Влияние различных факторов на выбор скорости резания

Выбор величины скорости резания зависит от многих факторов: свойств обрабатываемого материала, качества материала резца, глубины резания, подачи, требуемой стойкости резца, размеров резца и углов заточки, наличия охлаждения.

Свойство обрабатываемого материала. Чем тверже обрабатываемый материал, тем большее усилие требуется для его резания и тем скорее тупится резец в процессе резания. Поэтому твердый материал нельзя обрабатывать с такой же высокой скоростью резания, как мягкий материал. При обработке литых и кованых заготовок, на поверхности которых имеется твердая корка, раковины или окалина, необходимо уменьшать скорость резания по сравнению с той, какая была бы возможна при обработке материалов без корки.

Качество материала резца

Обработка с большой скоростью резания сопровождается образованием значительного количества тепла. Это вызывает быстрое затупление резца, наступающее тем скорее, чем выше скорость резания и чем сильнее уменьшаются режущие свойства материала резца при повышении температуры. При прочих равных условиях резцы из быстрорежущей стали допускают скорость резания в 2-2,5 раза большую, чем резцы из углеродистой стали. Еще большую скорость, превышающую в 3-4 раза скорость резания резцами из быстрорежущей стали, выдерживают резцы с пластинками из твердого сплава, а также резцы с керамическими пластинками.

Сечение среза

С увеличением площади поперечного сечения среза возрастает сила резания и, следовательно, количество выделяющегося тепла; затупление резца наступает быстрее. Однако установлено, что увеличение сечения среза меньше влияет на стойкость резца, чем увеличение скорости резания. Иначе говоря, затупление резца будет происходить быстрее при увеличении скорости резания и медленнее при увеличении сечения среза. Понятно, что для повышения производительности выгоднее прибегать к тому из этих двух средств, при котором резец будет затупляться медленнее. Отсюда можно сделать важный практический вывод: для увеличения производительности процесса резания при неизменной стойкости резца целесообразно увеличивать площадь поперечного сечения среза и соответственно снижать скорость резания.

При чистовой обработке резец снимает незначительный слой металла при малых подачах, поэтому скорость резания может быть значительно увеличена по сравнению со скоростью резания при обдирочной работе.

Глубина резания и подача

На стойкость резца влияет площадь поперечного сечения среза (площадь поперечного сечения среза представляет собой произведение глубины резания на подачу, т. е. f = t х s мм²). Одна и та же площадь поперечного сечения среза может быть достигнута за счет большой глубины резания и малой подачи и, наоборот, за счет малой глубины резания и большой подачи.

Опыты показывают, что увеличение глубины резания значительно меньше влияет на изменение стойкости резца, чем такое же увеличение подачи. Поэтому для повышения производительности процесса резания при неизменной стойкости резца целесообразнее увеличивать глубину резания, чем подачу.

Охлаждение

Особенно целесообразно применять охлаждение при обработке вязких металлов режущим инструментом из быстрорежущей стали. В этом случае при неизменной стойкости инструмента можно повысить скорость резания на 15-25% по сравнению с обработкой без охлаждения.

При обработке хрупких металлов (чугуна и бронзы) влияние охлаждения на скорость резания значительно меньше. При обработке чугуна применение охлаждающей жидкости даже создает некоторые неудобства: мелкая стружка, смешиваясь с ней, образует грязь, которая засоряет охлаждающую систему станка. Чугун и бронзу обычно обрабатывают без охлаждения. Лишь для отделочных работ или при обтачивании особо прочных чугунов можно применять охлаждение.

Чтобы охлаждение давало хорошие результаты, необходимо:

• направлять поток охлаждающей жидкости на стружку сверху, в то место, где она отделяется от обрабатываемого материала, так как именно здесь образуется наибольшее количество тепла;
• начинать подачу охлаждающей жидкости в первый же момент процесса резания, а не спустя некоторое время, иначе в сильно нагретом резце могут появиться трещины;
• следить за тем, чтобы охлаждающая жидкость соответствовала обрабатываемому материалу и роду выполняемой работы.

Стойкость резца

Выбор скорости резания зависит от требуемой стойкости режущего инструмента. Чем выше скорость резания при всех прочих равных условиях, тем быстрее изнашивается резец, тем чаще приходится его перетачивать и тем больше затрачивать времени на его съем и установку на станке. Таким образом, частично теряются преимущества от увеличенной скорости, а при излишнем повышении ее получается даже снижение производительности. Но из этого не следует, что нужно работать при заниженных скоростях резания. Чтобы можно было работать с высокими скоростями резания наши токари-передовики улучшают геометрию инструмента, увеличивают промежутки времени между переточками путем подправки лезвия резца, не снимая его со станка, и т. д. Их достижения не случайны: за ними кроется большая работа, основанная на глубоком знании явлений резания и длительных подготовительных опытах.