книги из ГПНТБ / Макаров, А. Д. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов учебное пособие

Рис. 8.14. Влияние радиуса закругления першины резца на температуру резания и интенсивность износа резца при работе с различными скоростями резания. Жаропрочный сплав ЭИ437БУ; резец ВК6М

Рис. 8.15. Влияние диаметра заготовки при точении на температуру резания и размерную стойкость инструмента (длину пути резания) в случае работы на различных скоростях резания. ЖаО°прочиый сплав ЭИ437 БУ; резец В К6М

©р (приближением или удалением температуры резания от опти­ мальной температуры) [2—19] (рис. 8.13—8.16).

Приведенные данные показывают, что в теории резания ме­ таллов установлен новый закон, названный законом постоянства оптимальной температуры резания, состоящий в том, что опти­ мальная температура резания (контакта) для заданной пары ин­ струмент— деталь инвариантна по отношению к выбору элемен-

'‘130

ГЛАВА IX

НАУЧНОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНА ПОСТОЯНСТВА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ

Параметрические уравнения максимальной размерной стойкости

Взаимосвязь между оптимальной скоростью резания v0 и подачей, а также между величиной оптимального поверхностного износа hono и подачей может быть выражена параметрическими уравнениями максимальной размерной стойкости инструмента [1]

При нахождении параметров эмпирической формулы (9.1) используется способ наименьших квадратов [2,31, основанный на том, что из данного множества формул вида (9.1) наилучшим образом изображающей найденные значения считается та, для которой сумма квадратов отклонений найденных значений от вычисленных является наименьшей.

Q

Приведем формулу v0 = — к линейному виду s '

133

i - I

Сумма М является функцией двух переменных а и Ь. Мини­ мальное значение сумма М принимает при тех значениях а и 6, при которых обращаются в нуль частные производные этой функции по каждой переменной, т. е. когда

Определив коэффициенты а я b в уравнении (9.2), находим затем интерполяционную формулу

Таким же образом определяется зависимость

h°п° = sx,. •

Для точения стали XI8H9T резцами ВК.6 при /=0,5 мм получе­ ны, например, следующие параметрические уравнения максималь­ ной размерной стойкости:

=1Г37

а для точения стали ЭИ654 резцами ВК8 при t = 1 мм —

v o = ~ ^ 2 Г М1м и н <

(=9.6)

Кпо = ‘jtjs MKMjlQPсм2.

Втаблице 9.1 приведены данные о постоянных коэффициентах

ипоказателях степени в параметрических' уравнениях максималь­ ной размерной стойкости при обработке некоторых материалов.

Ш

Т а б ли ц а 9. 1

Постоянные коэффициенты и показатели степени в параметрических уравнениях максимальной размерной стойкости при точении некоторых материалов

Известно, что при заданной глубине резания выбор режима резания начинается с назначения максимальной технологически

допустимой подачи.

Для каждой выбранной подачи по уравнениям (9.1) может быть найдена оптимальная скорость резания и величина оптималь­ ного поверхностного относительного износа. При различных со­ четаниях подач и скоростей резания, удовлетворяющих указанным уравнениям, обеспечиваются постоянство оптимальной темпера­ туры резания, наименьшая (для выбранной подачи) величина по­ верхностного относительного износа, максимальная размерная стойкость инструмента и точность обработки.

Важно отметить, что как снижение, так и повышение скорос­ тей резания по сравнению с оптимальными приводит к значитель­ ному повышению интенсивности износа и снижению размерной стойкости икс-;р^ мсгла.

Например, иолуторакратиое повышение скоростей резания пс сравнению с оптимальными при точении стали Х18Н9Т резцами Т30К4 на подачах 0,1—0,15 мм/об приводит к более чем двад­ цатикратному снижению размерной стойкости, а уменьшение

Использование параметрических уравнений максимальной раз­ мерной стойкости во многих случаях позволяет существенно по­

па раметры процесса резания при точении жаропрочного сплава ЭП220 резцом ВК6М

136

высить размерную стойкость инструмента (в 1,15—3,34 раза) при одновременном повышении производительности обработки (в 1,17—2,57 раза) и снизить себестоимость изготовления деталей (в 1,19—2,56 раза) по сравнению с нормативными данными [4].

Следует отметить, что особенно высокая эффективность работы на оптимальных скоростях резания V0 достигается при обработке труднообрабатываемых жаропрочных материалов. Для этих мате­ риалов экономическая скорость резания Уэ практически совпа­ дает со скоростью V0, а скорость VMn, соответствующая макси­ мальной производительности труда на данном рабочем месте, от­ личается от скорости V0 всего лишь на 14—16%, т. е. меньше чем на одну скоростную ступень станка (рис. 9.1).

Номограммы для выбора оптимальных сочетаний подач и скоростей резания

Для облегчения практического использования возможностей быстрого подбора оптимальных режимов в производственных усло­ виях разработаны специальные номограммы [5, 3], в основе ко-

137

торых лежат параметрические уравнения максимальной размер­ ной стойкости, данные о высоте неровностей обработанной поверх­ ности при оптимальных сочетаниях v и s и экономические расчеты

(рис. 9.2—9.5).

Номограммы позволяют по заданной высоте неровностей об­ работанной поверхности и принятой величине радиуса сопряжения задних поверхностей резца определить максимально допустимую величину подачи sK. Работа на подачах s > sKне обеспечит тре­ буемой чистоты обработки, а на подачах s < sK нерациональна, так как снижает производительность труда, повышает себестои­ мость обработки и поверхностный относительный износ (т. е. снижает точность обработки), а также увеличивает расход ин­ струмента.

Для определения требуемых скоростей резания по найденной или принятой подаче на номограммах нанесены линии V0 и \Д (иногда наносят и линии VM„).

Линия V0 соответствует таким сочетаниям подач и скоростей резания, при которых в зоне резания создается оптимальная температура и обеспечивается минимальный поверхностный от­ носительный износ, определяемый линией Аопп.

138

hon,

Рис. 9.4. Номограмма для выбора режимов резания при

Линия Уэ соответствует сочетаниям подач и скоростей ре зания, при которых обеспечивается минимальная себестоимость обработки. Поверхностный относительный износ получается более интенсивным и определяется линией honB.

Линия Умп соответствует сочетаниям подач и скоростей реза­ ния, обеспечивающим наивысшую производительность труда на данном рабочем месте, но при этом /г0пмп будет наибольшим.

Повышение скорости резания от V0 до Уэ приводит к повыше­ нию технологической производительности от П0 до Пэ и сниже­ нию себестоимости обработки от А0 до Аэ. Поверхностный отно­ сительный износ при этом повышается от hoao до h0n3, следо­ вательно, размерная стойкость инструмента и'точность обработки снижаются.

Наиболее целесообразный диапазон изменения скоростей реза­ ния заключен между линиями V0 и Уэ. При V > Уэ понижает­ ся точность обработки, повышается себестоимость и за счет рез­ кого возрастания расхода инструмента несколько повышается технологическая производительность труда на данном рабочем месте.

139