Скорость резания влияет на усилие резания, количество выделяющегося тепла, стойкость и износ режущего инструмента и другие показатели, характеризующие процесс резания.
Скорость резания при точении
где cv — коэффициент, характеризующий условия обработки (находят но таблицам); kv — общий поправочный коэффициент (находят по таблицам).
Значения показателя степени т для стойкости резца были приведены выше; показатели степени у глубины резания и подачи (xv и yv для различных условий обработки находят по таблицам.
Скорость резания зависит от ряда факторов, основными из которых являются: механические свойства обрабатываемого материала; свойства материала режущей части резца; стойкость режущего инструмента; подача; глубина резания; углы резца и охлаждение.
Из механических свойств обрабатываемого материала на режим резания более всего влияют предел прочности при растяжении и твердость. При повышении этих характеристик скорость резания (при постоянной стойкости резца) приходится снижать во избежание быстрого износа инструмента.
|
|
Влияние свойств материала режущей части резца на скорость резания учитывают поправочным коэффициентом, который для обработки чугуна и стали резцом с режущей частью из твердых сплавов ВК2 и ВКЗ принят за единицу. При обработке тех же материалов другими резцами значение этого коэффициента изменяется от 0,12—0,15 для резцов из углеродистой и низколегированной стали до 1,3—1,8 для резцов из твердых сплавов Т30К4 и Т60К6. Резцы из углеродистой, низколегированной и быстрорежущей стали целесообразнее применять при скоростях резания 10—15, 15—25 и 30—-100 м/мин соответственно, когда их стойкость больше, чем при повышенных скоростях.
Зависимость стойкости режущего инструмента от скорости резания также учитывается соответствующим поправочным коэффициентом. Обычно стойкость резца Т = 30 мин (при данной скорости резания) принята за единицу. При увеличении скорости резания стойкость резца будет меньше единицы; при уменьшении — больше единицы. Указанная зависимость обусловлена количеством тепла, выделяющегося в единицу времени: при больших скоростях резания тепла выделяется больше, что приводит к понижению режущих свойств инструмента, и наоборот. При заданной стойкости резца увеличение подачи и глубины резания приводят к уменьшению скорости резания.
На скорость резания в значительной мере влияют углы φ, γ и α. При постоянном режиме резания с увеличением угла φ увеличивается толщина среза и уменьшается его ширина, что приводит к сокращению длины главной режущей кромки резца, повышению на нее тепловой нагрузки, а следовательно, к снижению стойкости резца. Наоборот, уменьшение угла φ повышает стойкость резца. Так, при уменьшении угла φ с 90 до 30° при заданной стойкости резца скорость резания стали увеличивается почти в два раза.
|
|
При обработке мягких металлов увеличение угла γ до известных пределов повышает стойкость резца, так как уменьшает деформацию срезаемого слоя и силу резания. Это позволяет увеличить скорость резания. Материалы высокой твердости обрабатывают резцами с пластинками из твердых сплавов, имеющими отрицательный передний угол γ, что изменяет силовые условия работы резца и повышает его стойкость.
В процессе обработки резец и изделие охлаждают, понижая температуру резания и повышая стойкость инструмента. Это, следовательно, позволяет повысить скорость резания. Так, при черновой обработке стальных заготовок при охлаждении с интенсивностью 8—12 дм3/мин скорость резания увеличивается на 15—25%, при чистовой — на 5—8%.
Высокопроизводительное резание металлов. Учитывая влияние геометрических элементов режущей части резца на скорость резания, новаторы производства применяют высокопроизводительные методы резания, т. е. скоростное и силовое резание металлов. Так, изменением углов заточки достигают упрочнения режущей части резцов, улучшения отвода тепла от режущей кромки и повышения общей стойкости резца. Все это позволяет увеличить скорость резания.
Другой способ повышения производительности труда — увеличение подачи. Этот способ применил токарь-новатор В. А. Колесов. Для скоростного резания с большими подачами (метод силового резания) он сконструировал специальный резец (рис. 3.5.5, 6). При работе этим резцом производительность повышается за счет увеличения подачи с 0,1—0,6 до 1—3 мм/об (т. е. в 5—10 раз), а также совмещения чернового и чистового проходов путем уменьшения вспомогательного угла в плане φ1 с 10—15 до 0°. Резец с углом
φ 1 = 0 срезает с обрабатываемой поверхности неровности в виде гребешков, которые остаются после обточки детали обычным проходным резцом. В результате качество поверхности детали повышается.
Мощность резания
Зная скорость v и силу Рг , мощность резания Np (кВт) можно рассчитать по формуле
Иногда мощность резания определяют, исходя из крутящего момента и числа оборотов шпинделя по формуле
Практикой установлены следующие значения к. п. д. станков: токарных 0,80—0,90; сверлильных 0,85—0,90; фрезерных 0,80—0,90; строгальных 0,65—0,75; шлифовальных 0,80—0,85.