4.3.10. Влияние различных факторов на скорость резания и стойкость инструмента

На скорость резания и стойкость инструмента оказывают существенное влияние следующие факторы:

• глубина резания и подача (сечение среза);

• геометрия инструмента;

• вид обработки и сечение резца;

• величина износа инструмента;

• обрабатываемый и инструментальный материалы;

• состояние поверхностного слоя обрабатываемой детали;

• СОТС и т.д.

С увеличением t и s возрастают силы резания и повышается количество выделяющегося тепла, а следовательно, при сохранении постоянной стойкости инструмента скорость резания должна быть уменьшена. Зависимость V = f(T, t, s) выражается формулой

V = C_v/T ^m t^xv s ^yv K_V, м/мин.

Многочисленные экспериментальные данные показывают, что при t > s показатели степени x_v <у_V; это объясняется тем, что с уве­личением t и s повышается температура резания, но увеличение t в большей мере оказывает влияние на улучшение теплоотвода, чем увеличение подачи. Если же t < s, то показатели степени х_V и у_V нужно поменять местами.

Стойкость инструмента при всех прочих равных условиях резания определяется износостойкостью материала режущей части. Поэтому влияние геометрических параметров на его износ в равной степени относится к периоду стойкости, а значит и к скорости резания. Так, уменьшение угла  приводит к уменьшению величины износа (за счет изменения соотношения между шириной и толщиной среза), стойкость при этом повышается.

Скорость резания при сохранении прежнего Т увеличивается.

С повышением заднего угла  снижается трение, но ухудшается теплоотвод и ослабляется режущий клин. Значение оптимального заднего угла _опт может быть определено по формуле

sin _опт = С/a^q,

где  = s sin , С и q зависят от обрабатываемого материала.

Передний угол  для разных обрабатываемых материалов раз­личный, т.е. зависит от свойств обрабатываемого материала детали и может быть определен по следующим формулам:

– для стали:

_опт = 18 – 0,7 НRс;

– для чугуна:

_опт = 17,8 – 0,066 НВ.

Обычно R изменяется в небольшом диапазоне от 0,5 мм до 2 мм. R < 0,5 мм обеспечивает, как правило, низкую Т, а при R > 2 мм возникают вибрации. При этом не следует забывать, что изменение R при­водит к изменению соотношения между толщиной и шириной среза. Значение оптимального радиуса R_опт может быть определено по формуле

R_опт = (8 – 10)s.

Влияние вида обработки сводится к следующему:

– при расточке скорость резания несколько ниже, чем при обычном точении и K_ = 0,9, так как расточной резец работает в бо­лее тяжелых условиях, чем проходной;

– при подрезке торца подрезные резцы работают в несколько луч­ших условиях, чем проходные, так как скорость при обработке к цен­тру снижается. Поправочный коэффициент при этом K_ = 1,04;

– при отрезке в особо тяжелых условиях работают отрезные резцы, поэтому K_ принимают равным 0,5…0,6.

С увеличением поперечного сечения стержня резца улучшается теплоотвод, что положительно сказывается на стойкости.

Самое сильное влияние на скорость резания оказывает обрабаты­ваемый материал, что проявляется через:

– твердость (выше твердость – ниже скорость резания);

– жаропрочность;

– склонность к адгезии;

– химическое сродство или инертность обрабатываемого мате­риала к материалу инструмента;

– истирающую способность, или абразивность;

– теплопроводность и т.д.

Если скорость резания может изменяться в зависимости от гео­метрии резца и ширины среза до 3 раз, от толщины среза до 5 раз, от мате­риала режущей части инструмента до 75 раз, то в зависимости от обрабатываемого материала – до 200 раз. Это значит, что при обработке, на­пример, закаленной стали или твердого чугуна скорость резания в 200 раз меньше, чем при обработке алюминия.

Поправочный коэффициент на материал инструмента – K_vи, а на обрабатываемый материал – K_vм .

Поверхностный слой детали также оказывает большое влияние на выбор скорости резания V. Например, кованные и литые детали имеют более твердый поверхностный слой, в связи с чем скорость резания по корке ниже, чем по детали без корки.

При определении допустимой скорости резания учитывается и износ инструмента. Если работа будет производиться до износа выше нормального, V должна быть уменьшена. Если же будет возможность работать до h_з = 1,5…2 мм (норма­тивный h_з = 0,8…1,5), то K_Vh = 1,33.

При применении СОТС скорость резания может быть повышена (в зависимости от вида и характера подвода СОТС в зону реза­ния) – K_vСОТС = 1…1,15.

Итак, обобщенная формула для выбора скорости резания V имеет следующий вид:

V = C_v /T ^mt ^xvs ^yvK_vмK_vиK_vK_vhK_сотс.

Значения С_V, х_V, у_V и поправочных коэффициентов приведены в соответствующей справочной литературе.

В каком же соотношении находятся V_э и V_o?

Почти всегда (в большинстве случаев) экономическая скорость резания выше V_о.

Эти скорости могут быть приняты одинаковыми при обработке:

• жаропрочных сплавов в любых условиях производства;

• закаленных сталей при любых условиях­ производства;

• некоторых марок жаропрочных сталей и титановых сплавов;

• любых материалов в условиях автоматизированного производ­ства.