Обрабатываемость материалов резанием

Процессы, сопряженные с обработкой материалов резанием, и факторы, влияющие на него

Процесс обработки резанием представляет собой совокупность последовательных стадий деформирования поверхности материала при воздействии кромок режущего инструмента. Такое деформирование поверхности может быть:

• пластическое - при формировании стружки;
• упругое – при первоначальном нажатии резца;
• разрушение материала в зоне резания с последующим отделением стружки.

В процессе обработки резанием в результате снятия определенного слоя поверхности происходят процессы, которые сопряжены с износом режущих кромок инструмента и обрабатываемой поверхности, с обильным образованием тепла, с образованием наростов и наклепа на поверхности режущего инструмента, с усадкой и деформированием снимаемого слоя. Для того, чтобы достичь оптимальных параметров обработки материала резанием, надо учитывать наличие базовых составляющих, которые оказывают влияние на ход данного процесса, в их числе:

• условия и способы обработки;
• вид и структура материала, из которого изготовлена заготовка;
• особенности режущего инструмента.

Технологические показатели процесса резания

К основным технологическим показателям процесса резания материалов относятся:

• форма стружки,
• транспортабельность стружки,
• скорость резания при установленной стойкости поверхности,
• качество обработанной поверхности.

Обрабатываемость материала резанием зависит теплофизический и механических свойств обрабатываемого материала, установленного режима резания, химического состава обрабатываемого материала, конструкции режущего инструмента, вида обработки резанием и т. п. В условиях производства наиболее часто используется такой критерий процесса, как скорость резания при установленной стойкости поверхности. По данному показателю определяются необходимые затраты, которые нужны для осуществления обработки материала резанием и производительность обработки. Для того, чтобы сравнить обрабатываемость резанием разных материалов применяется коэффициент обрабатываемости:

$Коб = V1/V2$

где, V1 - скорость резания, при продолжительности 60 минут, которая характеризует обрабатываемость материала 1; V2 - скорость резания в течении 60 минут, которая характеризует обрабатываемость эталонного материала.

В большинстве случаев за эталонный материал принимается сталь 45, ее коэффициент обрабатываемости резанием составляет единицу. В случае получистового точения данной стали инструментом из твердой стали, скорость резания составляет 135 метров в минуту, а при точении резцом из быстрорежущей стали 75 метров в минуту. Чем выше коэффициент обрабатываемости, тем лучше обрабатываемость. Данный коэффициент используется для расчета скорости резания. Например, в случае точения аустенитной коррозионностойкой стали, коиффициент резания которой составляет 0,5, скорость резания будет следующей:

$V = Коб*V1 = 135*0,5 = 67,5$

В случае точения данного материала резцом из быстрорежущей стали:

$V = Коб*V2 = 75*0.3 = 22.5$

Факторы, влияющие на обрабатываемость материалов

Процессы, которые происходят во время резания взаимосвязаны с друг другом, данная взаимосвязь зависит от характеристик качества используемого режущего инструмента и обрабатываемого материала. Сама обрабатываемость материалов характеризуется следующими факторами:

1. 3атратами энергии на отделение одной единицы массы стружки.
2. Величиной сил резания, которые воздействуют на заготовку во время обработки. Данная величина измеряется в сравнении с величиной сил, которые действуют при обработке эталонного материала при равных условиях.
3. Формированием стружки - вариантами, которые используются для отведения стружки и защиты от ее распространения в месте работ.
4. Эффективной сравнительной мощностью, относительно мощности, которая необходима на обработку эталона.
5. Количеством теплоты при формировании слоя стружки, перераспределением тепла на поверхностях инструмента и обрабатываемого материала, силами трения.
6. Особенностями деформации снимаемого слоя.
7. Внутренним остаточным напряжением, которое появляется и сохраняется в материале заготовки благодаря неравномерным деформациям и образованию тепла в структуре материала, подвергаемого обработке.
8. Отсутствием или образованием выемок и наростов на поверхности режущего инструмента.
9. Шероховатостью, представляющей собой среднее арифметическое высоты микронеровностей на один шаг длины.

Все вышеперечисленные факторы, влияющие на обрабатываемость материалов, должны определяться с учетом одинаковых условий обработки.