РЕЗЦА ОТ ПУТИ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Под воздействием факторов, действующих в процессе обработки, происходит износ инструмента. При этом увеличиваются силы резания, растет температура в зоне резания, изменяется размер инструмента. Поскольку размер инструмента является одним из составляющих звеньев размерной цепи технологической системы (ТС), то его изменение приводит к изменению замыкающего звена – размера, получаемого в данной технологической операции. Таким образом, износ инструмента сказывается на точности обработки. Для того чтобы уменьшить погрешности обработки, обусловленные размерным износом инструмента необходимо знать механизм возникновения и изменения износа.

В зависимости от физической природы износа существует несколько видов износа режущих инструментов: абразивный, адгезионный, диффузионный, окислительный, электродиффузионный. Одной из задач, возникающих при определении режимов обработки, является выбор критерия износа. В зависимости от вида обработки, от требований к точности и состоянию поверхностного слоя различаются следующие критерии износа инструмента: критерий «блестящей полоски», силовой критерий, критерий оптимального износа, технологический критерий. С точки зрения обеспечения требуемой точности наиболее важным является технологический критерий. Согласно этому критерию инструмент подлежит замене, если наличие износа не позволяет получить размер детали в пределах требуемого допуска или если не обеспечивается требуемая шероховатость поверхности. Одним из вариантов технологического критерия износа является допустимая величина размерного износа инструмента. Размерный износ – это износ, измеряемый по нормали к обрабатываемой поверхности. Для токарных резцов и фрез он обусловлен износом по задней поверхности (рис. 4.1) и связан с ним следующим соотношением:

(4.1)

где hз – износ по задней поверхности;

α – задний угол.

Для осевых инструментов (сверл, зенкеров, разверток) размерный износ измеряется в диаметральном направлении. Его действие приводит к изменению диаметра обрабатываемого отверстия.

Зависимость размерного износа от пути резания приведена на рис. 4.2.

Рисунок 4.2 – Зависимость размерного износа от пути резания

Весь период работы резца может быть условно разделен на три участка:

I – начальный износ;

II – нормальный износ;

III– катастрофический износ.

Начальный износ (участок I) характеризуется большой скоростью изменения и обуславливается приработкой инструмента. При этом происходит сглаживание микронеровностей режущей кромки, появившихся в результате заточки.

На участке II скорость изменения износа уменьшается и стабилизируется. Это вызвано уменьшением напряжений, действующих на режущую кромку. Износ протекает под действием факторов, существующих в процессе резания.

На участке III, соответствующем катастрофическому износу, износ протекает наиболее интенсивно. Это объясняется увеличением температуры в зоне резания из-за увеличения площади контакта заготовки и задней поверхности инструмента. При этом происходит усиленный адгезионный и диффузионный износ. Эксплуатация инструмента в этой области недопустима.

С достаточной для практики точностью кривую износа можно заменить прямой, пересекающей ось ординат на расстоянии Uн, рис. 4.2. Уравнение такой прямой

(4.2)

где Uн – начальный износ, мкм (определяется графически);

Uо – относительный износ, мкм/км;

L – путь резания, км.

Путь резания при точении определяется

(4.3)

где D – диаметр обработки, мм;

n – частота вращения шпинделя, мин-1;

Q – время обработки, мин.

Величина относительного износа Uо характеризует скорость износа на участке нормального износа, она равна тангенсу угла наклона кривой износа к оси абсцисс

(4.4)

где ΔU - приращение износа при соответствующем приращении пути резания ΔL.

Величины ΔU и ΔL определяются по графику, построенному в масштабе.

При чистовом точении конструкционной стали резцами, оснащенными пластинками твердого сплава Т15К6, Т30К4, начальный износ составляет 2-8 мкм, относительный – 2-10 мкм/км. При обработке чугуна резцами, оснащенными пластинками твердого сплава ВК4, ВК8, начальный износ составляет 3 – 10 мкм, относительный – 3-12 мкм/км.

Выражение для определения размерного износа в зависимости от параметров обработки при точении стали резцами с пластинками твердого сплава Т15К6, имеющими передний угол 12°, главный угол в плане 45° и радиус закругления 1 мм, имеет вид:

(5.5)

где U_op –расчетное значение относительного износа;

V – скорость резания м/мин;

S – подача мм/об;

t – глубина резания, мм.

Для уменьшения влияния размерного износа на точность применяется комплекс мероприятий связанных:

- с уменьшением размерного износа;

- с компенсацией размерного износа.

Для уменьшения размерного износа необходимо:

− уменьшать начальный износ за счет повышения качества заточки инструмента и применения доводки его режущих кромок;

− применять при обработке смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ);

− выбирать режимы резания, обеспечивающие высокую размерную стойкость инструмента (в особенности это касается дорогого инструмента - протяжек, разверток);

− выбирать материалы инструмента, соответствующие обрабатываемому материалу;

− применять инструмент с рациональными геометрическими параметрами.

С целью компенсации размерного износа следует:

− применять режущий инструмент со стабильными режущими свойствами, что позволит с большей долей вероятности прогнозировать величину износа;

− производить своевременную поднастройку технологической системы;

− своевременно производить замену режущего инструмента;

− применять автоматические устройства для определения износа и его компенсации.