Obrabotka Metallov 2009 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТЕХНОЛОГИЯ № 1 (42) 2009 16 УДК 621.91.01.9.015 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ НОРМИРОВАНИИ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ Г.И. СМАГИН, доцент, канд. техн. наук, В.С. КАРМАНОВ, доцент, канд. техн. наук, НГТУ, г. Новосибирск Предлагается новый метод характеристических линий и характеристических поверхностей для нормирования ре- жимов резания труднообрабатываемых материалов. A new method of characteristic lines and surfaces for rating cutting parameters of difficult-to cut- materials has been suggested. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: НОРМИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ, СТОЙКОСТЬ ИНСТРУМЕНТА, СВЕРЛЕНИЕ, МАТЕ- МАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ, ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА. В традиционных методиках при нормировании ре- жимов резания чаще всего за основу принимается стойкость инструмента. Обычно рассматривается зави- симость стойкости от двух факторов – частота враще- ния n [об/мин]; подача на оборот S [мм/об]. При этом ис- пользуются степенные зависимости стойкости инстру- мента от режимов обработки, хотя имеется достаточно много исследований различных авторов, в которых адек- ватность степенных моделей ставится под сомнение. В реальных экспериментах на поле пространства двух фак- торов поверхность отклика стойкости инструмента имеет выпуклый, холмообразный вид, тогда как степенные за- висимости дают вогнутые поверхности отклика, и расчет оптимального режима резания в этом случае становится неопределенной задачей из-за отсутствия экстремума стойкостной функции. Кроме того, расположение линий равного уровня минутных подач S м = S n [мм/мин] на поле факторного пространства в традиционном нормирова- нии обычно эквидистантно линиям равного уровня стой- костей, что также приводит к неопределенности при ре- шении поставленной задачи. Алгоритм формирования банка данных рекомендуе- мых режимов резания в традиционном нормировании на первом этапе осуществляется обработкой результатов стойкостных испытаний при определенных фиксирован- ных условиях резания для обрабатываемого материала с коэффициентом обрабатываемости K обр = 1. Значения таких режимов называются базовыми. При обработке результатов стойкостных экспериментов определяются параметры модели и показатели степеней для исследу- емых факторов. Далее на втором этапе экспериментов по этой же методике для конкретных условий обработ- ки определяются параметры стойкостных моделей, но для материалов с обрабатываемостью меньше единицы ( K обр = 0.8; 0.6; 0.4; 0.2). За коэффициент обрабатывае- мости в данной работе принимается K обр = S * м /S м , где S * м – минутная подача, соответствующая режиму гло- бального максимума стойкости исследуемого материа- ла, S м – минутная подача, соответствующая режиму гло- бального максимума стойкости материала с K обр = 1. По новому предлагаемому авторами работы принци- пу нормирования режимы резания назначаются не вдоль стойкостных линий равного уровня на поле двухфактор- ного пространства, а вдоль определенных характери- стических линий и поверхностей. При этом устраняется эффект неопределенности при назначении режима ре- зания, характерный для традиционного нормирования. Это становится возможным при использовании стой- костной модели, более адекватной реальным экспери- ментам, что, в свою очередь, позволяет снизить ошибки нормирования и позволяет шире использовать экстра- поляционные возможности [5] применяемых характе- ристических поверхностей. Кроме того, предлагаемая методика приводит к снижению общего количества тру- доемких стойкостных экспериментов при определении параметров моделей и позволяет при нормировании режимов обработки получать реально значимый эконо- мический эффект. Предлагаемая методика рассматривается на приме- ре операции сверления; с небольшими изменениями она может быть применена для других процессов обработки материалов при режимах безнаростового стружкообра- зования (точение, фрезерование). В систему базовых моделей процесса резания включаются: стойкость инструмента L [мм] – общая длина просверленных отверстий до затупления сверла; осевая сила P ос [Н]; крутящий момент М кр [НЧмм]; тем- пература резания t [°C]. Так же как и в традиционных методиках нормирования, основная роль отводится стойкости инструмента, и от выбора модели стойкости во многом зависит качество и точность нормирования режимов резания. Как показано в [1, 6], для остальных показателей адекватными оказываются полиномиаль- ные модели второго порядка, двух- или трехфакторные (в качестве третьего фактора чаще всего выбирается диаметр сверла d [мм]). При нахождении оптимальных режимов резания ис- пользуется критерий минимума затрат , (1) где C , D , E – некоторые экономические параметры.