9.4. График износа инструмента. Понятие о стойкости инструмента и критерии его затупления

Любая количественная характеристика износа изменяется с течением времени изнашивания неравномерно. В начальный период работы нового инструмента изнашивание происходит быстро, затем замедляется и при достижении определенного износа резко возрастает. Интенсивность изнашивания характеризуется производной dh/dT₀, где h - количественная характеристика износа, T₀ – время работы инструмента. Наиболее употребляемой характеристикой износа на практике является ширина фаски износа по задней поверхности h_З. Поэтому она взята здесь за основу.

Рис. 9.5. График изменения ширины фаски

износа по задней поверхности

с течением времени.

На рис.9.5 показан типичный график изменения ширины фаски износа от времени работы инструмента. Он имеет характерный вид, присущий всем характеристикам износа для любых инструментов и для изнашивания деталей машин вообще. На нем четко выделяются три участка.

Первый участок от начала координат до точки А, продолжительностью Т_П соответствует периоду приработки. Этот участок очень мал и характеризуется высокой интенсивностью изнашивания: угол . В этот период происходит механическое изнашивание за счет разрушения выступов неровностей.

Второй участок АВ продолжительностью Т – Т_П соответствует периоду установившегося изнашивания, характеризующегося небольшой постоянной интенсивностью изнашивания: угол Ψ₂ < Ψ₁ и часто не превышает . На этом участке происходят одновременно медленное абразивное, адгезионное, диффузионное и электродиффузионное изнашивания, приводящие к увеличению трения за счет увеличения площади фактического контакта и адгезионных связей инструмента со стружкой и заготовкой. Увеличение трения вызывает увеличение температуры и тепловыделения, усиливающие адгезию и диффузию. В точке В количественные изменения переходят в качественные: интенсивность изнашивания быстро возрастает и дальнейшую обработку инструментом производить нецелесообразно из-за его чрезмерно быстрого изнашивания. Точка В (см. рис.9.5) соответствует моменту, когда инструмент необходимо считать изношенным, т.е. непригодным для дальнейшей обработки. Координаты точки В: Т и h₀ называются соответственно стойкостью и предельным износом. Иными словами, стойкость - это время работы инструмента до его затупления. Поскольку за период стойкости инструмент совершает определенный путь по заготовке со скоростью резания, а на производстве при этом обрабатывается определенное количество деталей или обрабатывается поверхность определенной площади, то все эти величины: время, количество деталей, путь резания, площадь обработанной поверхности имеют основание быть мерой стойкости режущего инструмента. С физической точки зрения наиболее полной характеристикой стойкости является путь резания, пройденный инструментом по заготовке до момента его затупления. Он определяется L = VT. Однако время более удобно измерять и, учитывая наличие простой вышеприведенной зависимости, обычно в качестве меры стойкости принято время работы инструмента до его затупления.

На практике нередко инструмент оказывается непригодным к дальнейшей обработке по мере его изнашивания далеко не достигнув предельного износа h₀. Поэтому степень изношенности инструмента определяют по критерию затупления.

Критерий затупления – это признак или совокупность признаков, определяющих непригодность инструмента из-за его износа для дальнейшей обработки. Критерий затупления должен иметь количественную характеристику, т.е. измеряться и быть величиной, связанной с той целью, какую преследует данная обработка. Так, целью черновой обработки является снятие припуска при наименьших затратах и наибольшей производительности. Поэтому здесь за критерий затупления принимается величина предельного износа.

При чистовой обработке к вышеуказанным целям добавляется обеспечение заданного качества обработки: шероховатости и размеров обработанной поверхности, которые должны находиться в заданных пределах. В этих условиях применяется косвенный критерий - технологический: шероховатость либо точность размеров. При обработке следят не за износом инструмента, а за показателями качества обработанной поверхности. Инструмент используется для обработки до того момента, когда он перестает обеспечивать заданное качество обработки. В научно-исследовательской работе за критерий затупления инструмента принимают одну или несколько количественных характеристик износа и чаще всего ширину фаски износа по задней поверхности - h_З.