Интенсификация процесса резания

Вибрационное резание заключается в том, что к обычным движениям резания добавляют вибрационное движение инструмента или заготовки. При этом снижается уровень сил и температуры резания, ломается стружка. Отрицательные стороны: переменная нагрузка на режущие кромки (усталостные явления), возрастание шероховатости и снижение долговечности некоторых узлов станка.

Идея резания с подогревом заключается в использовании температурного закона сопротивления материала пластической деформации: нагрев во всех случаях снижает сопротивление материала пластической деформации. Резание с подогревом дает положительный эффект только в тех случаях, когда разупрочнение обрабатываемого материала превалирует над разупрочнением рабочих поверхностей инструмента.

Идея сверхскоростного резания базируется на теоретическом положении физики твердого тела, согласно которому при увеличении скорости пластической деформации материала область последней уменьшается и материал становится более хрупким, вследствие чего уменьшается относительная работа пластической деформации. При резании со сверхвысокими скоростями уменьшается температура, сливная стружка переходит в элементную, а в случае обработки закаленных сталей ‑ в порошкообразную, повышается производительность. Однако мощность резания возрастает.

Лазерная, электронно-лучевая, электроэрозионная и электрохимическая виды обработки основаны на расплавлении с последующим испарением материала соответственно световым лучем, потоком электронов в вакууме, электрическим током в диэлектрической жидкости после ее пробоя, электрическим током в электролите. Лазерная обработка применяется в основном для резки листовых материалов. Электронно-лучевая обработка используется в особых случаях: получение отверстий малого диаметра (порядка нескольких мкм) и т. д. Электроэрозионная и электрохимическая виды обработки используются для получения фасонных поверхностей. Используется также электроэрозионная резка проволочным электродом.

Регулирование процесса резания

Смазочно-охлаждающие технологические среды (СОТС) позволяют воздействовать на процесс резания.

Разновидности СОТС: жидкие, твердые, газообразные. Жидкие СОТС применяют при всех видах обработки резанием. Твердые СОТС используют, когда резание ведется с малой скоростью. При этом режущий инструмент достаточно смазывать периодически. Газообразные СОТС применяются в тех случаях, когда не допускается использование жидких СОТС.

Разновидностью СОТС являются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Способы подачи СОЖ в зону резания: поливом, под давлением (через сопла или через каналы в инструменте), в распыленном состоянии. В последнем случае эффект охлаждения наилучший.

Свойства СОТС: смазочное, охлаждающее, моющее, режущее, пластифицирующее, защитное, упрочняющее.

Моющее свойство СОТС определяется степенью очистки обрабатываемой детали и инструмента в зоне резания от шлама, содержащего мелкие частицы обрабатываемого и инструментального материалов.

Под режущими свойствами СОТС понимают ее способность облегчать разрыв связей в обрабатываемом материале при внедрении инструмента.

Пластифицирующее свойство СОТС заключается в облегчении пластического деформирования материалов за счет локализации деформации в тонких поверхностных слоях.

При использовании некоторых СОТС обеспечивается упрочнение поверхностного слоя детали или его защита.

Улучшение режущих свойств инструментов является еще одним способом воздействия на процесс резания.

Способы улучшения режущих свойств инструментов:

1) обработка инструмента холодом после закалки;

2) удаление поврежденного при заточке слоя с рабочих поверхностей инструментов путем доводки или травления;

3) цианирование, сульфидирование, хромирование, обработка перегретым паром, радиоактивное облучение, нанесение износостойких покрытий.

Оптимизация режима резания

Задача выбора режима резания заключается в получении таких искомых параметров процесса резания, которые обеспечили бы его максимальную эффективность при выполнении всех требований к нему. Последние накладывают определенные ограничения на возможные параметры резания:

1) диапазоны значений каждого из искомых параметров (ряды частот и подач);

2) предельно допустимые значения характеристик процесса резания (температура, шероховатость);

3) ограничения по стойкости инструментов;

4) предельные силы и мощность резания, определяемые, исходя из условий прочности и жесткости технологической системы и из технических возможностей оборудования.

Параметры, описывающие процесс резания, подразделяются на входные и выходные и связаны между собой сложными функциональными зависимостями. Совокупность этих зависимостей образует математическую модель процесса резания.

Задача расчета оптимального режима резания заключается в определении таких значений искомых параметров из множества их возможных значений, которые являются наилучшими.

Для оценки режима резания выделяют критерий оптимальности (целевую функцию). В этом случае оптимальными считаются такие значения искомых параметров, которые обеспечивают экстремальное значение целевой функции. Критериями оптимальности могут являться:

1) наибольшая производительность оборудования (наибольшее количество деталей, обработанных за единицу времени);

2) минимум стоимости инструмента, отнесенной к одной детали;

и др.

Одним из наиболее распространенных методов оптимизации является линейное программирование, предполагающее, что целевая функция оптимизации линейна.

Интенсификация процесса резания