Расчет оптимальных режимов резания на металлорежущих станках

ВВЕДЕНИЕ

Возрастающий выпуск продукции машиностроительного производства и все большее использование конструкционных материалов с особыми свойствами приводит к увеличению объемов обработки металлов резанием, Прогрессивная технология получения заготовок /точного литья, штам­повки и др./ позволяет снизить объем механической обработки, однако ее трудоемкость остается значительной. Поэтому повышение производи­тельности обработки на металлорежущих станках, в том числе и за счет оптимизации режимов резания - актуальная и   своевременная проблема.   

Расчет оптимальных режимов резания на металлорежущих станках состоит в том, чтобы на основе данных о заготовке и технологии изготовления детали назначить такие условия обработки, скорость резания     и подачу, которые обеспечили бы изготовление детали в соответствии о требованиями чертежа и установленными критериями оптимальности, в том числе и экономическими. Тесное переплетение технологических факторов, определяющее влияние режимов работы станков на общий ход производст­ва привело к тому, что расчет режимов резания стал одной из самых мас­совых задач в машиностроении.

На основе назначенных режимов резания устанавливаются периодич­ность и порядок смены режущих инструментов, их расход и потребное ко­личество, определяются число работающих, фонды зарплаты, все основные характеристики и количество станков, необходимое для выполнения за­данной программы, площади участков и цехов, требуемые капиталовложения и оборотные средства и многие другие элементы организации и экономики производства.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСТАНОВЛЕНИЯ НАИВЫГОДНЕЙШИХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ;

I.I. Анализ структурной схемы технологической системы обработки

Методика определения экономически оптимальных /наивыгоднейших/ режимов резания металлов основывается на теоретических положениях уче­ния о резании металлов и экономики металлообрабатывающего производ­ства.

Параметры режима резания при выполнении той или иной операции необходимо выбирать с учетом физико-технологических возможностей про­цесса резания и экономической целесообразности обработки детали при тех или иных режимах.

Учение о резании металлов в настоящее время пребывает в состоянии, когда научные выводы и обобщения процессов резания еще не достигли должного уровня. Оно усугубляется и тем, что за последние 20-30 лет появились и все шире используются в промышленности новые инструментальные материалы /порошковые стали, безвольфрамовые твердые сплавы, керметы, композиционные материалы, инструменты с покрытиями и многие дру­гие/, прогрессивные технологии        /скоростное и сверхскоростное реза­ние, резание с вибрациями, с дополнительным термическим воздействием, опережающим пластическим деформированием и др./ и прогрессивное тех­нологическое оборудование /станки с ЧПУ, обрабатывавшие центры, метал­лообрабатывающие станки роторного типа и др./. Такое положение обуслов­лено сложностью выявления единых закономерностей для многообразных процессов резания, большим количеством факторов, влияющих на них, и сложностью взаимосвязей между этими факторами /рис. 1.1/.

Технологическая система обработки определяет взаимосвязь между первичными /входными/ параметрами, физико-химическим механизмом резания и вторичными /выходными/ параметрами . Первичные пара­метры задает конструктор /материал детали, ее размеры     Р, требуемая точность обработки   Td / и технолог /припуск на обработку - обрабаты­вающая система: станок    Ст, приспособление    Пр, инструмент Ин, технологическая среда   Т.Ср., схема обработки   Сх/. Вторичные /вы­ходные/ параметры определяют результаты обработки: точность    Тч, ка­чество поверхности   Кп, стойкость Си   и прочность   Пн    инструмента, производительность   Пои экономичность Эк   обработки.

Первичные /входные/ параметры технологической системы /деталь, обрабатывающая система/ определяют условия обработки /режим резания/, физико-химический процесс резания и выходные параметры технологиче­ской системы. При этом режим резания играет роль регулятора, с по­мощью которого можно для обеспечения оптимальных значений выходных параметров воздействовать на процесс резания с учетом свойств подсис­темы "деталь - обрабатывающая система". Материал, форма, размеры и точность детали задает конструктор в соответствии с се функциональным назначением. Степень соблюдения требований, предъявляемых к детали после механической обработки, будет определять эксплуатационную долговечность и надежность детали, узла и машины в целом. Технолог назначает заготовку, включая способ ее получения, величину снимаемого припуска, метод обработки, тип, мощность, точность и жесткость станка, приспособления, схему операционной наладки, конструкцию инструмента, материал и геометрию лезвий, режим обработки, вид и способ подачи технологической среды.

Обрабатывающая система представляет собой конкретную реализацию данного метода обработки в соответствующем оборудовании, инструменте и оснастке, действия которых конкретны, последовательны в простран­стве и во времени и направлены на получение заданной поверхности дета­ли с необходимой точностью и качеством. Обрабатывающая система созда­ется для материального осуществления технологической операции; она включает в себя станок, приспособление, инструмент, технологическую среду.

Вторичные /выходные/ параметры характеризуются технологическими показателями. Они определяются как результат воздействия процесса ре­зания, осуществляемого при заданной обрабатывающей системе, на деталь /эксплуатационные характеристики детали, и том числе достигнутая точ­ность обработки и качество поверхности/, инструмент /его стойкость и прочность/, станок и приспособление /долговечность/.  Эти параметры в значительной мере определяют полученную производительность и экономичность.

Стабильность получаемых значений вторичных параметров в послед­нее время становится одним из основных показателей метода обработки. Рассеяние этих значений обусловлено всеми составляющими технологи­ческой системы, и в частности, нестабильностью таких физических ха­рактеристик обрабатываемого материала, как плотность, прочность, упругие постоянные и др. Стабильность сил резания, температуры при механической обработке и других параметров имеют особое значение при построении адаптивных обрабатывающих систем.