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

Положение постоянства оптимальной температуры резания для точек минимума интенсивности износа инструмента, установленное при точении, в настоящее время нашло полное подтверждение при растачивании, торцовом фрезеровании, сверлении, нарезании резьбы методом многократных проходов и зубофрезеровании чер­ вячными фрезами.

3. На основе термоэдс, зафиксированной при оптимальной скорости резания V0, можно наделено осуществлять автоматичес­ кое ведение процессов обработки на режимах, соответствующих максимуму размерной стойкости инструмента и точности обра­ ботки .

Автоматическое ведение процессов обработки резанием на основе сохранения постоянства величины термоэдс, зафиксирован­

ных подачах соответствуют различные периоды стойкости, отли­ чающиеся между собой на 200—500% [17].

4. Скорости резания V0, являющиеся оптимальными по ин­ тенсивности размерного износа и размерной стойкости инструмен­ та, являются оптимальными по высоте неровностей обработанной поверхности, глубине и степени наклепа и другим характеристи­ кам качества [18, 19].

Так как уровень скоростей резания Vr зависит от выбранного периода стойкости Т, то естественно, что скорости резания, яв­ ляющиеся оптимальными по качеству обработанной поверхности, в общем случае не будут совпадать со скоростями резания V т.

Наличие взаимосвязи между интенсивностью размерного изно­ са /г0п, с одной стороны, и высотой неровностей, показателями наклепа и другими качествами обработанной поверхности, с другой

Рис. 9.12. Влияние скорости резания на поверхностный относительный из­ нос при различных величинах радиального износа, принимаемых в качест­ ве критерия затупления. Сталь ЭИ736; резец Т14К8; t = 1,0 мм; s —

= 0,20 мм/об; о — /гг = 20 мкм; □ —/ir = 25 мкм; Д —Лг = 30 мкм

150

При изменении всего лишь на 0,10 мм абсолютной величины /г31 принимаемой в качестве критерия затупления, скорость резания изменяется в 1,67 раза. Независимость величин V0 и houo от критерия затупления позволяет резко сократить продолжитель­ ность опытов при исследовании обрабатываемости металлов и установлении режимов резания, так как здесь отпадает необхо­ димость проведения стойкостных опытов до полного затупления инструмента.

151

Рчс. 9.14. Влияние скорости резания на период стойкости при точении. Сталь ЭИ654; резец ВК6; t = 2 мм

6. Чаще всего количественной характеристикой обрабатывае­ мости металла при точении принято считать скорость резания V60, соответствующую 60-минутной стойкости резцов. Так как ука­ занный период стойкости для многих труднообрабатываемых материалов вообще невозможно получить при самом широком изменении скоростей резания, эта характеристика не может слу­ жить показателем обрабатываемости, тогда как оптимальные ско­

34м/мин.

7.Скорости резания VT неудобны для сравнения режущих свойств различных инструментальных материалов, так как эти

-скорости резания для разных марок твердого сплава могут соот­ ветствовать разным ветвям кривой hon = f (v) и по уровню ско­ ростей резания VT твердые сплавы могут располагаться в любой последовательности, определяемой выбранным периодом стойкости

Т (табл. 9.2).

Так, при Т — 70 мин твердый сплав ВК6 имеет преимущество

Т14К8, а при Т — 55 мин указанные твердые сплавы практически равноценны. Для твердого сплава ВК6 скорость резания V70 =

152

= 92 м/мин соответствует правой ветви кривой hon = f (v), а для твердого сплава Т14К8 скорость резания У70 = 57 м/мин соот­ ветствует левой ветви кривой hon = f (v).

Для резцов, оснащенных твердым сплавом Т14К8, повышение скорости резания от V70 до V0=164 м/мин приводит к снижению величины h0B и повышению размерной стойкости инструмента. Для резцов, оснащенных твердым сплавом ВК6, повышение ско­ рости резания против V70 = 92 м/мин приводит к монотонному повышению величины hou и снижению размерной стойкости ин­ струмента.

