Влияние элементов процесса резания на шероховатость обработанной поверхности.

При обработке заготовок резанием на их поверхности возникают микронеровности. Шероховатость, измеренная в направлении движения подачи (поперечная шероховатость), обычно больше шероховатости, измеренной в направлении главного движения режущего инструмента (продольная шероховатость). На шероховатость обработанной поверхности влияет множество факторов.

1) Прежде всего она зависит от метода обработки. Каждому методу обработки свойствен определенный диапазон высоты микронеровностей, форма и схема расположения штрихов от режущего инструмента на обрабатываемой поверхности, определяемые кинематикой движения инструмента относительно заготовки (параллельные, кругообразные, пересекающиеся, по спирали).

2) Режимы резания влияют на шероховатость поверхности.

При скорости резания 20 – 25 м/мин высота микронеровностей достигает наибольшего значения. При дальнейшем увеличении скорости резания, при прочих неизменных условиях, шероховатость поверхностей постепенно уменьшается (рис. 3). Зона увеличенной шероховатости связана с образованием нароста на режущей кромке инструмента. С увеличением скорости резания наростообразование прекращается и шероховатость уменьшается. На шероховатость поверхности влияют захват и отрыв слоев, расположенных под режущей кромкой инструмента (при обработке стальных заготовок) и явления хрупкого выламывания частиц материала (при обработке заготовок из серого чугуна и твердых цветных сплавов). При высоких скоростях резания стружка отделяется режущим инструментом более плавно без вырывания частиц металла.

Подача по-разному влияет на шероховатость поверхности при разных методах обработки. При точении стандартными проходными резцами с углом в плане 45° и малым радиусом закругления вершины (до 2 мм) подача заметно влияет на шероховатость (кривая 1 на рис. 4). При точении резцами с широкой режущей кромкой (кривая 2) шероховатость поверхности не зависит от подачи, что позволяет повысить производительность отделочных операций. При сверлении и зенкеровании отверстий, торцовом и цилиндрическом фрезеровании и других методах обработки (кривая 3) подача незначительно влияет на шероховатость поверхности.

Методика назначения режимов резания.

Назначение режимов резания основывается на определении глубины, подачи и скорости резания, при которых будет обеспечена наиболее экономичная и производительная обработка поверхности (при условии выполнения заданных технических требований) по точности и шероховатости обработанной поверхности.

Вначале выбирается глубина резания, затем максимально допустимая подача, а потом определяется скорость резания. Такой порядок выбора элементов режима резания определяется тем, что на количество выделяемого при резании тепла, а следовательно, на износ и стойкость резца глубина резания влияет в наименьшей, а подача и особенно скорость резания — в наибольшей степени.

Элементы режима резания должны выбираться так, чтобы режущие свойства инструмента и возможности металлорежущего станка (его мощность и другие динамические и кинематические характеристики) были использованы в достаточной степени. Поэтому для выбора оптимальных режимов резания необходимо знать не только материал обрабатываемой заготовки, но и материал и геометрические параметры резца, допустимую величину его износа, а также характеристики станка, намеченного для выполнения обработки.

Глубина резания в основном определяется припуском на обработку, который по возможности стремятся удалить за один проход.

Величина подачи определяется требуемым классом чистоты обработки. Величина подачи должна быть больше допустимой этим условием, а также жесткостью обрабатываемой заготовки, жесткостью и прочностью резца и прочностью механизмов станка. Определив силы резания, возникающие при выбранных глубинах резания и подачи, можно путем расчета проверить (на основе зависимостей, известных из сопротивления материалов) соответствие выбранного сечения стружки прочности и жесткости детали, резца и прочности механизма подачи станка.

Практически обычно такие расчеты производить приходится не часто, так как в соответствующих нормативах по выбору режимов резания даны значения подач в соответствии с размерами резцов и характеристик металлорежущих станков.

Скорость резания выбирается в соответствии с определенными значениями глубины резания, подачи и стойкости режущего инструмента, геометрических параметров режущей части. Скорость резания назначается по соответствующим нормативам режимов резания или подсчитывается по эмпирическим формулам.

После выбора всех трех элементов режима резания проверяется их соответствие мощности станка по формуле

N _ст = (P_z * v)/(60*102*η) квт,

где Р_z — сила резания в н (кГ);

v— скорость резания в м/мин;

η — коэффициент полезного действия станка.

Обычно в нормативах по режимам резания имеются готовые таблицы для определения мощности резания (без учета к. п. д. станка) при определенных значениях выбранного режима резания.

Основное время при точении и строгании.

Основное (технологическое) время при строгании и долблении плоскостей (рис. 297, а, б и в) определяется по формуле

Т₀ = B / n ּ S ּ i мин,

где В — ширина строгания в мм; n— число двойных ходов в мин; S — прямолинейная, периодическая подача в мм/дв. х; i — число проходов, t — глубина резания в мм и h — припуск на обработку в мм.

Число проходов равняется отношению припуска на обработку к глубине резания, т. е.

i = h / t.

Число двойных ходов n, входящее в формулу основного времени, представляет собой число двойных ходов долбяка, равное числу оборотов вращающейся кулисы для долбежных станков, или число двойных ходов ползуна, равное числу оборотов кулисного камня для поперечнострогального станка, или число двойных ходов стола для продольнострогальных станков.

Каждый двойной ход совершается на пути 2L, где L — расчетная длина (рис. 297, а, б и в). Расчетная длина L = l + (l+ l₂)мм,

где l — длина обрабатываемой поверхности в мм, l₁ + l₂ — величина перебега ползуна или стола в зависимости от типа станка в мм. Расчетная длина влияет на число двойных ходов. Величина перебега l₁ + l₂равна 30 ÷ 70 мм для поперечнострогальных станков и 100 ÷ 400 мм для продольнострогальных станков.

Ширина строгания В (рис. 297, б и в) равна

B = b + (b₁ + b₂) мм,

где b —ширина обрабатываемой поверхности в мм; b₁—путь врезания в мм; b₂ — путь перебега резца (обычно 2 ÷ 5 мм).

Путь врезания определяется по формуле

b₁ = t ּ ctg φ,

где t — глубина резания в мм, φ — угол наклона главного режущего лезвия резца.