Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

при обработке стали и чугуна. И, наоборот, при работе фасонным инструментом (резцом, протяжкой, зуборезным инструментом и т. д.), когда допустимый износ по задней грани инструмента весьма

малый показатель степени — . m

Однако необходимо подчеркнуть значительное усложнение зависимости Т—и при обработке высокопрочных материалов или при резании любых материалов в широком диапазоне скоростей резания, когда могут появляться и исчезать наросты и налипы на режущей кромке, меняется соотношение твердостей контактных поверхностей резания, стружки и инструмента, появляются и исчезают окисные пленки или развиваются химические реакции в зоне резания. В этом случае зависимость Т—v изменяется не монотонно: она может быть выражена экстремальной кривой с одним или большим числом экстремумов, как это показано на рис. 106.

185

Заслуживает большого внимания гипотеза проф. А. Д. Мака­ рова [59] об оптимальном режиме резания в связи с экстремаль­ ным изменением зависимости Т—v, вызванным немонотонным характером изменения износа инструмента от скорости резания. Утверждается, что наименьшей интенсивности износа твердосплав­ ного инструмента (его наибольшей стойкости Т п р ) при резании конструкционных материалов соответствует своя оптимальная

t), геометрии инструмента и других внешних условий. На этой

шероховатость, глубина и степень наклепа обработанной поверх­ ности. При оптимальной скорости резания и о п т обеспечивается меньшая себестоимость процесса резания [59].

Гипотеза А. Д. Макарова согласуется с физической природой процесса резания и дает возможность прогнозировать результаты процесса и автоматического управления им путем регулирования элементов режима резания (например, скорости резания) и реги­ страции зависимых от них факторов (например, температуры ре­ зания).

Однако положение усложняется, если в широком диапазоне изменения скорости резания v имеются не один, а несколько эк­ стремальных значений стойкости Т. При зависимости Т—v це­ лесообразно для работы с оптимальной скоростью резания ориен­

На многоинструментальных автоматических линиях желарельно работать в условиях, обеспечивающих большую стойкость режущего инструмента, близкую к вершине второго горба, опре­

186

снижается при обработке высокопрочных сталей и сплавов, умень­ шаясь иногда до Тпр = 20 мин и менее.

При наличии нескольких экстремумов в зависимости Т—v в широких пределах прибегают к более глубокому математическому описанию этой зависимости, пользуясь многочленами в виде различных тригонометрических полиномов. Наиболее удачным для решения уравнения Т = f (v) был признан тригонометриче­ ский полином, коэффициенты которого определяются по формуле Фурье

В последнее время в СССР и за рубежом все более внедряется инженерный стоимостный анализ (ИСА), снижающий на 15—25% себестоимость производственных операций. Подобный анализ имеет большое значение также при определении рациональной

' Г р а н о в с к и й Г. И. О методике исследования и назначения режимов резания на автоматических линиях. «Вестник машиностроения», 1963, № 10.

187

нормы стойкости (периода стойкости) режущего инструмента и соответствующей скорости резания v.

С уменьшением периода стойкости можно увеличивать скорость резания согласно формуле (133), но при этом учащаются переточки инструмента, а следовательно, и простои станка. При слишком

тате чего производительность будет снижаться. В этом легко

построенной по данным 1ГПЗ (рис. 107); прямая 1 показывает неизменное повышение Fup с увеличением vs при идеальных усло-

VS,CM2/MUH

Рис. 107. Производительность инструмента в зависи­ мости от vs

виях работы, когда отсутствуют потери, связанные со сменой за­ тупленного инструмента, а прямая 2 — фактическое изменение величины Fnp с учетом потерь на смену инструмента. Как видим, с увеличением vs производительность сначала растет до некоторого максимума, после чего начинает снижаться.

Так как стойкость инструмента является основным исходным параметром для расчета режима резания, уделяют большое вни­ мание вопросам оптимизации нормы стойкости, а тем самым и оп­ тимизации режима резания металлов.

Назначение режима резания — достаточно сложная инженер­ ная задача, при решении которой необходимо учитывать большой комплекс физических, экономических и организационных фак­ торов.

В зависимости от конкретных условий оптимальные нормы стойкости и соответствующие режимы резания рассчитываются на основе следующих показателей: наибольшей производительности станка; наименьшей себестоимости единицы изделия или операции; наименьшей стоимости единицы изделия (наименьших приведенных

188

затрат); наибольшей производительности общественного труда; наибольшей массы прибавочного труда (прибыли); наибольшей рентабельности.

Расчет стойкости, обеспечивающей наибольшую производи­ тельность. Производительность можно измерять различно в за­ висимости от характера операции. Например, при грубой обдирке производительность удобно определять количеством металла, срезаемого инструментом в единицу времени (в см3 /мин),

В этих формулах / — площадь среза в мм2 ; s — подача в мм/об; v — скорость резания в м/мин.

И, наконец, в серийном или массовом производстве технологи­ ческая производительность измеряется количеством деталей, об­

тали на станке, контролем и настройкой; t'CM — потери в минутах, связанные с установкой инструмента после переточки и отнесен­ ные к одной детали.

Обозначим через Т время работы инструмента до затупления со скоростью v\ tCM — потери в минутах, связанные со сменой

189