Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 260

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Уравнения (178) дают возможность определить Ь0 Е у где п — число опытов; в нашем примере п = 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 у * з

Ъ Ухз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(178а)

Необходимо добавить, что другие члены

уравнений

(178)

будут

равны

нулю

в силу

ортогональности

векторов х ъ

х2, х3

и Sxi

= о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно,

было

бы проще

не решать

уравнений

(177)—(178),

а воспользоваться

матрицами (х'х) и (х'х)~

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

О О О

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

О О О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

О О

 

 

 

 

 

0

4

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(*'*) - 1 =

 

 

 

 

 

 

 

X X :

о о

4

0

 

О

0 ^ - 0

 

 

 

 

 

о о

0

4

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

о

о

 

 

Согласно уравнениям (178а)

имеем

 

 

 

 

 

 

 

Ь0

=

1/6 2

+ у3

+ уъ +

г/8

+

г/9

+ г/1 0 );

 

 

 

 

 

6х =

1/4 (г/2

— г/з — #5

+ г / 8 ) ;

 

 

 

 

 

6 2

= 1/4 (—г/2

+ г/3

— г/5

+

уа);

 

 

 

 

 

Ь3

== 1/4 (—г/2

— г/3

+

уь

+ г/8).

 

 

 

Здесь индексы при у обозначают номера опытов (табл. 18). Подставляя в последние уравнения опытные значения у,

получили бы по данным

серии

№ 1 опытов для стойкости

резца

формулу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 п Г ^

4,228 — 0,94*! — 0,19х2

— 0,17х3 .

 

(179)

Формулу (179) необходимо расшифровать согласно уравне­

ниям (176), т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (In у — In 210)

 

 

2 (In v — 5,35)

 

1 =

2,685 Inv—

13,5;

In 210 — In 100 +

 

1

5,35 — 4,60

 

2 (Ins — In 0,5)

 

 

'ЛУ+'М +

 

 

 

 

 

Xo •—"

 

+

1

 

'

 

 

' 7 i

In0,5 — In 0,25

1 = 2

8 5 l n S

+ 2

2 (In t—

In 2,5)

+

1

2 (In t — 0,91)

- f

1 =

 

2,9In/ -

 

1,94.

ln2,5— In 1,25

0,91 — 0,22

 

 

Подставляя

значения

х ъ x2,

х3 в уравнение

(179),

получим

In Т =

16,745 — 2,5 In v — 0,55 In s

 

0,5 In t.

 

 

222


Следовательно,

e16,745

 

T = 72,5so,5¥,5 м и н -

(179a)

После статистического анализа результатов серии № 1 опытов, когда выявились слишком большие интервалы колебаний стой­ кости при 95% достоверности, были выполнены еще шесть опытов серии № 2 исследований (табл. 19). В результате всех 12 опытов была получена формула

 

 

 

 

е15.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т ~ p2,23s0,44;0.25 М И Н -

 

 

 

( I 8 0 )

 

Формула (180) мало отличается по коэффициентам от фор­

 

мулы

(179а),

но 95-процентные

доверительные

интервалы

зна­

 

чительно улучшились благодаря большему числу опытов. В общем

 

случае качеством и количеством экспериментальных

данных

 

определяются

надежность

и объективность

всех

практических

 

расчетов. При очень

малом

количестве

экспериментальных

дан­

 

ных невозможно с привлечением любых методов получить надежные

 

оценки

исследуемых

закономерностей.

 

 

 

 

 

 

 

Один из существенных

недостатков

метода

многофакторного

 

исследования — постоянство критерия

затупления

режущего ин­

 

струмента при разлииных режимах резания, изменяющихся под­

 

час в

значительных

пределах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видим, метод многофакторного анализа сокращает коли­

 

чество опытов, ускоряет и удешевляет исследование, хотя при

 

этом усложняется обработка экспериментальных данных. Метод

 

математико-статистического

анализа

эффективен

 

для процессов

 

плохо организованной системы, где изучаемые параметры

являются

 

случайными и независимыми переменными величинами (некор­

 

релированными). Процессы

резания

можно

отнести не к плохо \

организованной (диффузной), а к

сложноорганизованной

системе,

\

где действуют сложные физико-химико-механические связи, подчи-

|

няющиеся определенным, подчас трудноуловимым закономер- j ностям, которые невозможно вскрыть средствами математической j статистики. Независимые переменные (например, скорость реза­ ния, подача, глубина резания) в действительности являются сильно коррелированными величинами, закономерно связанными между собой. Подобные связи имеют физический характер; чтобы их выявить, необходимо достаточное количество эксперименталь­ ных данных и тем обеспечить надежность теоретических выводов

ипрактических расчетов.

