70. Основные пути повышения эффективности методов обработки резаньем

Процессы металлообработки отличаются сравнительно низкой энергоемкостью по сравнению с известными методами физ.-хим., электро-физ. И др.

Процессы резанья практически не заменимы при создании новых узлов машин и агрегатов.

Основные пути экономии материалов и энергии при обработке резаньем:

- сбор и первичная обработка стружки - собирание по марке металла;

- выбор и назначение оптимальных режимов резанья (скорость, подача, марки инструментального материала, геометрия режущей части, СОЖ);

- создание новых инструментальных материалов с улучшенными служебными свойствами;

- уменьшение расхода энергии на станках и транспортных системах – оптимальная загрузка станков, принудительное отключение станков при длительной холостой работе;

- разработка новых конструкций режущих инструментов, полная утилизация иношенного инструмента.

Обработка резаньем подвергается эконом., физ. и технич. оптимизации.

Экономическая оптимизация – обеспечение необходимого качества при минимизации расходов.

Техническая оптимизация – достижение необходимой точности с оптимальной интенсивностью износа инструмента; оптимальный режим стружкообразования, её завивание, ломание и удаление из зоны резанья.

Физическая оптимизация – повышение усталостной прочности, износостойкости, твёрдости и т.д.

71.Рациональные режимы резания, принцип расчета, экспериментальные методы определения.

При расчете режимов резания следует придерживаться определенного порядка. Сначала устанавливается глубина резания t, подачаS, определяется скорость резания V и сила резания Р, по которой рассчитывается потребная мощность станка. При черновом и чистовом обтачивании и растачивании аналитически рассчитанный припуск первоначально определяет величину глубины резания t, мм. Для поверхностей, определение припусков, для которых выполнено по опытно-статистическим данным, при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности станка величина t также принимается равной припуску на обработку; при чистовом точении припуск снимается за два и более проходов. На каждом последующем проходе глубина резания устанавливается меньше, чем на предшествующем. При параметрах шероховатости обработанной поверхности до R_a = 3,2 мкм включительно t = 0,5–2 мм; при R_a і 0,8 мкм t = 0,1–0,4 мм. Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении, а также при растачивании определяется по эмпирической формуле

,где  – коэффициент, учитывающий условия резания; Т – период стойкости резца, мин; S – подача, мм/об;  – корректирующий коэффициент;  – показатели степени. Значения  ,  приведены в литературе 

Для проверки реализации V_p на выбранном станке определяется расчетная частота вращения шпинделя n_р, об/мин:

,                                                                                                                    

где d – диаметр заготовки до обработки.

По принятому значению n_ст определяется фактическая скорость резания V_ф, м/мин: ,                                                                                                                  

В дальнейших расчетах используются только n_ст и V_ф.

Главной составляющей силы резания является тангенциальная сила Р_z, Н (помимо радиальной Р_yи осевой Р_x) по которой рассчитывается мощность, необходимая для снятия стружки. Расчетным путем Р_z определяется по формуле

.                                                                                         

Постоянная С_Р и показатели степени x, y, n для каждой из составляющих силу резания приведены в [1, 15 и др.]. Поправочный коэффициент k_Р представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих условия резания:

.                                                                                                 

Численные значения коэффициентов приведены в табл.

Осевая сила Р_x (сила подачи) и радиальная Р_y определяются через Р_z по формулам

,                                                                                                         

.                                                                                                         

Осевая сила сравнивается по паспорту станка с наибольшей допускаемой механизмом подачи и в случае ревышения последней, требует повторного расчета режимов резания.

Эффективная мощность резания N_э, кВт определяется по формуле

  .                                                                                                              

Затем определяется потребная мощность на шпинделе станка:

,                                                                                                                         

где  – КПД станка.

Для выводов об эффективности рассчитанных режимов для принятого станка устанавливается коэффициент его использования по мощности:

,                                                                                                                     

где  – мощность главного электродвигателя станка (по паспорту), кВт.

Величина коэффициента  не должна превышать единицы. Наиболее рациональное значение  =0,85–0,9.

В случае отклонения  от рациональной величины, необходимо вновь рассчитать режимы резания, скорректировав при этом параметры S, t, T, тип станка и др.

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом.

При массовом производстве определяется норма штучного времени:

.