Основные положения

Машиностроению принадлежит ведущая роль в деле интенсификации и повышения эффективности производства на базе научно-технического прогресса. Для того, чтобы повысить производительность труда и улучшить качество продукции, принадлежит автоматизировать производство, обеспечить широкое применение микропроцессорной техники и роботов, внедрить гибкие производственные комплексы, которые позволяют быстро и эффективно перестроить производство на изготовление новой продукции.

Важно добиться рационального использования оборудования, автоматизированных и роботизированных технологических комплексов, достигается установлением оптимальных параметров их функционирования, в частности, оптимальных режимов резания.

Цель этих методических указаний - помочь студентам изучить методику расчета режимов резания при точении, овладеть и приобрести практические навыки, необходимые для решения производственных задач. Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов специальностей 12.01 и 12.02 всех форм обучения при выполнении расчетно-графических и контрольных работ, курсового и дипломного проектов.

Последовательность расчета режимов резания для различных видов механической обработки резанием характеризуется общим алгоритмом и реализуется в следующей последовательности: подобрать оборудование (станок) и обосновать схему установки заготовки; выбрать рациональную марку инструментального материала и форму рабочих поверхностей; назначить геометрические параметры режущей части инструмента; рассчитать глубину резания; рассчитать подачи, допускаемых силой резки и шероховатостью обработанной поверхности, и для дальнейших расчетов принять наименьшее из них; рассчитать скорости резания, допускаемых стойкостью резца и мощностью главного привода станка, и для дальнейших расчетов принять меньшую из них; рассчитать частоту вращения шпинделя и определить фактическую скорость резания; определить основное время обработки.

В общем случае установление оптимальных режимов резания - сложное комплексное технико-экономическое задание, которое можно сформулировать следующим образом: для разработанной технологической последовательности обработки поверхности и обоснованной системы технических ограничений определить такое сочетание элементов режима резания, которое в зависимости от выбранного критерия оптимизации обеспечивало бы наибольшую производительность или наименьшую себестоимость обработки.

Практическое решение всех задач расчета режимов резания деталей рассмотрим на примере одноинструментальнои обработки точением.

Режимом резания при точении называют определенное сочетание глубины резания t, подачи S и скорости резания v. Если выбрать при расчетах критерием оптимизации производительность токарной черновой обработки, то оптимальным будет называться такой режим резания, при котором обработка на данном рабочем месте будет осуществляться с наибольшей производительностью, т.е. с наименьшей затратой времени. При этом ни станок, ни инструмент не должны подвергаться недопустимых нагрузок, а технические требования к качеству обработанной поверхности должны удовлетворяться полностью. При одноинструментний токарной обработке такой режим резания, как правило, является одновременно и наиболее экономичным, т.е. позволяет получить наименьшую себестоимость обработки.

Поскольку задача определения оптимального режима резания по критерию максимальной производительности общественного труда или критерию минимальной себестоимости является очень сложным, то наиболее часто, рассчитывают режим резания, близкий к оптимальному, который для заданных условий реализации обработки будем называть рациональным, что позволяет наиболее полно использовать режущие свойства инструмента и мощность оборудования.

Производительность обработки резанием определяется объемом материала, срезанного в единицу времени,

W = t • S • v,

где W - объем материала, срезанного в единицу времени, см3 / с; t - глубина резания, мм; S - подача мм/об; v - скорость резания, м / с.
Скорость резания может ограничиваться стойкостью инструмента или мощностью станка. В зависимости от соотношения этих скоростей режим резания может избираться по устойчивости резца (сокращенно - " за резцом"), при этом vi В качестве критерия оптимальности выбранного режима резания, с достаточной для практики точностью может быть принят коэффициент использования инструмента по устойчивости:
(1)
Оптимальным следует считать режим резки, обеспечивающей одновременное полное использование мощности главного привода станка и режущих свойств инструмента, т.е. когда η и → 1, или находится в пределах 0, 9 < η и < 1, 1.
Производительность труда Q выражается количеством изделий (деталей), изготовленных в единицу времени. Она обратно пропорциональна расходу штучного времени Тшт (ГОСТ 3.1109-82) на изготовление одного изделия:
(2)
От режима резания зависит только основное время То, затрачиваемое непосредственно на осуществление процесса резания, и время Т, затраченное на замену и подналадку затупленного инструмента. Это время Т при постоянном периоде устойчивости резца Т пропорционален основном времени. Обозначая расход времени на однократную замену и подналадку инструмента Тз, можем определить, какая доля этого времени тратится в расчете на одну деталь:
(3)
Все остальные элементы искусственного времени, сумму которых обозначим Тд, не зависит от режима резания и от основного времени то.
Выражая Тшт = То + Т + Тд и учитывая (3), получаем
(4)
Таким образом, повысить производительность можно как сокращением основного времени благодаря интенсификации режима резания, так и сокращением вспомогательного времени, затраченного на трудовые действия станочника и на холостые перемещения рабочих органов станка.
Мерилом производительности процесса резания является основное время. Чем меньше основное время, тем выше производительность процесса резания.
Общий алгоритм определения оптимальных режимов резания, обеспечивающих максимальную производительность обработки, может быть представлен в виде двух взаимосвязанных частей: формирование системы технических ограничений (включает в себя анализ исходных данных, выбор оборудования, определение материала и геометрических параметров режущей части инструмента) и расчет режима резания (включает в себя определение глубины резания, определения подачи, назначения периода стойкости инструмента, расчет скорости резания и основного времени).