Производительность и стойкость режущего инструмента

 

Проблеме производительности необходимо уделять особое внимание, так как она влияет в первую очередь на понижение себестоимости продукции. Производительность, стойкость и прочность определяются многими факторами, из которых основными являются: а) род режущего материала инструмента; б) количество и длина режущих кромок, участвующих одновременно в процессе резания; г) объем стружечных канавок; д) конструктивные и геометрические элементы режущей части; е) стружкозавивание и стружколомание; ж) охлаждение режущих кромок в процессе резания.

От этих факторов зависит выбор режимов резания.

Из перечисленных выше факторов наибольшую и притом революционизирующую роль играет материал режущей части инструмента. История развития режущего инструмента ярко показывает резкое повышение производительности при переходе от инструментальной углеродистой или инструментальной легированной стали к быстрорежущей стали или от быстрорежущей стали к твердым сплавам. Например, повышение скоростей резания при переходе от углеродистой к быстрорежущей стали и к твердым сплавам характеризуется такими соотношениями (принимая скорости резания для углеродистой стали за единицу) 1 : (4-4,5) : (16-25), причем эти цифры взяты в качестве средних показателей, а не как рекордные. Отсюда следует, что никакой другой фактор не может конкурировать с материалом режущей части инструмента в деле повышения производительности труда.

Производительность инструмента

Производительность инструмента (резания) находится в тесной зависимости с его стойкостью. С увеличением интенсивности работы инструмента стойкость его понижается.

Производительность инструмента по машинному времени характеризуется формулой

Производительность инструмента
где L - длина прохода в мм (с учетом добавки на врезание и перебеги);

s - подача на один оборот;

n - число оборотов в минуту;

h - припуск на обработку в мм;

t - глубина резания в мм (слой, снимаемый за один проход);

D - диаметр детали или инструмента в мм;

Sz - подача на один зуб в мм;

z - число зубьев инструмента;

v - скорость резания в м/мин.

Для уменьшения tМ необходимо уменьшить длину прохода L, диаметр инструмента или заготовки D, припуск на обработку h; увеличить подачу на один зуб sг, число режущих зубьев z, скорость v и глубину резания t (слой, снимаемый за один проход).

Длина прохода

Длина прохода является заданной величиной в зависимостиот обрабатываемой детали. Можно добиться значительного уменьшения времени обработки путем деления общей длины прохода Ив два или более участка, обрабатываемых отдельными инструментами. Этот принцип широко используется при обработке на многорезцовых станках, а также при совмещении операций, например на токарных автоматах, полуавтоматах и револьверных станках при использовании двух и более инструментов для одновременной обработки (для растачивания отверстия и снятия фаски, для растачивания отверстия и отрезки и т. п.).

Диаметр заготовки и инструмента

Если диаметр D относится к заготовке, то он является заданным размером; если к инструменту, то в одних случаях он также является заданным, например для сверла, развертки, метчика и т. п., в других же он расчетный, например для фрезы.

Припуск на обработку

При всякой обработке резанием объем металла, подлежащий удалению, определяется припуском, предписанным технологическим процессом. Во всех случаях надо стремиться к тому, чтобы обеспечим, снятие припуска за один проход. Если это не удается сделать, необходимо распределить его на большее число одновременно работающих инструментов (например, многорезцовая наладка). Можно добиться хороших результатов путем разделения всего припуска на две или более части, снимаемые отдельными зубьями одного и того же инструмента. В качестве примера можно привести ступенчатые зенкеры с чередующимися зубьями или различные комбинированные головки для обработки отверстий. Для этой же цели служат также и разнообразные комбинации по совмещению операций, применяемые при обработке на токарных автоматах, полуавтоматах, револьверных станках и т. п. После выбора глубины резания заданный объем металла, подлежащий удалению с заготовки, определен. Дальнейшая задача состоит в том, чтобы наивыгоднейшим образом осуществить снятие установленного объема металла при условии обеспечения заданных технических условий, как в отношении качества детали, так и стоимости ее обработки.

Из трех факторов режима обработки (глубина резания, подача и скорость резания), первый оказывает наибольшее влияние на повышение производительности, поэтому необходимо в первую очередь стремиться к установлению оптимальной глубины резания.

Скорость резания

Как известно, скорость резания оказывает более сильное влияние на стойкость инструмента, чем подача. Следовательно, к увеличению скорости резания целесообразно прибегать только в том случае, если исчерпаны все возможности в отношении полного использования глубины резания и подачи для данного конкретного случая. Однако во многих случаях повышение производительности осуществляется за счет увеличения скорости резания, т. е. по фактору, обеспечивающему меньший эффект, чем первые два фактора. Скорость резания зависит от многих факторов, но ведущую роль играет режущая способность материала инструмента.

Скоростное движение, поднятое нашими новаторами производства на высокую ступень, зиждется в основном на широком использовании скорости резания. Объясняется это тем, что подача лимитируется целым рядом важных факторов, вредное влияние которых не всегда удается устранить.

Из таких факторов необходимо отметить: а) прочность пластинки и ее режущих кромок, обусловленная маркой твердого сплава; б) прочность узлов механизма подач станка; в) жесткость и виброустойчивость системы станок - приспособление-инструмент-деталь (система СПИД); г) чистоту обрабатываемой поверхности.

Как показывают лабораторные исследования и опыт новаторов производства, твердые сплавы имеющихся марок при правильном использовании допускают значительно большие подачи по сравнению с подачами, применяемыми в настоящее время в промышленности.

Чистота обработанной поверхности часто является лимитирующим фактором в отношении повышения подачи из-за больших остаточных гребешков. Это обстоятельство часто является основной причиной по ограничению применения высоких подач.

Похожие материалы