Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
В 1907 г. Ф. Тейлор опубликовал зависимость стойкости Гот скорости резания V, ставшую классической (рис. 2.1, а) [31]:
Т=С/\», (2.1)
где С- константа; ц - коэффициент, зависящий от материала инструмента.
Наряду с формулой (2.1) широко используют экспоненциальные зависимости стойкости от скорости резания, а также зависимости температуры от скорости [21, 33]. H.A. Сафоновым в 1930-е годы была предложена зависимость стойкости резания в виде инверсионной функции (рис. 2.1, б, кривая /):
Т = еа~ь\
где а и Ь - эмпирические коэффициенты [1], е - основание натурального логарифма.
М.И. Клушин указал на существование единого закона постоянства стойкости инструмента, сущность которого заключается в том, что условия резания, соответствующие одинаковым температурам на режущих кромках инструментов, соответствуют одинаковым их стойкостям и наоборот. А.Д. Макаров сформулировал закон, в котором утверждалось, что для каждого сочетания обрабатываемого материала и инструмента оптимальной скорости резания при любой подаче соответствует постоянная оптималь-
АНАЛИЗ СТОЙКОСТНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ
25
T9MUH
\
\ \
Т.ман
70
60
50
О 200 JOO 400 JQ
D9MfMUH
Рис. 2.1. Зависимости стойкости от' скорости резания при точении заготовки из стали 60 резцом из J(j сплава ТТ20К9 с подачей 0,5 мм/об на ширину 4 мм (резание свободное) в логарифмических (а) и де- ( картовых (б) координатах: 7 и 2 - составляющие размерной стойкости; 3,4- минутная стойкость
V
\ /— I
\ /
\ I i J / Л
450 400 350 JOO 150 200 WO
WO
200 6)
JOo чоо
0,MjMUH
ная температура резания. Л.И. Белоусов установил, что температура резания увеличивается с увеличением предельной температуры впр материала обрабатываемой заготовки, безразмерного критерия Пекле Pe = aw I а, где а - толщина среза, м; v - скорость резания, м/с; <х = Х/рс- температуропроводность, м2/с; X - теплопроводность, Вт/(м • К); рс - удельная объемная теплоемкость, Дж/(м3 • К), и уменьшением холодящего эффекта BxJ1 резца; 0 = в^/ (Pe /BxJ1), где впр = впл - для чистых металлов; впр = 10ав / рс -для сплавов.
А.И. Кашириным и Ф.А. Барбашовым были введены единые для всех видов обработки резанием зависимости касательной составляющей
силы резания P2 = СРах~хЬ и стойкости T=C7 l(vmaxby) от скорости резания. При этом было отмечено, что характер работы режущей кромки инструментов при различных видах обработки не имеет принципиальных различий. Например, для оценки фрезерования не нужно проводить но-
26
ЗАВИСИМОСТИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
вые эксперименты, если известны параметры точения (толщина и ширина среза, скорость) и характеристики обрабатываемого материала. Это положение используют в методиках ускоренных испытаний, в частности при моделировании испытаний червячных фрез на токарном станке.
В настоящее время кривая (см. рис. 2.1, б, кривая 3) стойкости инструмента, имеющая полиэкстремальный характер в декартовых координатах, интерпретирована в виде степенных и экспоненциальных зависимостей для различных условий резания. По С. By, Д. Эрмеру, В. Хиллу,
r = Cr/v(*0+V), по В.В. Коняшову и В.П. Ксюниной,
Г = 7іе«(1-7і-АІп(у^) ши T = CTWb/^9
где Ст - коэффициент, учитывающий вид обрабатываемого материала; b0, Ь\ - эмпирические коэффициенты; T0 - стойкость, равная 100 мин; V0 - скорость резания, соответствующая T0. По М.И. Клушину,
T = 100 rvCv /[vV(7V -100) +100 С ], (2.2)
где Гу - стойкость, соответствующая экспериментальной скорости резания; Cv - коэффициент, учитывающий влияние скорости резания; ц, v, т - коэффициенты.
В ряде работ зависимости стойкости от скорости резания представлены посредством полиномов второй степени и математических рядов (см. рис. 2.1, б, кривая 3)\
T = а0+а} cosK + а2 cos2k + аъ cosЗк + ... + ^1 sin к + b2 sin2K + ... + ,
где а„ bj - коэффициенты ряда Фурье, определяемые из экспериментальной зависимости; к = 0; я/6; 2я/6; ...; 11я/6. При разложении в ряд сложно анализировать влияние* различных технологических параметров на стойкость, поэтому были предложены упрощенные зависимости, учитывающие: число обрабатываемых заготовок (A.M. Гильман, Л.А. Брахман)
Г = Сд/ут+1, (2.3)
где Сд - коэффициент, учитывающий размер партии заготовок;
АНАЛИЗ СТОЙКОСТНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ
27
многоинструментную наладку (Г.И. Темчин) T = CJ{ym+CITnp),
где Тпр - стойкость инструментов с учетом их числа;
переменные глубины резания, псдачи и длины рабочих ходов (М.А. Эстерзон)
T = C/(yKm),
где KmH = {^-K^qx) {\-K2q2) ~ коэффициент уменьшения скорости нарастания износа резца; qx и q2 - минимальные отношения к общему времени резания времени рабочего хода с постоянным направлением движения подачи и с постоянной глубиной резания и подачей соответственно; К\ и K2 - эмпирические коэффициенты.
В нормативах режимов резания для определения стойкости инструмента рекомендуется использовать зависимость, в которой наряду со скоростью учтены глубина резания и подача [20, 21]:
7 = Cr/(vm/V), (2.4)
где /и, X9 у - коэффициенты.
Разнообразные стойкостные зависимости и методы их определения появились в результате того, что на процесс резания воздействует множество факторов. Для выбора оптимальной скорости резания все чаще для диагностики рекомендуют использовать электромагнитное излучение, электронную эмиссию, акустоэлектрический эффект, фотон-электронные явления, атомные соотношения компонентов режущего инструмента, волновые напряжения др.
