9.6.3. Определение стойкости, наибольшей производительности

Производительность определяется количеством заготовок, обработанных за единицу времени, т.е. величиной, обратной штучному времени:

.

При стойкости, обеспечивающей наибольшую производительность обработки, .

.

Первая скобка есть производительность в степени – 2. Поэтому она нулю не может равняться. Приравняв к нулю вторую скобку, получим

. (9.9)

Сопоставляя выражения (9.8) и (9.9), можно заключить, что Т_П < Т_Э, а, следовательно, V_П > V_Э.

9.7. Обрабатываемость резанием

Обрабатываемость резанием - это технологическое свойство обрабатываемого материала, характеризующее степень трудности выполнения обработки заготовок из данного материала, определяющуюся затратами на обработку и ее производительностью. Обрабатываемости весьма трудно дать количественную оценку, полностью и однозначно ее определяющую. В связи с разнообразием целей обработки резанием в общем случае можно говорить лишь об относительной количественной оценке обрабатываемости. В зависимости от цели один и тот же материал может в одном случае проявлять хорошую обрабатываемость, а в других плохую. Например, титановые сплавы при черновой обработке, заключающейся в срезании значительного припуска, плохо поддаются обработке резанием и относятся к труднообрабатываемым материалам. Но при чистовой обработке, когда требуется обеспечить малую шероховатость, титановые сплавы проявляют хорошую обрабатываемость. То же самое можно сказать и о закаленных сталях. А вот сталь марки СтЗ при черновой обработке хорошо обрабатывается, а при чистовой - плохо, так как очень трудно на заготовках из этой стали добиться малой шероховатости.

На обрабатываемость оказывают влияние почти все физические явления, протекающие при обработке резанием и определяющие силы резания, температуру, наростообразование, остаточные напряжения, интенсивность изнашивания инструмента и др. Однако наиболее общим и важнейшим при обработке резанием является изнашивание режущего инструмента, интенсивность которого определяет во многом затраты на обработку.

В связи с тем, что дать абсолютную количественную оценку обрабатываемости не представляется возможным, она оценивается уровнем применяемых скоростей резания. Принято оценивать обрабатываемость относительной скоростью резания, определяемой экспериментально. Для этого одним и тем же инструментом при одинаковых условиях производят обработку исследуемых материалов, определяют износ инструмента, строят графики износа для различных скоростей резания и по ним строят для каждого материала графические зависимости стойкости от скорости резания. На рис.9.9 показаны такие зависимости для различных материалов, обозначенных цифрами 1, 2, 3, 4, построенные в логарифмических координатах. Причем один из материалов принимается эталонным, в качестве которого берут сталь 45. Пусть линия 3 относится к этой стали. Для количественной оценки обрабатываемости применяется коэффициент обрабатываемости по скорости К_OV. Он определяется из рис.9.9. Для известной экономической стойкости Т_Э по рис.9.9 определяют экономические скорости резания для каждого материала и коэффициенты обрабатываемости по скорости:

К_OV1 = V₁/V₃ <1, К_OV2 = V₂/V₃ <1, К_OV3 = 1 (эталон), К_OV4 = V₄/V₃ > 1.

Рис. 9.9. Зависимости стойкости от скорости при обработке различных материалов

Эти коэффициенты приводятся в литературе. Они имеют практическое применение в период освоения производством новых материалов. Определив коэффициент обрабатываемости для нового материала, можно на первом этапе его освоения использовать имеющуюся в справочниках подробную информацию о режимах резания стали 45, которая условно принимается за эталон. Для того чтобы определить скорость резания при обработке резанием нового материала, необходимо умножить установленную по справочнику скорость резания для стали 45 на полученный коэффициент обрабатываемости К_OV.

В табл.9.2 в качестве примера приведены коэффициенты обрабатываемости для некоторых материалов по отношению к стали 45.

Таблица 9.2.

Наименование и марка обрабатываемого материала	Опытные	Расчетные по (9.10)	Отклонение расчетного от опытного, %
Нержавеющая сталь 1Х18Н9Т	0,4	0,454	+ 13,5
Нержавеющая хромистая сталь 2Х13	0,544	0,65	+ 19,4
Нержавеющая сталь ЭИ654	0,148	0,2	+ 35
Жаропрочный сплав Ж4376	0,072	0,122	+ 69
Титановый сплав ВТ1Д	0,252	0,35	+ 38,8
Титановый сплав ВТ6	0,08	-	-
Качественная углеродистая конструкционная сталь 45	1	1	0

В связи с большим практическим значением вопроса об оценке обрабатываемости и большими материальными затратами на ее определение предпринималось много попыток теоретического расчета скоростей резания и коэффициентов обрабатываемости для различных материалов по показателям их физико-механических свойств, химическому составу и структуре.

Например, Н.И. Ташлицкий предложил следующую зависимость для расчета скорости резания:

(9.10)

где С – коэффициент; λ - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала; S_K - действительный предел прочности; δ,ψ–соответственно относительное удлинение и сужение при стандартных испытаниях образца из обрабатываемого материала, %.

Коэффициент обрабатываемости материала Х с показателями λ_Х, σ_ВХ, δ_Х может быть вычислен по зависимости

(9.10)

где значения λ_О, σ_ВО, δ_О и ψ₀ относятся к стали 45.

Из табл. 9.2 видно, что зависимость (9.10) дает весьма приближенные результаты и может быть рекомендована только для предварительных расчетов.