12.2. Система резания, ее элементы и структура

Целью обработки материалов резанием является получение на детали поверхности с заданными характеристиками качества. Достижение этого результата сопровождается упругой и пластической деформацией срезаемого слоя и обработанной поверхности и изнашиванием контактных площадок режущего инстру-мента. Эти процессы совершаются одновременно, тесно связаны между собой и образуют единую систему, которая называется системой резания.

С развитием системно-структурного подхода к изучению различных объектов и явлений появилась необходимость выработать общее понятие системы. Каждая система состоит из множества элементов, имеющих между собой реальные связи. Природа элементов может быть различной, в частности, они могут являться процессами. Состояние системы в каждый момент времени характеризуется набором ряда переменных, а поведение системы – определенной последовательностью ее состояний во времени. Система обладает свойством относительной устойчивости, т.е. она сохраняется только в определенных границах изменений ее переменных.

Системе присуще свойство внутренней целостности, которое характеризуется ее автономностью. Вследствие своей относительной автономности любая система может рассматриваться как подсистема или элемент более широкой системы. Одновременно явления и объекты, рассматриваемые в рамках данной системы как нерасчлененные целые, при их изолированном изучении могут рассматриваться как системы иного уровня. Материальные системы характеризуются разной степенью активности взаимодействия их подсистем между собой. В любой системе возможны как взаимозависимость подсистем между собой, так и независимость их относительно друг друга.

Изучение систем осуществляется путем целенаправленного изменения внешних воздействий на входе и изучении реакций на выходе. В системе резания, как правило, рассматриваются параметры на входе (табл. 12.1) и выходе (табл. 12.2). Число параметров не ограничивается приведенными в таблицах.

Таблица 12.1

Параметры на входе (факторы состояния) системы резания

Элемент		Показатель
Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
Станок	С	Тип, модель Мощность Жесткость	– N JC
Приспособление	П	Тип, схема Жесткость	– Jи
Инструмент	И	Материал реж. части Конструкция Геометрия заточки Прочность и жесткость	Mи – , , , 1 Jи
Деталь	Д	Свойства материала Размеры и форма Припуск	M P 
Режим резания	Рж	Скорость резания Подача Глубина резания	V s t
Технологическая среда	Ср	Состав Способ подачи	– –

Таблица 12.2

Параметры на выходе (показатели функционирования) системы резания

Элемент		Показатель
Наименование	Обозна-чение	Наименование	Обозначение
Точность обработки	Тч	Квалитет Допуск	ТТ Т
Качество поверхности	Кп	Шероховатость Глубина наклепанного слоя и степень наклепа Остаточные напряжения Прижоги и микротрещины	Ra, Rz n, N + 
Период стойкости инструмента	Си	Интенсивность изнашивания Критерии затупления Время	I h T
Прочность режущих кромок инструмента	Пи	Допустимая сила резания Предел выносливости	P –1
Производительность	Пр	Число деталей, обработанных в единицу времени Площадь поверхности, обработанной в единицу времени	nД Fд
Экономичность	Эк	Себестоимость технологическая	Ст

Связь между переменными факторами состояния и параметрами функционирования можно рассматривать как «черный ящик» (рис. 12.3), параметры которого определяются совокупным действием кинематики процесса резания и физических явлений, вызванных этим процессом. Рассмотрим механизм функционирования системы резания более подробно.

Система резания представляет собой необходимую для обработки данной заготовки регулируемую технологическую систему, т.е. совокупность станка, инструментов, приспособлений, технологической среды, с одной стороны, и процесса резания – с другой. Процесс резания можно рассматривать как механизм системы регулирования, связывающий технологическую систему, и получающиеся в результате обработки технологические параметры детали. Связи между элементами процесса резания делятся на одно- и двухсторонние, когда оба элемента влияют друг на друга. В этом случае прямое воздействие первого элемента на второй вызывает его обратное воздействие, которое сможет ослабить прямое или резко усилить его. Связи могут быть непосредственными или косвенными, действующими посредством изменения ряда других закономерностей, связывающих два исследуемых параметра.

Рис. 12.3. Структурная схема обработки резанием

Связь параметров процесса резания достаточно сложная.

Развернутая схема системы резания с учетом взаимодействия между основными составляющими (табл. 12.3), характеризующими процесс резания, показана на рис. 12.4. Рассмотрим некоторые из этих составляющих.

Таблица 12.3