Якість поверхневого шару деталей машин в значній мірі залежить від раціонального визначення методів та параметрів їх механічної обробки. Ефективним засобом підвищення якості обробки деталей є застосування інструментів з надтвердих матеріалів.

       Не дивлячись на велику кількість досліджень в цьому напрямі, питання технологічного забезпечення заданого рівня параметрів стану поверхневого шару залишається достатньо актуальним. Поширений сучасний метод забезпечення раціональних умов обробки — оптимізація процесу різання [1]. Відомий метод лінійного програмування дозволяє здійснювати одночасну оптимізацію швидкості різання і подачі з урахуванням обмежень, що діють під час різання, по критерію максимальної продуктивності [2, 3]. Практичний інтерес маэ подальше дослідження оптимальних режимів різання залежно від умов обробки та вимог до якості поверхневою шару деталей машин.

      Мета роботи — розробка методики визначення оптимальних режимів різання та рекомендацій з їх вибору в залежності від умов обробки і заданого рівня якості обробленої поверхні під час тонкої обробки інструментами з надтвердих матеріалів.

      Цільова функція - продуктивність обробки, максимум якої досягається при мінімумі основного часу, або максимумі добутку n S max (n, S - частота обертання і подача);основні обмеження - по гранично припустимій шорсткості обробленої поверхні Raдоп та по гранично припустимій температурі різання доп.

      Математична модель процесу різання представлена системою лінійних нерівнянь, графічно показаних на рис. 1.

де D – діаметр обробки; C_V, K_V, x_V, y_V, m_V – коефіцієнти і показники, що характерізують ступінь впливу глибини t, подачі S і стійкості T на швидкість різання V; k₀, k₁, k₂, k₃, k₄ - коефіцієнт і показники, що характерізують ступінь впливу подачі S, переднього кута , радіуса при вершині r і швидкості різання V на шорсткість обробленої поверхні Ra; C_t, n_t, y_t, x_t - коефіцієнт і показники ступеню, що характерізують вплив швидкості V, подачі S та глибини t на температуру різання ; n_min, n_max, s_min, s_max - гранично допустимі частоти обертання і подачі.

      Приклад визначення оптимальних режимів різання, приведений для тонкої токар¬ної обробки вала діаметром D = 200мм зі сталі 45 (HRC 48) різцями з ельбору (передній кут = 5, радіус при вершині r = 0.5мм, стійкість Т = ЗООхв., глибина різання t = 0.5мм, шорсткість обробленої поверхні Rадоп = 0.32мкм, температура різання = 800°С).

      Для заданих умов обробки прийняті наступні коєфіцієнти та показники, що характеризують ступінь впливу глибини, подачі і стійкості на швидкість та температуру різання: C_V =2933; K_V = 0,7; x_V = 0,182; y_V = 0,303; m_V = 0,606; С_t= 490; n_t = 0,2; y_t= 0,12; x_t= 0,09; коефіцієнти і показники, що характеризують ступінь впливу подачі, переднього куту, радіуса при вершині і швидкості V на шорсткість обробленої поверхні: k₀ = 0.16; k₁ = 0.59; k₂ = 0.29; k₃ = 0.19; k₄ = 0.66 [4].

      З їх урахуванням визначені наступні значення параметрів b_i: b₁ = 4.761; b₂ = 1.924; b₃ = 1.03; b₄ = 2.526; b₅ = 7.601; b₆ = -2.996; b₇ = 1.03.

      Точка С багатокутнику АВСD, в якій цільова функція приймає максимальне значення є точкою перетину обмежень по можливостях ріжучого інструмента (1) та гранично припустимій шорсткості обробленої поверхні (2). Обмеження по припустимій температурі різання (3) та кінематичні обмеження (4, 5, 6, 7) не впливають на оптимальні значення параметрів.

       Для заданих умов маханообробки визначені наступні результати розрахункузначення оптимальних режимів різання:

       Згідно з паспортними даними верстата прийняті наступні режими різання: n_опт = 200об/хв; s_опт = 0,2мм/об; v_опт = 100м/хв.

       На підставі виконаного аналізу обмежень, для будь яких умов тонкої токарної обробки оптимальна подача може бути визначена аналітично наступним чином:

       З урахуванням наведених в роботі постійних коефіцієнтів та показників ступенів для тонкої токарної обробки загартованої сталі різцями з ельбору для практичного застосування отримана залежність:

       Графіки залежності оптимальної подачі від шорсткості обробленої поверхні представлені на рис. 2.

       На підставі виконаних досліджень рзроблено рекомендації з вибору раціональних параметрів токарної обробки різцями з ельбору, що забезпечують необхідний рівень параметрів шорсткості поверхні та максимальну продуктивність (табл. 1).

       Таким чином, з використанням методу лінійного програмування встановлені аналітичні взаємозв'язки оптимальних режимів різання х умовами механічної обробки і показниками якості обробленої поверхні під час тонкої токарної обробки. На підставі отриманих результатів розроблени рекомендації по вибору оптимальних режимів різання в будь-якмх умовах токарної обробки інстументами з надтвердих матеріалів.

Література

1. Кроль О. С., Хмелевский Г. Л. Оптимизация и управление процессом резания. Учеб. Пособие. - К.: УМК ВО, 1991. - 140с.

2. Рудина И.А., Петряева И.А, Ивченко Т.Г. Оптимизация режимов резания при обработке деталей инструментами из сверхтвердых материалов. ИНЖЕНЕР: студенческий научно-технический журнал//Донецк: ДонНТУ. 2006. №7. - с. 177-178.

3. Кузнецова А.В., Ивченко Т.Г. Повышение эффективности обработки деталей инструментами из сверхтвердых материалов на основе оптимизации режимов резания. ИНЖЕНЕР: студенческий научно-технический журнал// Донецк: ДонНТУ. 2007. №8. - с. 55-57.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 2001. – 944с.