ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПУТИ И СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ НА ВЕЛИЧИНУ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА

Размерный износ режущего инструмента является одной из причин, вызывающих погрешности механической обработки. В любых условиях при резании наблюдается износ инструмента, который всегда приводит к изменению размеров обрабатываемых деталей.

Предельный износ инструмента (полное затупление) приводит к необходимости его замены, что, как правило, связано с перерывами в технологическом процессе. Однако пока инструмент работоспособен, приходится в ряде случаев учитывать постепенный размерный износ инструмента и принимать специальные меры для компенсации изменений размеров обрабатываемых деталей.

Периодические поднастройки станков при обработке партии деталей, как правило, вызываются размерным износом инструмента. При обработке больших поверхностей износ инструмента приводит к заметной погрешности формы обрабатываемой поверхности.

С точки зрения стойкости инструмента представляет собой интерес предельный износ режущего инструмента. В теории резания в качестве характеристики износа обычно принимают величину фаски износа по задней грани инструмента. С точки зрения точности механической обработки представляет собой интерес износ режущего инструмента, непосредственно влияющий на размеры обрабатываемой детали, то есть размерный износ. Размерный износ режущего инструмента – это износ режущей кромки, измеренный в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности (рис. I).

Для более правильной характеристики износа и для упрощения расчетов точности механической обработки в технологии машиностроения размерный износ изучается в зависимости от пути, пройденного лезвием инструмента в металле (пути резания L).

Рисунок 1 – Размерный износ режущего инструмента.

Путь резания при токарной обработке определяется по формуле

L= или

(I)

где L – путь резания, м; V-скорость резания, м/мин; T-время работы резца, мин; d-диаметр обрабатываемого изделия, мм; S –подача, мм/об.

Влияние пути резания на величину размерного износа показано на рис. 2.

Рисунок 2 - Зависимость размерного износа

инструмента от пути резания.

Размерный износ инструментов в процессе резания происходит неравномерно. В начальный момент резания (период I) происходит повышенный начальный износ, далее наступает наиболее продолжительный период нормального износа (II), характеризующийся линейной зависимостью размерного износа от пути резания и наконец период интенсивного (катастрофического) износа (III) приводящего к разрушению режущего лезвия инструмента. Период начального износа и его величина зависят, в основном, от качества заточки и доводки инструмента.

В ряде случаев при хорошей заточке и доводке период начального износа может совершенно отсутствовать и размерный износ на всем пути резания до периода катастрофического износа будет равномерным. Интенсивность износа характеризуется тангенсом угла наклона линии износа к оси абсцисс: .

Относительным износом называется размерный износ режущего инструмента на 1000 м пути резания:

(2)

где -относительный износ, мкм; -размерный износ на участке нормального износа, мкм; -длина пути резания при нормальном износе, м.

Величина относительного износа наиболее полно характеризует размерную износостойкость режущего инструмента при конкретных условиях обработки. Практически интерес представляет размерный износ в условиях чистовой обработки, когда предъявляются повышенные требования к точности обработки и когда погрешность, вызванная размерным износ инструмента, часто имеет значительный удельный вес. Поэтому в настоящей работе и изучается размерный износ резцов при режимах чистовой обработки. Величина относительного износа зависит от механических свойств обрабатываемого материала, материала инструмента, режимов резания, геометрии инструмента и т.д.

В данной работе определяется влияние скорости резания на величину относительного износа, так как из всех режимов резания скорость оказывает на его величину наибольшее влияние.

В настоящее время существует несколько методов измерения износа инструмента. Наиболее простой – метод измерения удельного размера от режущего лезвия инструмента до определённой базовой поверхности. При этом используют микроскопы или контактные измерительные приборы. В данной работе измерение износа инструмента производится по схеме, изображенной на рис. 3.

Рисунок 3 - Схема измерения износа инструмента:

I – индикатор; 2 - резец; 3 – упорный винт; 4 – опоры.

Резец устанавливается так, что бы базовые поверхности державки резца прилегали к установочным поверхностям приспособления. Микронный индикатор устанавливается таким образом, чтобы измерительная поверхность плоского наконечника касалась вершины резца. В таком положении установить индикатор на ноль и снять резец. После обработки резец заново устанавливается в приспособление и с помощью индикатора производится измерение размерного износа.