12. Обрабатываемость материалов резанием

12.1. Понятие обрабатываемости и её основные

характеристики

Под обрабатываемостью материалов в широком смысле этого слова понимают способность материалов подвергаться резанию по ряду технологических показателей. К ним относятся допускаемая скорость, возникающие в процессе резания силы, шероховатость обработанной поверхности, тип стружки и условия ее отвода из зоны резания и т.п. Таким образом, обрабатываемость является важнейшим технологическим свойством всех конструкционных материалов.

В зависимости от вида и характера обработки те или иные технологические показатели становятся определяющими (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Показатели обрабатываемости материалов

Например, при черновой обработке, помимо получения максимально возможной производительности, большое значение имеют величина составляющих силы резания и условия транспортировки стружки из зоны резания. При чистовой обработке помимо производительности определяющими являются шероховатость обработанной поверхности, глубина наклепанного слоя, лежащего под обработанной поверхностью, и степень его наклепа, величина и знак остаточных напряжений в указанном слое.

Комплексное определение показателей обрабатываемости позволяет подобрать материал, не только удовлетворяющий эксплуатационным требованиям, предъявляемым к детали, но и обеспечивающий минимальную стоимость механической обработки резанием.

Поскольку производительность и себестоимость обработки зависят главным образом от допускаемой скорости резания, то для любого вида и характера обработки основным показателем обрабатываемости является скорость резания, величина которой определяется изнашивающим действием, оказываемым обрабатываемым материалом на контактные поверхности инструмента. Поэтому в узком понимании обрабатываемость материалов характеризуется допускаемой скоростью резания. Считают, что лучшую обрабатываемость имеет тот материал, который при прочих равных условиях допускает более высокую скорость резания. Количественно обрабатываемость оценивают коэффициентом обрабатываемости, представляющим собой отношение скорости резания, допускаемой при резании определенного материала, к скорости резания, допускаемой материалом, принятым за эталонный. Если коэффициент обрабатываемости больше единицы, то данный материал обрабатывается лучше, чем эталонный, а если меньше единицы — то хуже.

Существуют различные методы определения обрабатываемости. В основе «классического» метода лежит нахождение зависимости V = f(Т). Если сравнивают обрабатываемость двух материалов А и Б, то для них при одинаковых условиях обработки экспериментально находят связь между периодом стойкости и скоростью резания. При немонотонной зависимости V = f(Т) находят отношение скоростей резания V_A и V_Б, допускаемых материалами А и Б при определенном значении периода стойкости инструмента, являющееся коэффициентом обрабатываемости при выбранном периоде стойкости. Если зависимость V = f(Т) монотонна и ее можно аппроксимировать степенной функцией, то находят две зависимости:

V = C_A/T^mА и V = C_Б/T^mБ.

Задавшись периодом стойкости Т = 60 мин, определяют соответствующие ему скорости резания V_60A и V_60Б. Коэффициент обрабатываемости:

К₀ = V_60А/V_60Б.

Классический метод является наиболее точным и объективно отражающим влияние обрабатываемого материала на изнашивание инструмента. Но он очень трудоёмок и связан с большим расходом обрабатываемого материала и инструмента. Поэтому разработан ряд ускоренных методов, на которых, однако, мы останавливаться не будем, так как они подробно рассматриваются в учебной литературе.