6.1.2. Выбор рациональных скоростей резания

Количественной характеристикой обрабатываемости при точении принято считать скорость резания V_T, соответствующую определенному периоду стойкости Т.

Определять и сравнивать обрабатываемость металлов по скоро­сти резания V_T наиболее правильно при периоде стойкости, обеспе­чивающем наивысшую производительность общественного труда и наименьшую себестоимость обработки, т.е. при экономическом пе­риоде стойкости. Но один и тот же инструмент (например, резец) можно использовать в различных условиях производства. Следовательно, инструмент может иметь различные экономические периоды стойкости.

Теоретический анализ, выполненный А.Д. Макаровым, и проведенные большие экспериментальные исследования показали, что наиболее объективными и ценными для современного производ­ства характеристиками обрабатываемости применительно к чистовой обработке являются оптимальная скорость резания V_T и оптималь­ный поверхностный относительный износ h_о.п.о Указанные характери­стики обладают следующими преимуществами перед V_T:

1. оптимальная скорость резания V_о соответствует критической точке (точке минимума) на кривой h_о.п = f(V), в то время как V_T ни с какой критической точкой кривой Т = f(V) не связана;

2. оптимальным скоростям резания V_о при работе на различных подачах (для заданной пары инструмент–деталь) соответствует по­стоянная оптимальная температура резания, в то время как скоростям резания V_T для разных подач в общем случае не соответствуют по­стоянные температуры резания;

3. на основе ТЭДС, зафиксированной при оптимальной скорости резания V_о, можно осуществлять автоматические процессы обработки на оптимальных режимах. Автоматические процессы обработки резанием на основе сохра­нения постоянства ТЭДС, зафиксированной при V_T, найденной для одной из подач, не дают удовлетворительных результатов, так как одной и той же ТЭДС при работе на различных подачах соответству­ют различные периоды стойкости, различающиеся в ряде случаев в 2…5 раз;

4. скорости V_о, являющиеся оптимальными по интенсивности размерного износа, являются оптимальными и по шероховатости обработанной поверхности;

5. при работе на V_о обеспечиваются и другие лучшие (стабильные) характеристики (показатели) поверхностного слоя – наклеп, остаточные поверхностные напряжения, микроструктура поверхностного слоя и т.д.;

6. оптимальная скорость резания V_о и величина h_о.п.о не зависят от абсолютных величин износа резца h_з и h_r, принимаемых в качестве критерия затупления, а скорость V_T и период стойкости Т явля­ются функцией величины h_з. Например, при обработке стали 13Х14Н3В2ФР резцом Т14К8 для периода стойкости Т = 30 мин при изменении величины h_з на 0,3 мм, что считается критерием затупления, скорость резания изменяется в 1,67 раза (более чем в 1,5 раза). Независимость величин V_o и h_о.п.о от критерия затупления позволяет резко сократить продолжительность стойкостных исследований;

7. количественной характеристикой обрабатываемости металла принято считать скорость резания, соответствующую периоду стойкости Т = 60 мин, т.е. V_T60. Однако при обработке ряда материалов, особенно труднообрабатываемых, невозможно вообще получить период стойкости, равный 60 мин, при самом широком изменении скорости резания;

8. скорости V_T неудобны и при сравнении режущих свойств инструментальных (различных) материалов, так как эти скорости могут (для разных марок сплавов) соответствовать различным ветвям кривой Т = f(V);

9. в отличие от скорости V_o скорость V_T не раскрывает резервов повышения размерной стойкости инструмента.

вместе с тем обрабатываемость металлов резанием нельзя харак­теризовать только оптимальной скоростью резания V_o. При обработке различных металлов при одной и той же V_o интенсивность износа инструмента h_о может быть различной. Например, при обработке (чистовой) сплавов ЭИ437А и ЭП220 резцом ВК6М она различается почти в 50 раз.

Таким образом, для полного представления об обрабатываемости металлов резанием необходимо знать величину как оптимальной скорости резания, так и поверхностного относительного износа, наблюдаемого при этой скорости.

В нормативно-справочной литературе обрабатываемость оценивается в первую очередь интенсивностью затупления режущих инструментов и уровнем целесообразных скоростей резания V_T. Необходимо, однако, отметить, что скорость резания V_T как характеристика обра­батываемости имеет ряд недостатков: не известен предел допустимого снижения скоростей резания, проводимого в целях повышения периода стойкости; при сравнении режущих свойств различных инструментальных материа­лов в зависимости от уровня скорости V_T не всегда правильно можно оценить их относительную износо­стойкость; скорость V_T зависит от принятого критерия затупления. Эту характеристику невозможно использовать для автоматического регулирования процесса резания, так как разным комбинациям v, S, t будут соответство­вать резко отличающиеся периоды стойкости.

Основные недостатки, присущие скорости V_T, имеет и ско­рость V_э, поскольку она зависит от организационно-технических условий производства, модели станка, конструкции и способа заточки инструмента, разряда рабочего и др. Скорость V_э стабилизируется только для конкретных условий. Более перспективным с этих позиций является оптимальная скорость резания V_o, которая не бази­руется на абсолютных показателях. К сожалению, подробная систематизация уровней V_o и h_о.п для различных обрабатываемых материалов в настоя­щее время отсутствует. Это заставляет поль­зоваться в качестве основного показателя обрабатываемости значением V_T.

Допустимая скорость V_T, или обрабатываемость метал­ла с точки зрения уровня скоростей резания, определяется двумя характеристиками обрабатываемого металла. Это, во-первых, истирающая способность k_ист, во-вторых, степень нагрева рабочей части инструмента при снятии стружки, характеризуемая температурой резания , поскольку они связаны с двумя указанными особенностями, т.е. V_T = f(, k_ист).