Одним из используемых на практике методов является эмпирический метод определения скоростей по эмпирическим формулам или таблицам.

Согласно эмпирическому подходу, в основе которого лежит использование уравнения Тейлора, скорость резания vT определяется по формулам типа [82]
стояния поверхности заготовки перед обработкой (Кс). Значения постоянной Cv и показателей степеней приведены в табл. 9.2.

Постоянная Cv соответствует некоторым постоянным условиям резания, при которых все прочие поправочные коэффициенты равны единице. Так, в формулах, приведенных в [98], эта постоянная соответствует обработке угле­родистой конструкционной стали (С<0,6%), пределу прочности аь- 750 МПа, или чугуна твердостью НВ=1900 МПа или обработке ковкого чугуна твердостью НВ=1500 МПа; марке твердого сплава Т15К6 для обработки сталей и ВК6 для обработки чугуна; главному углу в плане резца (р=45°; ширине фаски износа задней поверхности /?*=0,8-1,0 мм; заготовке без литейной или штамповочной корки; работе без применения СОЖ.

Таблица 9.2

Допускаемые износостойкостью инструмента скорости резания и поправоч­ные коэффициенты на измененные условия резания часто задают даже не в виде эмпирических формул, а в виде таблиц (табл. 9.3, 9.4).

Содержание таблиц для рекомендуемых скоростей резания обычно пред­ставляет собой результаты лабораторных опытов или производственных на­блюдений. Поскольку опыты по установлению связей между стойкостью инст­румента и допускаемой скоростью резания весьма трудоемки и дороги, а усло­вия резания разнообразны, этих сведений всегда не хватает.

Недостающие сведения обычно рассчитывают по эмпирическим степенным функциям (9.16) В качестве примера приведен фрагмент таблицы номинальных значений скоростей резания для токарных операций, рекомендованных Sandvik Coromant [140], табл. 9.3.

Наряду с простотой и удобством определение допускаемой скорости по таблицам и эмпирическим формулам имеет существенные недостатки. К ним относятся трудоемкость и дороговизна проведения большого количества необ­ходимых опытов. При представлении рекомендаций по назначению скорости резания в форме таблиц не учитываются многие факторы, фактически влияю­щие на допускаемую скорость резания. Структура эмпирических формул, ис­пользующихся для аппроксимации этой связи, не отражает различных физиче­ских процессов, лежащих в основе этих связей. При этом игнорируется то, что в общем случае скорость резания определяется одним из нескольких различных ограничений, каждое из которых может стать определяющим в какой-то ограни­ченной области изменения условий резания.

Эмпирические формулы не могут учесть нелинейных изменений, происхо­дящих при изнашивании инструмента. Кроме того, они не учитывают реально существующих физических ограничений, например связанных с температурой.

Преодоление этих недостатков связано с развитием и использованием тео­ретических методов, основанных на связях интенсивностей изнашивания с расчетными температурами и характеристиками износостойкости инструмента.

Возможность и целесообразность использования температуры для обоб­щения рекомендаций по определению допускаемой скорости резания основы­ваются на существовании тесных связей между интенсивностями изнашивания поверхностей инструмента и температурами. При этом вместо эмпирического уравнения Тейлора

‘-‘7ГЙ <9-17>

Наряду с простотой и удобством определение допускаемой скорости по таблицам и эмпирическим формулам имеет существенные недостатки. К ним относятся трудоемкость и дороговизна проведения большого количества необ­ходимых опытов. При представлении рекомендаций по назначению скорости резания в форме таблиц следует использовать более общую сис­тему уравнений

. . (h dh. rhn dh

иоН’)<,т=ІЛ«іІЖ)’ Ш’ (918)

Как уже отмечалось в п. 8.6, температура обобщает влияние на интенсив­ности изнашивания большой группы факторов. К ним относятся теплофизиче­ские и прочностные характеристики обрабатываемого материала, в том числе отражающие специфику процесса резания, геометрические параметры и фор­ма режущего лезвия, параметры износа передней и задней поверхностей инст­румента и режима резания.

Область изменения температуры легко может быть ограничена из физиче­ских соображений. Следовательно, и область допускаемых значений скорости резания наиболее просто может быть охарактеризована интервалами измене­ния температур поверхностей режущего лезвия (0О, 0i). Здесь 0О — минимальная целесообразная температура, соответствующая минимуму интенсивности изнашивания инструмента или выбирающаяся в зависимости от заданной ше­роховатости обработанной поверхности, а 0! — наибольшая целесообразная температура, допускаемая теплостойкостью инструментального материала (верхним уровнем интенсивности изнашивания инструмента).

Целесообразность ограничения интервала возможного изменения темпера­тур связана с тем, что предельные температуры (00,00 зависят главным обра­зом от свойств инструментального материала. Некоторое влияние на предель­ные температуры могут оказывать свойства обрабатываемого материала и геометрическая форма режущего лезвия. Однако для конкретного инструмен­тального материала и одной группы обрабатываемых материалов возможные изменения предельных температур могут быть легко учтены и скорректированы с помощью поправочных коэффициентов.

Задача заключается в том, чтобы по заданным интервалам изменения тем­ператур, используя теоретико-эмпирические формулы или алгоритмы для рас­чета температур и других физических характеристик процесса стружкообразо­вания, рассчитать зависимости наибольших и минимальных целесообразных скоростей резания от толщины срезаемого слоя (или подачи). Наиболее эф­фективно, точно и просто эта задача решается с помощью ЭВМ с использова­нием программ, некоторые из которых проиллюстрированы рис. 6.20, 6.21 и 8.23-8.28.

Для расчета скорости резания по заданным температурам необходимы сле­дующие сведения.

Свойства обрабатываемого материала:

действительный предел прочности при растяжении Sb (твердость НВ и от­носительное удлинение 5);

отношения максимального предела текучести на сдвиг при резании q0 и ка­сательного напряжения на фаске износа д3 к действительному пределу проч­ности при растяжении;

температура плавления, удельная объемная теплоемкость; коэффициент температуропроводности ю.

Характеристики инструмента и инструментального материала:

марка инструментального материала;

наибольшая допускаемая температура 0! и минимальная целесообразная температура 0О;

угол в плане <р, передний угол у, задний угол ап, радиус закругления верши­ны R;

предельный допускаемый хрупкой прочностью передний угол у’пр, крите­рий затупления по задней поверхности h.

Зависимости интенсивностей изнашивания рабочих поверхностей режущего лезвия от соответствующих расчетных температур могут быть представлены эмпирическими функциями:

Влияние инструментального материала может быть учтено путем измене­ния поправочного коэффициента К„ (табл. 9.5).