и больше затраты времени на восстановление его режущих свойств и замену, тем больше должна быть экономическая стойкость.