Параметры технологического процесса. резания К основным параметрам режима резания относятся скорость главного движения резания, скорость подачи и глубина резания.
Скорость главного движения резания или скорость резания определяется максимальной линейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента. Эта скорость выражается в м с. Если главное движение резания вращательное, как при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании, то скорость резания будет определяться линейной скоростью главного движения наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки - максимальной линейной скоростью главного движения. v щD 2 2.1 где D - максимальный диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, определяющий положение наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки, м щ - угловая скорость, рад с. Выразив угловую скорость щ через частоту вращения шпинделя станка, получим v рnD 2.2 При строгании и протягивании скорость резания v определяется скоростью перемещения строгального резца и протяжки в процессе резания относительно заготовки.
При хонинговании и суперфинишировании скорость резания определяется с учетом осевого перемещения см. рис. 1.4, е, ж инструмента.
Скорость резания оказывает наибольшее влияние на производительность процесса, стойкость инструмента и качество обработанной поверхности. Подача инструмента определяется ее скоростью vs. В технологических расчетах параметров режима при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании используется понятие подачи на один оборот заготовки So и выражается в мм об. Подача на оборот численно соответствует перемещению инструмента за время одного оборота So vs n 2.3 При строгании подача определяется на ход резца.
При шлифовании подача может указываться на ход или двойной ход инструмента. Подача на зуб при фрезеровании определяется числом зубьев Z инструмента и подачей на оборот Sz So Z 2.4 Глубина резания А определяется расстоянием по нормали от обработанной поверхности заготовки до обрабатываемой, мм. Глубину резания задают на каждый рабочий ход инструмента.
При точении цилиндрической поверхности глубину резания определяют как полуразность диаметров до г после обработки h Dur - d 2 2.5 где d - диаметр обработанной поверхности заготовки, мм. Величина подачи и глубина резания определяют производительность процесса и оказывают большое влияние на качество обрабатываемой поверхности. К технологическим параметрам процесса относятся геометрия режущего инструмента, силы резания, производительность обработки и стойкость инструмента.
Геометрические параметры режущего инструмента определяются углами, образуемыми пересечением поверхностей лезвия, а также положением поверхностей режущих лезвий относительно обрабатываемой поверхности и направлением главного движения. Указанные параметры идентичны для различных видов инструмента, что позволяет рассмотреть их на примере резца, используемого при точении. Углы резца по передним и задним поверхностям измеряют в определенных координатных плоскостях.
На рис.10 изображены координатные плоскости при точении, а на рис. 2.1, б углы резца в статике. Главный передний угол г - угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания главный задний угол б - угол между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания угол заострения в - угол между передней и задней поверхностями. Из принципа построения углов следует, что б в г р 2. Угол наклона режущей кромки X - угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью.
Углы в плане главный угол в плане ц - угол в основной плоскости между следом плоскости резания и направлением продольной подачи вспомо- гательный угол в плане ц - угол в основной плоскости между вспомогательной режущей кромкой и обработанной поверхностью. Рис. 10 Геометрические парамеры токарного резца а - координатные плоскости б - углы резца в статике 1 - плоскость резания Рп 2 - рабочая плоскость Рs 3 - главная несущая плоскость Рt 4 - основная плоскость Pv Геометрические параметры режущего инструмента оказывают существенное влияние на усилие резания, качество поверхности и износ инструмента. Так, с увеличением угла у инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента.
Наличие угла а снижает трение инструмента о поверхность резания, уменьшая его износ, но чрезмерное его увеличение ослабляет режущую кромку, способствуя ее разрушению при ударных нагрузках.
Силы резания Р представляют собой силы, действующие на режущий инструмент в процессе упругопластической деформации и разрушения срезаемой стружки. Силы резания приводят к вершине лезвия или к точке режущей кромки и раскладывают по координатным осям прямоугольной системы координат xyz рис.11 . В этой системе координат ось z направлена по скорости главного движения и ее положительное направление соответствует направлению действия обрабатываемого материала на инструмент.
Ось у направлена по радиусу окружности главного движения вершины. Ее положительное направление также соответствует направлению действия металла на инструмент. Направление оси х выбирается из условия образования правой системы координат. Значение усилия резания определяется несколькими факторами. Оно растет с увеличением глубины h резания и скорости подачи s сечения срезаемой стружки, скорости резания н, снижением переднего угла г режущего инструмента. Поэтому расчет усилия резания производится по эмпирическим формулам, установленным для каждого способа обработки см. справочники по обработке резанием. Например, для строгания эта формула имеет вид Р СphXpsYpXn где коэффициенты Ср, Хр, Yp, n характеризуют материал заготовки, резца и вид обработки.
Мощность процесса резания определяется скалярным произведением N Pve 2.6 Выразив это произведение через проекции по координатным осям, получим N Pz vz Pyvy Pxvx 2.7 где vx, vy, vz - проекции на оси координат скорости движения точки приложения равнодействующей сил резания.
В практических расчетах используется приближенная зависимость N Pzv. Это упрощение обусловлено тем, что составляющие Ру и Рх полной силы резания малы по сравнению с Р2, а скорость подачи относительно скорости резания составляет всего 1 - 0,1 . Рис. 11 Схема действия сил резания на режущую кромку инструмента в точке, имеющую максимальную скорость перемещения не, при обработке а - точением б - сверлением в - фрезерованием г - строганием д- протягиванием е - хонингованием ж - суперфинишированием.
Производительность обработки при резании определяется числом деталей, изготовляемых в единицу времени Q Тт. Время изготовления одной детали равно Тт Тд Тт Ткп, где То - машинное время обработки, затрачиваемое на процесс резания, определяется для каждого технологического способа Тт - время подвода и отвода инструмента при обработке одной детали Гвсп - вспомогательное время установки и настройки инструмента. Таким образом, производительность обработки резанием в первую очередь определяется машинным временем То. При токарной обработке, мин То La nsoh, где L - расчетная длина хода резца, мм а - величина припуска на обработку, мм. Отношение a h характеризует требуемое число проходов инструмента при обработке с глубиной резания И. Поэтому наибольшая производительность будет при обработке с глубиной резания h а, наибольшей подачей s0 и максимальной скоростью резания.
Однако при увеличениипроизводительности снижается качесто поверхности и повышается износ инструмента.
Поэтому при обработке резанием решается задача по установлению максимально допустимой производительности при сохранении требуемого качества поверхности и стойкости инструмента. Глава 4 Коррозионное растрескивание. 1