Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
2.4. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗАНИЯ
В своем труде «Об искусстве резания металлов» Ф. Тэйлор впервые поставил перед технологом три важнейших вопроса: «Какие глубина, подача и скорость резания должны использоваться при резании металлов?» [31].
Эти вопросы, развитые в более поздних работах, формулируются так: «Какие скорость резания, сечение стружки и геометрические параметры инструмента должны быть выбраны?» Несмотря на кажущуюся простоту этих вопросов, ответить на них оказалось очень сложно. Тэйлор полагал, что в основном это удастся сделать в течение шести месяцев, но и спустя 26 лет он не смог до конца на них ответить. Ответ на эти вопросы в каждом случае означает решение сложнейшей математической задачи, которая, как установил Тэйлор, включает двенадцать независимых переменных. Их сочетание, как отмечалось в п. 1.3, дает астрономическое число вариантов взаимодействия.
В настоящее время наилучший способ обработки выбирают по общим показателям, выражающим экономическую и технологическую сущность процесса: производительность, мощность, качество и себестоимость обработки. Максимальный съем материала можно обеспечить несколькими способами.
1. Силовое резание, т.е. срезание припуска с максимальными подачей и толщиной среза (протягивание, продольное точение по методу Колесова, тангенциальное точение). Наиболее эффективными являются способы с компенсацией сил резания, например продольное точение многолезвийной гребенкой или охватывающей многорезцовой головкой, протягивание.
2. Скоростное резание - срезание припуска с максимально допустимой скоростью резания, достигающей при точении и фрезеровании 20 м/с, при шлифовании - 60 ... 100 м/с.
3. Резание с максимальной производительностью. Критерий «производительность процесса резания» - 1000 SV впервые введен В.А. Криво-уховым в 1931 г. при исследовании износостойкости режущего инструмента. В дальнейшем критерий был представлен в виде произведения толщины среза на скорость резания aw и назван А.О. Этин разрешающей способностью. Разрешающая способность пригодна для сравнения способов одного вида обработки, но дает ошибки для различных видов. Например, при сравнении протягивания (a = 10"5 м, v = 0,5 м/с, aw = 5 • 10~5 м2/с), шлифования (а = 10~5 м, V = 30 м/с, aw = 10"4 м2/с) и точения (а = 5 • 10"4 м. V = 2,5 м/с, aw= 1,25-10~3 м2/с) выясняется, что протягивание менее эф-
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗАНИЯ
43
фективно, чем точение и шлифование. В действительности при обработке заготовок со сложными поверхностями протягивание является наиболее производительным способом. Это указывает на субъективность использования критерия aw. Кроме того, разрешающая способность не учитывает многократное возрастание удельной силы резания с уменьшением толщины среза, поэтому даже в пределах одного вида обработки разброс характеристик способов может быть значительным.
4. Критерий обрабатываемости наряду с разрешающей способностью довольно широко используют для сравнения режимов обработки. Под обрабатываемостью понимают совокупность нескольких факторов, основным из которых является скорость резания, допустимая по стойкости. Наряду со скоростью резания сопоставляются силы резания, мощность, качество обработанной поверхности и характер стружки. Обрабатываемость какого-либо материала сравнивается с эталонной, равной единице для стали 45.
В настоящее время разработаны методы определения режимов резания, в которых учитываются механические и теплофизические свойства материалов заготовки и инструмента, влияние на них температуры. Расчетные методы сценки обрабатываемости получили название теории подобия.
5. В качестве физического критерия оптимизации режимов по скорости резания используется температура резания. Одни исследователи (А.Д. Макаров) утверждают, что оптимальная скорость резания соответствует температуре провала пластичности обрабатываемого металла, другие (Л.И. Белоусов), что средняя температура всей зоны резания Эср = = О,430пр, где 0пр - температура плавления чистых металлов, а для сплавов температура выше линии солидус. Сложное взаимодействие всех факторов в процессе резания отрицает доминирующее влияние температуры на изнашивание инструмента.
6. Энергетический критерий все чаще используют для сравнительной оценки эффективности способов. При оценке производительности различных способов на этапах технологического процесса и всего процесса в целом были введены понятия абсолютной производительности как мощности, используемой на формообразование и другие необходимые операции рабочего цикла; производительности резания как удельной энергии металлосьема (см. рис. 1.8); производительности формообразования как площади поверхности при постоянной глубине резания, снятой в единицу времени; штучной производительности.
44
ЗАВИСИМОСТИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
Трудность определения абсолютной производительности способствовала разработке других показателей производительности, в первую очередь производительности резания. Согласно последней работа А резания состоит из работ деформирования Аа срезаемого слоя и трения Атп и A73 соответственно по передней и задней поверхностям инструмента. При известной касательной составляющей F1 силы резания работа резания А = F(W. Удельная работа (Дж/мм3)
