Связь между скоростью резания и периодом стойкости инструмента
Связь между скоростью резания и периодом стойкости инструмента
Способность режущего инструмента сохранять работоспосбными свои контактные поверхности и лезвия называют стойкостью инструмента, а время Т, в течении которого это происходит – периодом стойкости. Период стойкости равен времени работы инструмента между двумя переточками.
Связь между скоростью резания и периодом стойкости при обработке чугуна инструментами из быстрорежущих сталей и однокарбидных твердых сплавов выражается непрерывно убывающей кривой 1 (рис. 1), напоминающей гиперболу.
Рис. 1. Связь между скоростью резания v и периодом стойкости Т инструмента в зависимости от рода обрабатываемого и инструментального материалов
Такой же кривой изображается связь между v и Т при обработке инструментами из быстрорежущих сталей углеродистых и легированных конструкционных сталей. При обработке конструкционных углеродистых и легированных сталей, жаропрочных сталей и сплавов и некоторых других материалов инструментами из однокарбидных и двухкарбидных твердых сплавов связь между v и Т изображается более сложной кривой 2, имеющей несколько перегибов. Аппроксимацию кривой 1 и участков аб и вг кривой 2 производят степенной функцией
v = C/Tm (1)
в которой показатель степени т называют показателем относительной стойкости. Постоянная С характеризует обрабатываемый и инструментальный материалы, геометрические параметры инструмента, применяемую СОЖ, а также глубину резания и подачу, с которыми ведется обработка. Показатель относительной стойкости является обратной величиной показателя т, найденного из стойкостных опытов.
Величина показателя относительной стойкости в зависимости от типа инструмента, обрабатываемого и инструментального материалов и условий работы колеблется в широких пределах. Наиболее сильное влияние на показатель т оказывают род обрабатываемого и инструментального материалов, передний угол инструмента, подача (толщина срезаемого слоя), скорость резания, время перерывов в работе инструмента и степень изношенности его задней поверхности. Например, при резании чугунов показатель т меньше, чем при резании сталей; при резании инструментом, оснащенным двухкарбидным сплавом, показатель т больше, чем при резании инструментом, оснащенным однокарбидным сплавом, который больше, чем при резании инструментом из быстрорежущей стали. По мере увеличения переднего угла инструмента и допускаемой величины износа задней поверхности показатель т уменьшается, а при увеличении толщины срезаемого слоя (подачи) - возрастает. При монотонной связи между скоростью резания и периодом стойкости показатель относительной стойкости уменьшается по мере увеличения скорости резания. Прерывистость процесса резаний характеризуют коэффициентом непрерывности
Рекомендуемые материалы
где Тр - время непрерывной работы лезвий инструмента и Тп - время перерыва в резании. С уменьшением коэффициента непрерывности показатель относительной стойкости возрастает. Поэтому у осевых и торцовых фрез, самовращающихся резцов показатель относительной стойкости больше, чем у резцов, сверл и других инструментов, лезвия которых режут материал непрерывно.
Хотя показатель относительной стойкости является статистической характеристикой интенсивности влияния периода стойкости на скорость резания, он, по-видимому, в какой-то мере характеризует условия, определяющие изнашивание задней поверхности инструмента, и в первую очередь температуру резания. В большинстве случаев чем выше температура резания, тем величина показателя относительной стойкости меньше и наоборот. Поэтому если возрастание температуры резания увеличивает относительный износ инструмента, то при этом показатель относительной стойкости уменьшается, а если уменьшает, то показатель m возрастает.
Величина m лежит в пределах 0,1-0,75, т. е. в зависимости от вида обработки изменяется в 7,5 раз. Однако для резцов, сверл, осевых и торцовых фрез и других черновых инструментов величина показателя относительной стойкости невелика и не превышает 0,35.
Рис. 2. Связь между скоростью резания о и периодом стойкости Т резца из твердого сплава Т15К6 при точении стали 45 (t = 2 мм; s = 0,63 мм/об)
Это накладывает своеобразный отпечаток на взаимосвязь между скоростью резания и периодом стойкости инструмента. Например, для случая обработки стали без СОЖ резцом из быстрорежущей стали будем иметь
При увеличении периода стойкости в 2 раза знаменатель выражения увеличится в 1,09 раза, а при увеличении скорости резания в 2 раза - в 256 раз. Таким образом, изменение периода стойкости весьма незначительно влияет на изменение скорости резания. Однако даже незначительное изменение скорости резания вызывает очень большое изменение периода стойкости. Исключительно сильное влияние, оказываемое скоростью резания на период стойкости, приводит к тому, что постоянная С и показатель m в формуле (1), как правило, справедливы для очень узкого интервала скоростей резания. Например, формула соответствующая рис. 2, справедлива для интервала скоростей 145-260 м/мин, т. е. при изменении скорости всего в 1,8 раза. Поэтому формуле (86) в еще большей степени, чем силовым формулам, присущи недостатки, характерные для всех эмпирических зависимостей. Пример ограниченности формулы привел В. Д. Кузнецов. При обработке стали с sв = 600 МПа быстрорежущим резцом с t ´ s = 1,59 ´ 5 мм2 связь между скоростью резания и периодом стойкости определяется выражением v = 35/T1/8. Если подсчитать периоды стойкости резца при скорости резания 5 и 4 м/мин, то получатся совершенно невероятные результаты: при v = 5 м/мин период стойкости Т = 5760000 мин » 11 лет, а при v = 4 м/мин еще больше - Т = 33900000 мин » 66 лет. Такие фантастические цифры получились только потому, что расчетная зависимость не предназначена для таких малых скоростей резания, как 5 и 4 м/мин. Это необходимо иметь в виду при расчете скорости резания и не допускать произвольную экстраполяцию зависимости за пределы v и T, для которых эта зависимость справедлива.
С помощью формулы (1) можно переходить от одних v и Т к другим. Пусть, например, для периода стойкости T1 известна скорость резания v1. Требуется определить скорость резания v2 соответствующую измененному значению периода стойкости Т2. Для этого напишем два выражения
Деля второе выражение на первое, получим
"4 ПЛИС с комбинированной архитектурой" - тут тоже много полезного для Вас.
Отсюда
При немонотонном изменении периода стойкости (рис. 3 и 4) кривую Т = f (v) на всем ее протяжении аппроксимируют тригонометрическим рядом Фурье.
Рис. 3. Схема влияния скорости резания v на относительный линейный износ и период стойкости Т твердосплавных инструментов при обработке сталей
Физические причины уменьшения, а затем увеличения периода стойкости при возрастании скорости резания от v0 до v2 и от v2 до v3 полностью не выяснены. Имеется предположение, что это связано с изменением относительного износа инструмента. На участке скоростей резания v0 – v2, на котором относительный износ не изменяется, происходит уменьшение периода стойкости. На участке скоростей резания v2 – v3, соответствующем уменьшению относительного износа, период стойкости возрастает. Наконец, резкое увеличение относительного износа на участке скоростей v3 – v4 вызывает такое же резкое падение периода стойкости, более интенсивное, чем на участке скоростей v0 – v2. Очевидно, интервал скоростей резания вблизи скорости v2 при эксплуатации твердосплавных инструментов вследствие малого периода стойкости является невыгодным и его нужно избегать.
