Номограммы для выбора режимов резания

Для быстрого определения наивыгоднейших сочетаний подач
и скоростей резания, обеспечивающих наименьшие интенсивность из­носа инструмента или себестоимость обработки, а также для опреде­ления износов h _о.п.ои h _о.п.з разрабатываются специальные номограммы (рис. 114). В основе номограмм лежат параметрические уравнения максимальной размерной стойкости инструмента, полученные на основании стойкостных и температурных испытаний, результаты исследования высоты неровностей обраба­тываемой поверхности при оптимальных сочетаниях s и V и эконо­мические расчеты.

 

Рис. 114. Номограмма для определения подач
и скоростей резания при точении (t = соnst)

Номограмма позволяет по заданной высоте неровностей и приня­той величине радиуса R при вершине резца определить максимально допустимую подачу s _max. Работа на подачах s > s _max не обеспечит требуе­мой высоты неровностей, а на подачах s < s _max нерациональна, так как снижает производительность труда, повышает себестоимость обработ­ки и поверхностный относительный износ h _о.п.о (т.е. снижает точность обработки), а также увеличивает расход инструмента.

Для определения требуемых скоростей резания по найденной по­даче на номограмме нанесены линии V _ои V _э. Линия V _осоответствует таким сочетаниям подач и скоростей резания, при которых в зоне ре­зания создается оптимальная температура и обеспечивается
мини­мальный поверхностный относительный износ, определяемый линией h _о.п.о. При работе на оптимальных скоростях резания V _o
достигается наибольшая размерная стойкость инструмента и наименьшая по­грешность обработки, вызываемая износом инструмента. Линия V _эсоответствует сочетаниям подач и скоростей резания, при которых обеспечивается наименьшая себестоимость обработки
и наи­большая производительность общественного труда. Поверхностный относи­тельный износ при этом получается более интенсивным и определя­ется линией h _о.п.з.

Повышение скорости резания от V _o до V _эувеличивает техноло­гическую производительность от П_о до П_эи снижает себестоимость обработки от А _одо А _э. Поверхностный относительный износ при этом возрастает от h _о.п.одо h _о.п.з; следовательно, размерная стойкость
и точность обработки снижаются.

Работа на скоростях резания ниже V _оснижает производитель­ность обработки и повышает ее себестоимость. Точность обработки и размерная стойкость инструмента при этом снижаются, а расход ин­струмента, отнесенный к одной детали, повышается. Работа на скоро­стях больших (выше V _э)повышает поверхностный относительный износ, а также себестоимость обработки и снижает производитель­ность общественного труда при некотором повышении технологиче­ской производительности труда на данном рабочем месте за счет рез­кого возрастания расхода инструмента.

Целесообразный диапазон изменения скоростей резания на номо­грамме заключен между линиями V _ои V _э. Скорости резания по ли­нии V _о следует выбирать при повышенных требованиях к точности обработки деталей, а также при эксплуатации инструмента на многорезцовых и автоматизированных станках. В остальных случаях скорость резания нужно выбирать по линии V _э. По полученной скорости резания и диаметру детали находят n. Номограммы одинаково удобны для рабочего и конструктора, технолога и нормировщика, так как они позволяют увязать выбор ре­жимов обработки с параметрами шероховатости, точностью, произ­водительностью, себестоимостью обработки.

4.3.12. Характер изнашивания и средние величины
максимально допустимого износа инструментов

Токарные резцы с пластинками твердых сплавов при обработке сталей и чугуна изнашиваются как по задней, так и по передней поверхности. Чаще всего максимальную ширину площадка износа имеет у вершины резца или на переходной задней поверхности, т.е.
в месте резца с наихудшими условиями теплоотвода. Допустимая величина линейного износа h задней поверхности при обработке: стали – 0,8…1 мм; чугуна с подачей £ 0,3 мм/об. – 1,4…1,7 мм; чугуна
с подачей > 0,3 мм/об. – 0,8…1 мм.

Винтовые сверла при обработке сталей изнашиваются по передней и задним поверхностям. Изнашивание перемычки считается ненормальным; оно происходит или в результате неправильной заточки сверла, или из-за недостаточной твердости инструментального мате­риала после термообработки. Износ задней поверхности вдоль главного лезвия неравномерен: ширина площадки износа непрерывно возрастает по мере удаления от перемычки сверла. В отличие от резцов лунка износа вдоль всего главного лезвия не образуется. Она возникает у уголка сверла в том месте, где главное лезвие переходит во вспомо­гательное. Изнашиванию также подвергается вспомогательная задняя поверхность (фаска), на которой появляются штрихи износа у уголка сверла. Допустимая величина износа h сверл из быстрорежущих сталей при диаметре до 20 мм равна 0,6…0,8 мм и при диаметре свыше 20 мм равна 0,8…1 мм. При обработке чугуна передняя поверхность сверла не изнашивается. Износ задней поверхности «соединяется» с износом фаски, что приводит к скруглению уголка сверла. Поэтому лимитирующим износом является скругление h _у уголка. Допустимая величина износа h _у сверл из быстрорежущих сталей при работе без СОТС при диаметре до 20 мм равна 0,5…0,8 мм и при диаметре свыше 20 мм равна 0,8…1,2 мм.

Метчики при обработке как сталей, так и чугуна изнашиваются только по задней поверхности. Максимальный износ сосредоточивается в месте перехода главного лезвия во вспомогательное. Допустимая величина износа h машинных метчиков при обработке сталей равна 0,125 d _o и чугуна – 0,07 d _о.