При оптимальных скоростях резания V0 сплавы ВК6 и Т14К8 по величине hono (т. е. величине поверхностного относительного износа, наблюдаемого при оптимальных скоростях резания) при­ мерно равноценны, но отличаются по уровню V0.

8 . В отличие o t V„ скорость резания V T не раскрывает резервов повышения размерной стойкости инструмента, а в ряде случаев использование VT приводит к выбору совершенно не рациональных

устанавливается при работе на относительно высоких скоростях резания, которым соответствуют периоды стойкости, значительно меньшие, чем Т,а скорость резания VT находится путем экстраполя­ ции зависимости Т — у на заданный период стойкости.

153

Табл и на 9.3

Повышение производительности обработки и размерной стойкости инструмента

В таблице 9.3 приведены данные о повышении технологической производительности обработки и размерной стойкости инструмен­ та, которое достигается при работе на оптимальных скоростях ре­ зания V0 по сравнению с нормативными скоростями резания VT.

Для составления полного представления об обрабатываемости металла резанием необходимо знать как величину оптимальной скорости резания V0) так и величину оптимального поверхностного износа hono, наблюдаемого при работе на этой скорости резания. Например (рис. 9.15), при чистовом точении сталей ЭИ654 и 40ХНМА резцом Т14К8 (t = 1 мм, s = 0,20 мм/об) оптимальные скорости V„ практически совпадают по величине. Но эти стали не имеют одинаковой обрабатываемости, так как поверхностный от­

154

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. М а к а р о в А. Д. Параметрические уравнения максимальной размерной стойкости инструмента для определения оптимальных режимов резания. ГОСИНТИ, № 6-63-446/78, М., 1963.

2. П у с т ы л ь н и к Е. И. Статистические методы анализа и обработ­ ки наблюдений. М., «Наука», 1968.

3. М а к а р о в А. Д. Износ и стойкость режущих инструментов.

М., «Машиностроение», 1966.

4. М а к а р о в А. Д. Разработка основ оптимального резания метал­ лов. Проспект ВДНХ СССР, Уфа, 1971.

5. М а к а р о в А. Д. Номограммы для выбора подач и скоростей ре­ зания с учетом чистоты обработки и интенсивности размерного износа рез­

обточки жаропрочных сплавов с учетом размерной стойкости резцов, чи( - тоты, производительности и себестоимости обработки. В сб.: «Обрабатывае­ мость жаропрочных и титановых сплавов». Труды Всесоюзной межвузоЕской конференции, Куйбышев, 1962.

10.М а к а р о в А. Д. Прибор для измерения радиального износа и температурного удлинения резца. «Станки и инструмент», 1956, № 5.

11.М а к а р о в А. Д., К р и в о ш е е в В. В. Размерный износ тор­

цовых фрез. ГОСИНТИ, № 6-65-260/85, М., 1965.

12. М а к а р о в А. Д. Ускоренный метод определения обрабатывае­ мости металлов и установления рациональных режимов резания. «Органи­ зация процессов обработки металлов резанием», вып. 13, ЦИТЭИН ГНТК

ние размерного износа резцов при чистовой расточке чугуна в условиях поддержания постоянной температуры резания. Тезисы докладов на сек­ ции «Теплофизика резания» конференции «Теплофизика технологических процессов», Тольятти, сентябрь, 1972.

15.3 о р и к т у е в В. Ц. Система автоматического регулирования процессом торцового точения и аналитический расчет этой системы с по­ мощью ЭЦВМ. В сб.: «Вопросы оптимизации процессов резания металлов». Труды УАИ, вып. 54, Уфа, 1973.