Вэтом отношении однофакторный анализ имеет преимуще­ ство. Изучая в очередном порядке один параметр при закреплении всех других, изменяя их в больших пределах с малыми интерва­ лами, удается выявить закономерные связи, когда и экстремаль­ ные выпады являются часто не случайными явлениями, а физи-

223


чески обоснованными. Изучение их имеет большое познаватель­ ное значение, раскрывая физическую природу процесса резания.

Тщательные исследования зависимостей Т = f (v, t, s) показы­ вают, что степени относительной стойкости m, xv, yv при пара­ метрах v, t, s не являются постоянными, а могут быть функциями самих параметров. Чтобы выявить эти связи, необходимы экспе­ риментальные исследования в более широком плане, варьируя однофакторным методом значениями v, t, s в достаточном диапа­ зоне.

Таким образом были получены опытные данные для точения различных металлов, разработанные Научно-исследовательским бюро технических нормативов при Госплане СССР. Они приво­ дятся в табл. 19 для твердосплавных резцов согласно формуле

Тt "s"

Как видим, глубина резания t значительно меньше влияет на скорость резания в сравнении с подачей s. Но это справедливо

лишь тогда, когда

t >

s. Иначе имеет место обратная

закономер­

ность. В табл. 19 значения

постоянных Си

даны для

сталей

ав

=

= 75 кгс/мм2 и чугунов #5190. При других

величинах 0„

и

НВ

рекомендуются

следующие

поправочные

коэффициенты:

 

 

м =

75

для

сталей сгв <<75

кгс/мм2 ;

 

 

 

— —

 

 

 

 

 

" в

 

 

 

 

 

 

 

м

=

( - ^ " У ' 5

Д л я сталей а в > 7 5

кгс/мм2 ;

 

 

v

 

( 190

\1.25

 

 

 

 

 

^ м = \ ~ 7 й г )

для серых чугунов.

 

 

 

Эти поправочные коэффициенты весьма условны. Они могут быть использованы при обработке конструкционных сталей, но неприемлемы при резании труднообрабатываемых легированных сталей и сплавов. Это же можно сказать и о показателях степе­ ней при Т, i n s . В силу сложных физико-механических связей имеется значительный разброс экспериментальных точек, как это далее показано для сверления. Здесь уместны вероятностные ме­ тоды исследования.

При малом припуске на обработку, когда глубина резания невелика, целесообразно работать с большими подачами, приме­ няя резцы с дополнительной зачищающей режущей кромкой с углом в плане <р = 0°. В этом случае при наличии необходимой жесткости системы СПИД значительно повышается производитель­ ность инструмента и вместе с тем получается чистая обработан­ ная поверхность.

224


Таблица 19

Значения коэффициентов и показателей степеней в формуле (181)

 

 

 

Р е ж у щ и й

 

К о э ф ф и ц и е н т ы

 

 

 

 

и п о к а з а т е л и с т е п е н е й

О б р а б а т ы в а е м ы й

В и д

и н с т р у ­

 

 

 

 

м а т е р и а л

о б р а б о т к и .