Цилиндрические осевые, концевые и дисковые фрезы изнашиваются только по задней поверхности. Площадка износа задней поверхности расположена вдоль рабочего участка лезвия (рис. 115), постепенно увеличиваясь по ширине от входящей точки лезвия к выходящей. До­пустимые величины износов h задней поверхности осевых фрез из быстрорежущих сталей при черновой обработке сталей равны 0,4…0,6 мм, а при чистовой – 0,15…0,25 мм и при черновой обработке чугуна равны 0,5…0,8 мм, а при чистовой – 0,2…0,3 мм.

 

Рис. 115. Схема износа цилиндрической фрезы

Изнашивание торцовых фрез подобно изнашиванию резцов (рис. 116). Фрезы из быстрорежущих сталей и с пластинками твердых сплавов при обработке сталей и чугуна изнашиваются по задней и передней поверхностям. Фрезы из быстрорежущих сталей при обработке чугуна изнашиваются только по задней поверхности. Допустимые износы h фрез из быстрорежущих сталей при черновой обработке сталей и чугуна равны 1,5…2 мм, а при чистовой обработке – 0,3…0,5 мм; фрез с пластинками твердых сплавов при обработке сталей – 1…1,2 мм и при обработке чугуна – 1,5…2 мм. Протяжки изнашиваются только по задней поверхности (рис. 117). С ростом ширины площадки износа одновременно растет радиус округления клина. Ширина площадки износа вдоль главного лезвия в общем случае неодинакова. Наибольшая ширина наблюдается у краев стружкоделительных канавок и в точках пересечения глав­ного лезвия со вспомогательными. Допустимая ширина h _з пло­щадки износа при обработке сталей и чугуна у шпоночных и шлицевых протяжек равна 0,3…0,4 мм, а у круглых протяжек – 0,2…0,3 мм. Более объективным показателем изнашивания является округле­ние зубьев протяжки. При достижении радиусом округления определенного значения резко уве­личивается шероховатость обработанной поверхности, а на лезвиях

 

Рис. 116. Схема износа торцовой фрезы	Рис. 117. Схема износа протяжки

протяжки появляются следы выкрашивания. При протягивании деталей с 5-м классом чи­стоты обработанной поверхности предельные величины радиуса округления составляют r = 0,02 мм при подъемах зубьев 0,01…0,02 мм и r= 0,03…0,04 мм при подъемах зубьев 0,05…0,3 мм.

Использование радиуса округления как критерия износа в производственных условиях связано с труд­ностями вследствие сложности измерения допусти­мой величины r.

Превышение максимально допустимой величины износа резко сокращает число переточек, допускае­мых инструментом. Последнее приводит к возрас­танию себестоимости операции, выполняемой ин­струментом, поскольку в сумме затрат, определяю­щих себестоимость операции, доля расходов, свя­занных с эксплуатацией инструмента, велика. Поэтому соблюдение в производственных условиях допусти­мых норм износа является основой рациональной эксплуатации инструмента.

4.4. Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите требования, предъявляемые к инструментальным мате­риалам.

2. Дайте общую классификацию инструментальных материалов, их маркировки и применения.

3. Каковы причины напряжения в инструменте и износа инструмента?

4. Какова физическая сущность изнашивания инструментов?

5. Что такое стойкость режущих инструментов?

6. Начертите график износа за время работы инструмента.

7. Что такое период стойкости инструмента?

8. Каковы критерии износа-затупления инструмента?

9. Покажите зависимость «скорость резания – стойкость инструмента».

10. Дайте определение положения о постоянстве оптимальной температуры резания.

11. Дайте определение экономической скорости резания и скорости резания, соответствующей максимальной производительности на данном рабочем месте.

12. Как различные факторы влияют на скорость резания и стойкость инструмента?

 

Глава 5
Влияние условий резания
на качество поверхностного слоя обработанной детали

5.1. Понятие о поверхностном слое,
возникающем при резании

В результате обработки резанием вследствие пластической
деформации тонкий поверхностный слой детали толщиной 0,2…1,0 мм приобретает новые свойства, имеющие значительные отличия от обрабатываемой поверхности и внутренних свойств заготовки. Качество детали после обработки резанием прежде всего опреде­ляется:

– точностью размеров;

– геометрическими параметрами качества – шероховатостью, граностью, бочкообразностью, корсетностью и т.д.;

– физическими параметрами – глубиной и степенью наклепа, микро­структурой, остаточными поверхностными напряжениями, дисло­кационной структурой и т.д.

Установлено, что разрушение материала деталей в процессе эксплуатации машин обычно начинается с поверхности. В процессе механической обработки в поверхностном слое появляются остаточные напряжения, разрывы металла, микротрещины, которые при различных условиях эксплуатации могут привести к росту величины трещин и последующему разрушению. Обеспечение высокой усталостной и длительной прочности, термоусталости, износоустойчивости, коррозионной стойкости и других эксплуатационных требований к деталям ГТД может быть достигнуто и технологическими методами, т.е. назначением соответствующих режимов резания. Поэтому технологу нужно знать особенности образования поверхностного слоя и уметь управлять процессом резания для обеспечения наиболее благоприятных параметров качества поверхностного слоя.

5.2. Основные параметры, определяющие качество
поверхностного слоя