ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА

РЕЗЦА ОТ ПУТИ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Цель работы

Экспериментально установить зависимость размерного износа токарного резца от пути резания. Выявить мероприятия, направленные на уменьшение погрешностей обработки, обусловленных размерным износом инструмента.

Общие положения

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 Δ U - приращение износа при соответствующем приращении пути резания Δ L.

Величины Δ U и Δ L 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.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45