мент

 

 

 

 

(твердый

 

 

 

m

 

 

 

cv

 

 

 

 

 

с п л а в )

 

 

 

 

 

 

273

 

0,20

 

 

 

 

Т5КЮ

227

0,15

0,35

0,2

 

 

 

 

221

 

0,45

 

 

 

Наружное

 

 

 

 

 

Конструк­

продольное

Т15К6

292

0,30

0,15

0,18

ционные

точение

стали

0"в =

 

 

 

 

 

 

= 75

кгс/мм2

 

Т15К6

292

0,15

0,30

0,18

 

 

 

 

 

Отрезка

Т5КЮ

47

0

0,80

0,20

Примечание

s^0,3 0

s s £

0,75

s >

0,75

t> s

 

 

Наружное

 

292

0,15

0,20

0,20

ssg

0,4

 

 

 

243

0,15

0,40

0,20

s>

0,4

 

 

продольное

 

 

324

0,40

0,20

0,28

^

s

Серый

чугун

точение

 

В Кб

324

0,20

0,40

0,28

t>

s

 

НВ

190

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Отрезка

 

68,5

0

0,40

0,20

 

 

 

 

 

317

0,15

0,20

0,20

t <

2,0

 

 

 

 

s s ;

0,4

Ковкий

чугун

Продольное

 

 

 

 

 

ВК8

 

 

 

 

 

 

НВ

150

точение

 

 

 

 

 

 

 

215

0,15

0,40

0,20

t>

2

 

 

 

 

48. СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МАТЕРИАЛА РЕЗЦА

Инструментальные материалы непрерывно совершенствуются: систематически повышаются их износостойкость и красностой­ кость, а тем самым и производительность режущих инструментов. В табл. 20 указаны основные этапы совершенствования режущего инструмента.

В машиностроении твердосплавные резцы все более вытесняют резцы из быстрорежущей стали; на некоторых заводах их удель­ ный вес составляет 80—90%. Из быстрорежущей стали изготов­ ляют в основном фасонные или нормальные резцы, которые по технологическим соображениям эксплуатируются со сравнительно

8 Л . М . В у л ь ф

225


небольшими скоростями резания, или другие инструменты более или менее сложной формы.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 20

 

Этапы развития инструментальных материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

У с л о в н ы й

Г о ды

I[нструментильные

м а т е р и а л ы

К р а с н о с т о й -

с к о р о с т н о й

к о е т ь в "С;

к о э ф ф и ц и е н т

 

 

 

 

 

 

1850

Инструментальная

углеродистая

225—270

0,08—0,10

 

сталь

 

 

 

 

 

 

1868

Инструментальная

малолегиро­

270—400

0,12—0,15

 

ванная сталь

 

 

 

 

 

1900

Быстрорежущая

сталь

 

560—600

0,25—0,30

1915

Литые сплавы

 

 

 

700

0,30—0,40

1928

Быстрорежущая

кобальтовая сталь

650—700

0,40—0,50

1928

Карбидовольфрамовые

твердые

800

0,80—1,20

 

сплавы

 

 

 

 

 

 

1931

Карбидотитановые

сплавы

 

900

1—2,0

1932

Карбидотитанотанталовые

сплавы

1000—1100

1,5—2,5

1948

Минералокерамика

 

 

1200

2,0—3,0

1955

Керметы

 

 

 

1100

1,5—2,5

1957

Эльбор

(боразон)

 

 

 

1500

1965

Алмазы

(синтетические)

 

750—850

 

Выгодность применения одних резцов сравнительно с другими

может заметно

изменяться при обработке различных материалов

и при разных

режимах резания. Твердосплавные резцы дают тем

большую производительность относительно быстрорежущих рез­ цов, чем тверже обрабатываемый материал. Более того, некоторые труднообрабатываемые материалы, например закаленные стали и чугуны, практически могут быть обработаны только твердо­ сплавными и минералокерамическими инструментами. Некото­ рые марки твердых сплавов, обладая повышенной циклической прочностью, например ТТ7К12, Т5КЮ, лучше работают в усло­

виях

резания

с низкочастотными

колебаниями

200—250 Гц

(рис. 114, а ) , между тем при точении в нормальных

условиях

резцы Т15К6

имели явное преимущество перед ВК8 и Т5КЮ

при

резании

конструкционных

сталей

средней

твердости

(рис. 114, б).

 

 

 

 

 

 

При обработке стали различными твердосплавными резцами

стойкость против истирания возрастает с увеличением

содержа­

ния

карбидов

титана

и уменьшением

количества

кобальта.

К сожалению,

при этом

возрастает

хрупкость, и

потому резцы

с большим содержанием карбидов титана, например Т30К4, рекомендуется применять лишь при отделочных операциях

226