1.2 Методика расчета параметров режима резания

В соответствии с выводами анализа условий оптимизации (1.5) сначала выбирается глубина резанияt. При выполнении каждой операции (или её перехода) глубина резания должна быть равна операционному припуску на обработку, т.е. t=Δ.

Величина операционного припуска Δзависит от ряда факторов, еёрасчет производится при разработке технологического процесса на стадии проектирования заготовки и является задачей курса технологии машиностроения. На этапе расчёта режимов резания операционный припуск обычно не рассчитывается, а выбирается по таблицам, приведенным в справочниках по технологии механической обработки материалов.

При выполнении расчёта глубина резания tвыбирается в соответствии с рекомендациями, изложенными в методике расчета режима резания для конкретного метода обработки (например, для точения –в подразделе 2.2 настоящего пособия).

После выбора глубины резания выбирается максимально возможная подачаs, котораяограничивается прочностью механизма подач станка и инструмента; жесткостью системы «станок – приспособление – инструмент – деталь» (СПИД) в связи с заданной точностью обработки; шероховатостью обработанной поверхности; допустимой величиной наклёпа и остаточных напряжений в поверхностном слое обработанной детали и другими факторами.

Следовательно, чтобы установить величину подачи, обеспечивающей наибольшую производительность при заданном качествеизготовления детали, необходимо рассчитать предельные величины подач, допускаемых каждым из ограничивающих факторов, и выбрать из них наименьшую.

Наименьшая из расчётных подач должна быть согласована с возможностями станка. При этом из паспортных величин подач должна быть выбрана равная расчётной или ближайшая меньшая, которая обозначается s₀.

Подача, обеспечивающая наибольшую производительность при выполнении всех технологических требований, называется наибольшей технологически допустимой.

После того как выбраны глубина резания t и подача s, рассчитывается скорость резания из условия полного использования режущих свойств инструмента при экономическом (нормативном) периоде стойкостиТ по соотношению:

, (1.6)

где C_v− коэффициент, характеризующий реальные условия

обработки;

x_v и y_v− показатели степени, характеризующие влияние

глубины резания и подачи на скорость резания.

Зная скорость резания и диаметр обрабатываемой поверхности (наибольший диаметр поверхности резания), определим частоту вращения шпинделя станка:

, (1.7)

или, подставив (1.6) в (1.7), получим в развёрнутом виде:

. (1.8)

Полученнуюпо соотношению (1.8) расчётную частоту вращения шпинделя nнеобходимо согласовать с возможностями станка, т.е. выбрать из имеющихся на заданном станке такую ближайшую к расчётной скоростную ступень шпинделя, которая будет обеспечивать наиболее полное использование режущих свойств инструмента и, следовательно, наибольшую производительность.

На станке с бесступенчатым регулированием частота вращения шпинделя n_шп принимается равной n. Наивыгоднейший режим определяетсясовокупностью величинt, s₀ и n, приэтом режущие свойства инструмента будут использованы полностью.

Однако большинство станков имеет ступенчатый ряд частот вращения шпинделя. Поэтому найденная расчётным путём частота вращения будет находиться между некоторыми соседними величинами частот вращения шпинделя:n_xиn_x+1.

С целью достижения наибольшей производительности целесообразно принять величину n_x+1, так как в этом случае будет наибольшая минутная подача: , и, следовательно, наибольшая производительность. Однако принять n_x+1, не изменяя s₀, невозможно, так как, согласно (1.8), это приведет к уменьшению стойкости инструментаТпо сравнению с оптимальной величиной, а,следовательно, к увеличению стоимости выполнения операции.

Для того, чтобы стойкость сохранилась неизменной при n_x+1, необходимо уменьшить подачу, величина которой может быть найдена согласно [1]из выражения (1.8) при n_x+1:

(1.9)

или по приближенномуследующемусоотношению:

. (1.9а)

Полученную подачу необходимо согласовать с паспортными подачами, т.е. выбрать из имеющихся на станке подач,ближайшую меньшую к .

Итак, на реальном (заданном) станке со ступенчатой передачейследует работать на одном из двух режимов: или , которые обеспечивают стойкость инструмента, равную оптимальной или несколько больше её.

Выгоднее работать на том режиме, который обеспечивает большую производительность, т.е. большую минутную подачу. Поэтому сравним = и .Ступень, для которой минутная подача окажется большей, будет наивыгоднейшей.

Таким способом выбираются оптимальные параметры режима резания: t, s₀, n_x или t, , .

Рассчитанная по соотношению (1.8) частота вращения может оказаться больше, чем наибольшая частота вращения шпинделя станка (n>n_шп.max). В этом случае за оптимальную скоростную ступень следует принимать n_шп.max. Следовательно, наивыгоднейшим будет режим резания:t, s₀иn_шп.max. Очевидно, что при этом режущие свойства инструмента будут недоиспользованы. Для упрощения в последующем изложении там, где это возможно, индексы опущены, и оптимальные параметры обозначаются какt, sиn.