Последовательность выбора факторов режима резания

Режимом резания называют совокупность глубины резания, подачи, скорости резания и периода стойкости инструмента. Рациональным режимом резания называют такой, который при выполнении всех требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой детали, обеспечивает при минимальной себестоимости операции максимально возможную для данной себестоимости производительность. При назначении режима резания для конкретной операции прежде всего возникает вопрос: что целесообразнее увеличивать - глубину резания зa счет уменьшения подачи, или наоборот; работать с большим сечением срезаемого слоя и меньшей скоростью резания или увеличивать скорость за счет уменьшения глубины резания и подачи. Решим указанную задачу поэтапно.

Выясним, что выгоднее увеличивать в первую очередь: глубину резания или подачу.

Рис. 1. Два варианта срезания припуска размером Н

Пусть при обтачивании валика длиной l (рис. 1) необходимо срезать припуск размером H. Произведем обработку при двух режимах резания. При первом режиме глубина резания t₁ = t будет равна припуску на обработку Н, а подача s₁ = s. При втором режиме глубина резания t_II = t/2 будет равна Н/2, а подача s_II = 2s.

При обоих режимах резания площадь сечения срезаемого слоя будет, одинаковой и равной ts. Производительность обработки можно характеризовать основным технологическим временем обработки t_o. Основным технологическим временем называют время, затраченное на непосредственное изменение геометрической формы и размеров обрабатываемой детали, являющееся целью данной операции. Если обработка ведется за один проход, то основное технологическое время

t_о = L/ns мин.

В формуле L - расчетная длина обработки в направлении движения подачи, равная сумме, состоящей из длины l обрабатываемой детали, пути t_вр врезания главного лезвия инструмента в срезаемый слой и пути l_п перебега, необходимого для выхода инструмента из соприкосновения с деталью, т. е. L = l + l_вр + l_п.

Чем меньше основное технологическое время, тем выше производительность обработки и наоборот. Определим основное технологическое время для обоих режимов:

для первого режима

t_0I = L/n_Is

для второго режима

t_0II = 2L/n_II2s

где числа оборотов детали при первом и втором режимах соответственно равны:

n_I = 1000v_I/D и n_II = 1000v_II/D

Скорости резания для первого и второго режима зависят от глубины резания и подачи и соответственно равны:

и

Для первого режима отношение глубины резания к подаче равно t/s, а для второго t/4s, Так как t/s >t/4s, то скорости резания v₁ > v_II и n_I > n_II. Поэтому основное технологическое время при первом режиме меньше, чем при втором. При работе со вторым режимом необходимо дополнительное время для возвращения резца в исходное положение перед осуществлением второго прохода. Таким образом, первый режим является более производительным, чем второй. Следовательно, глубину резания увеличивать целесообразнее, нежели подачу.

Выясним далее, что выгоднее в первую очередь увеличивать:подачу или скорость резания. Производительность обработки можно характеризовать количеством деталей Q, обрабатываемых за период стойкости Т инструмента. Без учета времени холостых ходов

Q = T/t_o шт.

Так как t_о = L/ns, то n = 1000v/D то Q =T1000vs/D.

Для конкретных условий операции дробь 1000T/DL постоянна. Обозначим ее через С. Тогда Q = Cvs, откуда следует, что наибольшему произведению vs соответствует наибольшее Q. Однако это не означает, что скорость резания и подача одинаково влияют на количество деталей, обрабатываемых за период стойкости инструмента. При постоянном периоде стойкости скорость резания и подача связаны зависимостью t^xvs^yvV = С_v и нельзя без изменения периода стойкости изменять, например, подачу, оставляя постоянной скорость резания, и наоборот.

Выразим число обрабатываемых за период стойкости деталей только через подачу. При t = const

v = С’_v/s^yv.

где С'_v = C_v/t^xv.

Тогда

Q = CC’_vs/s^yv = CC’_vs^1-yv = C₁s^1-yv.

Из выражения следует, что с увеличением подачи число деталей Q возрастает. Например, если y_v = 0,4, а подача увеличена в 2 раза, то количество обработанных деталей возрастет в 1,32 раза. Выразим число обрабатываемых за период стойкости деталей только через s. Так как

s = C’_v^1/yv/v^1/yv,

то

Q = C(C’_v)^1/yvv/v^1/yv.

Из выражения следует, что с увеличением скорости резания число деталей Q не возрастает, а уменьшается. При x_v = 0,4 и увеличении скорости резания в 2 раза количество обработанных деталей уменьшится на 60%. Таким образом, увеличивать подачу выгоднее, чем скорость резания.

На основании изложенного можно сформулировать основные положения о назначении рационального режима резания. Для повышения производительности при заданном периоде стойкости инструмента необходимо работать с возможно большей площадью селения срезаемого слоя t х s и соответствующей этому сечению скоростью резания. При выбранной площади сечения срезаемого слоя необходимо увеличивать глубину резания за счет уменьшения подачи.

Таким образом, при назначении режима резания:

1) задаются максимально возможной, технологически допустимой глубиной резания;

2) по выбранной глубине резания назначают максимальную, технологически допустимую подачу;

3) по выбранным глубине резания и подаче, задавшись определенной величиной периода стойкости инструмента, определяют допускаемую скорость резания.