16.К у с т о в А. Н. Об эффективности точения жаропрочных мате­

сб.: «Высокопроизводительное резание в машиностроении», М., «Наука»,

15G

Г Л А В А X

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА И МАТЕРИАЛА ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВНЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ

В связи с тем, что обрабатываемость металлов оказывает значительное влияние на стоимость продукции, время освоения ее выпуска, объемы капитальных вложений и темпы производства, а полное определение обрабатываемости требует большого времени и материальных затрат, остро стоит задача разработки расчетных

исокращенных экспериментальных методов определения обраба­ тываемости металлов. Особенно важны расчетные методы в связи с тем, что обрабатываемость должна входить в состав оцениваемых

иучитываемых свойств в процессе разработки новых металлов и сплавов, которые создаются металлургами.

Впроизводственных условиях часто нельзя экспериментально определить рациональные условия обработки новых металлов до их запуска в производство. Между тем бывает необходимо за­ ранее, хотя бы в первом приближении, оценить или рассчитать рациональные условия и время обработки деталей, которые долж­ ны быть изготовлены из новых металлов. Требуемые приближенные данные о рациональных условиях обработки новых металлов могут быть определены либо путем сравнительной оценки по имеющимся данным об обрабатываемости ранее исследованных металлов, либо рассчитаны с помощью выявленных зависимостей характери­ стик обрабатываемости от физико-механических свойств металлов

и их химического состава с учетом технологии изготовления и микроструктуры.

Анализ расчетных методов определения обрабатываемости резанием

Первая попытка установить связь между обрабатываемостью и температурой резания была сделана в 1912—1914 гг. Я- Г. Уса­ чевым [11,который первым указал на важнее значение температуры резания для оценки обрабатываемости. Он установил, что темпе-

158

ратура, при которой разрушается режущая кромка, зависит не только от качества резца, но и от свойств обрабатываемого мате­ риала. Я- Г. Усачев указал на то, что теплопроводность и тепло­ емкость обрабатываемого материала должны влиять на условия отвода тепла при резании и, следовательно, на температуру реза­ ния.

Большой вклад в изучение обрабатываемости металлов внес С. Ф. Глебов [2], который обобщил результаты экспериментов, выполненных рядом исследователей, и на основе этого обобщения построил в координатах с логарифмическими шкалами прибли­ женные зависимости скорости и60 (при точении быстрорежущими резцами) от предела прочности ов и твердости НВ для углеродис­ тых и малолегированных сталей на основе феррита и чугунов с пластинчатым графитом. Он выразил искомые зависимости с погрешностью около 30% в той форме, которая до настоящего вре­ мени имеет наибольшее применение, а именно: при точении сталей

при точении чугунов с пластинчатым графитом

М. И. Клушин и Э. И. Фельдштейн показали [3, 4], что стой­ кость режущего инструмента, хотя и зависит от температуры реза­ ния, но при обработке сталей полностью ею не определяется.

Для объяснения отсутствия однозначной связи между, темпе; ратурой и обрабатываемостью различных металлов М. И. Клушин ввел [31 понятие об «истирающей способности» металлов, а Э. И. Фельдштейн разработал [41 метод экспериментального оп­ ределения коэффициента истирающей способности (К„с).

Относительная величина истирающей способности (Кис) оп­ ределялась Фельдштейном по уменьшению длины стержня диа­ метром 1,5 мм из быстрорежущей стали Р18 твердостью ЯЯС45 при трении о непрерывно обновляемую при помощи специального резца поверхность исследуемого металла в течение 1,2 мин с по- с-ояиной скоростью 6 м/мин и постоянным давлением 8,5 кГ/мм2. Влияние температуры резания оценивалось по величине скорости резания V-> при температуре 450°С. В качестве характеристики обрабатываемости служила скорость резания veo, которая опре­ делялась методом торцевого точения. Проведенные исследования позволили установить зависимость для расчета скоростей резания

Для сталей на основе феррита, а также для чугунов с плас­ тинчатым графитом и медных сплавов фактические величины

15.9