Аналитический метод определения рационального режима резания основан на определении глубины резания t, подачи S и скорости резания u по таким ограничениям, как прочность механизмов станка, прочность и жесткость инструмента и заготовки, шероховатость обработанной поверхности. Метод осуществляется в следующей последовательности: 1) выбор марки инструментального материала и геометрии режущего лезвия инструмента; 2) определение глубины резания; 3) определение допускаемой подачи; 4) определение скорости резания.
Рассмотрим реализацию метода на примере токарной обработки.
1. Выбор марки инструментального материала и геометрии лезвия резца производится в зависимости от свойств обрабатываемого материала, вида и характера обработки и требуемой шероховатости поверхности детали по справочникам.
2. Глубина резания чаще всего определяется как полуразность диаметров в среднем машиностроении, а в тяжелом – как общий припуск, снимаемый за несколько проходов.
3. При определении наибольшей технологически допускаемой подачи учитываются: а) прочность механизма подачи станка; б) прочность резца; в) жесткость резца; г) прочность изделия; д) жесткость изделия; е) шероховатость обработанной поверхности.
Подача, допускаемая прочностью механизма подачи станка.
В механизме подачи станка слабым звеном является шестерня, сцепляющаяся с рейкой, прикрепленной к станине станка.
Расчетное условие:
, где Рx – осевая составляющая силы резания;
Qдоп.шест. – усилие, допускаемое механизмом подачи станка (шестерней).
Qдоп.шест. выбирается из паспорта станка. Поскольку скорость неизвестна, то в формулу подставляется поправочный коэффициент на скорость kux. И тогда
. Отсюда
.
Подача, допускаемая прочностью резца (рис.28.1):
Расчетное условие:
,где Миз – изгибающий момент от силы Рz;
[Миз] - допускаемый изгибающий момент.,
где W – момент сопротивления резца изгибу,
или,
Отсюда.
Подача, допускаемая жесткостью резца.
Рассчитывается из условия максимально допускаемой стрелы прогиба резца под действием силе резания Рz.
;, или ,
где - момент инерции;[f] = 0,1 мм – при черновом точении;[f] = 0,05 мм – при чистовом точении.
Тогда .
Подача, допускаемая прочностью заготовки (рис. 28.2).
Этот расчет производится для особо тонких деталей (L/d >10).
Расчетное условие:
,где - изгибающий момент в опасном сечении от действия силы Рy;
- допускаемый изгибающий момент;
k – коэффициент, учитывающий способ закрепления обрабатываемой заготовки на станке;
Тогда.
Подача, допускаемая жесткостью изделия (рис. 28.3).
Этот расчет производится при отношениях . Подача определяется из условия максимально допустимой стрелы прогиба:
;,
где k – коэффициент, учитывающий способ закрепления заготовки на станке.
.
Тогда .
Подача, допускаемая шероховатостью обработанной поверхности детали.
Расчетное условие:.для острозаточенного резца
;для резца с радиусом при вершине
.
Из полученных шести значений подач выбирается наименьшее и согласовывается с паспортом станка. Эта подача So будет являться наибольшей технологически допускаемой подачей.