4.3.6. Влияние скорости (температуры) резания на характеристики размерной стойкости. Зависимость стойкость–скорость (т–V)

При изменении скорости резания в широком диапазоне для различных процессов обработки резанием при обработке деталей из различных материалов инструментами из быстрорежущих сталей и твердых сплавов зависимость Т = f (V) носит или экстремальный, или монотонно убывающий характер. Зависимость длины пути резания от скорости l = f(V) носит экстремальный характер (l = V · Т).

Положение точек максимума на кривых l = f(V) зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала и материала инструмента, сечения среза и других условий резания. При повышении режущих свойств инструментальных материалов наблюдается повышение оптимальных скоростей резания, соответствующих максимуму пройденного инструментом пути резания или минимуму инт

Рис. 108. График зависимости стойкость–скорость

енсивности износа инструмента. При экстремальной зависимости размерной стойкости инструмента от скорости резания зависимость периода стойкости от скорости резания Т = f(V) может носить как экстремальный, так и монотонно убывающий характер (рис. 108). Максимум размерной стойкости инструмента Т_м и общей стойкости наблюдается при разных скоростях резания, а следовательно, и температурах в зоне резания. Для определения оптимальной скорости резания V_о, соответствующей максимуму пути резания, надо первую производную пути по скорости резания приравнять к нулю:

l = ТV = f(V);

= T + V = 0,

откуда,

V = V_о = – T/ .

Так как V_о и Т являются положительными величинами, то равенство может наблюдаться при отрицательном значении , что возможно лишь для ниспадающей ветви кривой. Следовательно, оптимальная скорость резания соответствует правой ниспадающей ветви кривой T = f(V). Поэтому всегда справедливо неравенство V_м <V_о, где V_м – скорость резания, соответствующая максимуму периода стойкости инструмента Т_м.

Даже в тех случаях, когда период стойкости Т_м, наблюдаемый при V_м, выше периода стойкости Т_о, – наблюдаемого при более высокой оптимальной скорости резания V_о, работа на скорости V_М по сравнению со скоростью V_о является нерациональной, так как это привело бы к снижению производительности обработки, размерной стойкости инструмента и ухудшению качества обрабатываемой по­верхности.

Оптимальные скорости резания могут быть выявлены на основе обычных испытаний по кривым Т = f(V), при исследовании интенсивности размерного износа инструмента по кривым h_о.л = f(V) и h_о.п = f(V), а также при исследовании интенсивности износа с помощью радиоактивных изотопов. Главным фактором, обуславливающим экстремальный характер зависимостей l = f(V) и h_о.п = f(V), является рост температуры контактных поверхностей и изменение характера износа.

Построив зависимости Т–V в двойной логарифмической сет­ке координат, можно определить величину оптимальной скорости резания путем проведения касательной к кривой Т–V, проходящей под углом 45° к осям Т и V. Касательную ОК мож­но назвать линией постоянной размерной стойкости, так как для любой ее точки l = соnst l (l = VТ). Зависимость Т = f(V) для правой ветви может быть выражена формулой

V = C_v/T^m,

где С_V – постоянная величина, зависящая от обрабатываемого и инструментального материалов, t, s и прочих условий; Т – стойкость инструмента, в минутах; m – показатель относительной стойкости, m = a/b = tg .

При  = 45° m = 1, т.е. V_о = C/T ¹, а С = V – Т ¹ при l_max.

Для любой точки линии MN l_m = V_m T_m (см. рис. 108). Если MN ближе к оси ординат, то V_m T_m меньше. Несмотря на то, что Т_m >Т_о, l_o > l_m. Поэтому V_о – это тот предел, до которого можно снижать скорость резания в целях повышения точности и производительности обработки.

Показатель относительной стойкости т характеризует степень изменения скорости резания с изменением стойкости резца. Он опре­деляется опытным путем и зависит от материала детали и инструмен­та, толщины среза, вида и условий обработки. Чем ниже износостой­кость режущей части инструмента и тяжелее условия резания, вызы­вающие повышение тепловыделения, тем меньше т.

Для быстрорежущих инструментов т << 0,125.

Для твердосплавных инструментов т << 0,2.

Для минералокерамических инструментов т >> 0,5.