6.3.2. Аналитический расчет оптимальных режимов резания

Выбор инструментального материала, геометрических параметров режущей части инструмента и глубины резания производится так же, как и при назначении режимов резания, – табличным методом.

Далее производится выбор подачи из следующих ограничивающих факторов:

– величина шероховатости обработанной поверхности (подача выбирается табличным способом s₁);

– прочность пластины твердого сплава (табличным способом s₂);

– прочность механизма подачи станка (табличным способом s₃);

– жесткость детали (выбирается с учетом способа крепления);

– прочность державки резца. Резец можно считать балкой, защемленной одним концом и нагруженной на другом тремя силами –Р_z, Р_у, Р_х, – создающими сложное напряженно-деформированное состояние в державке резца. Однако, как показывает анализ, с достаточной для практики точностью прочность резца может быть рассчитана по силе Р_z. Итак,

M_изг = P_z l, a [M_изг] = W [_изг],

где W – момент сопротивления;

[_изг] – допускаемое напряжение на изгиб. Для прямоугольного сечения

W = BH²/6;

для круглого сечения

W = D³/32;

– жесткость державки резца. Под действием сил резания державка резца деформируется, и в результате отклонения вершины резца от первоначального положения возникают погрешности. Стрелка прогиба f при черновом точении равна 0,1 мм, при получистовом и чистовом точении f = 0,03...0,05 мм; момент инерции для круглого сечения J = D⁴/64, для квадратного J = BH³/32.

Далее производится расчет скорости резания V_рез. Скорость резания ограничивает или материал резца, или мощность станка. Скорость резания из условия полного использования режущих свойств инструмента

V = , м/мин.

По скорости можно определить число оборотов п. Для станков со ступенчатым рядом оборотов п может находиться между какими-то соседними числами оборотов п_х, так что число оборотов корректируется по станку, а чтобы стойкость резца сохранялась неизменной, производится коррекция подачи. Для любой заданной подачи мы можем определить п_х, при котором полностью используются режущие свойства резца.

Скорость резания можно найти исходя из мощности станка:

– мощность резания

N_p = P_zV/60 · 75 · 1,36, квт,

где P_z (кгс), V (м/мин);

– мощность электродвигателя

N_дв = N_р/ = P_zV/60 · 102,

где  – КПД станка.

Отсюда

V = N_дв 60 · 102/P_z.

Наименьшую из этих скоростей и назначают. После этого подача и скорость корректируются применительно к станку.

Затем подсчитывается машинное время:

t_маш = L · i/n s_о,

где L – длина обрабатываемой поверхности; i – число проходов; L = у + l + у₁; у = t ctg  – величина врезания; у₁ – величина перебега; у₁ = 1…3 мм; l – длина обработанной поверхности.

6.4. Контрольные вопросы и задания

1. Что такое обрабатываемость материалов резанием?

2. Перечислите основные параметры обрабатываемости.

3. Каков порядок выбора рациональных скоростей резания?

4. Перечислите способы определения обрабатываемости.

5. Назовите методы улучшения обрабатываемости.

6. Назовите особенности обрабатываемости резанием различных материалов.

7. Каков порядок выбора и каково назначение оптимальных геометрических параметров режущего инструмента?

8. Каков порядок назначения оптимальных режимов резания различными методами?

9. В чем особенности табличного метода?

10. В чем особенности аналитического расчета оптимальных режимов резания?