54) Зависимость стойкости от параметров режима резания

Стойкость режущих инструментов обычно определяют по кривым износа h = f (τ). Однако для этого необходимо знать пре­дельно допустимую величину износа, т.е. критерий затупления. На практике чаще всего в качестве этого критерия принимают до­пустимую для данного инструмента ширину фаски износа по зад­ней поверхности h_з.п.. Верхним пределом этой величины является такое ее значение, после которого начинается период катастрофи­ческого износа (на типичной кривой это точка перегиба В, см. рис. 5.11).

Рис. 6.1. Критерии равного и оптимального износов

При построении кривых износа для разных скоростей резания V₃ > V₂ > V₁ видно, что с ростом скорости резания v кривые стано­вятся круче и происходит смещение точки В в сторону больших допустимых значений h_з.п (рис. 6.1), т.е. в этом случае за опти­мальный износ, строго говоря, следовало бы принимать для каж­дой скорости свое значение h_з.п.. Однако на практике с целью уп­рощения износ по задней поверхности принимают одинако­вым (равновеликим) для всего семейства кривых износа и называ­ют его критерием равного износа. В ряде случаев, например на автоматических линиях или на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), целесообразно применять более производи­тельный и более экономичный критерий оптимального износа [8].

Численные значения критериев затупления определяют экспе­риментально. Они зависят от многих условий резания и, главным образом, от сочетания свойств режущего и обрабатываемого мате­риалов. Например, при несвободном точении твердым сплавом сталей и чугунов наибольшая величина фаски износа измеряется у вершины резца в главной секущей плоскости, т.е. в месте с наи­худшими условиями теплоотвода. При этом допустимое макси­мальное значение фаски износа составляет: при обработке стали h_з.п. = 0,8... 1,0 мм; а при обработке чугуна с подачей s < 0,3 мм/об – h_з.п. = 1,4... 1,7 мм, с подачей s > 0,3 мм/об – h_з.п. = 0,8... 1,0 мм.

Момент затупления режущего инструмента иногда определя­ют и по следующим технологическим критериям:

а) по увеличению шероховатости обработанной поверхности, вызванному износом инструмента;

б) по потере размера детали при чистовой обработке;

в) по появлению «свиста»;

г) по появлению вибраций;

д) по поломке мелкоразмерного инструмента и т.п.

Обычно величина износа инструмента при использовании этих критериев ниже принятого при определении стойкости, обес­печивающей максимальное время работы инструмента.

Данные о закономерностях износа инструментов позволяют оценивать влияние на стойкость режимов резания и находить оптимальные значения геометрических параметров инструментов.

55. Зависимость стойкости от скорости резания.

Установлено, что наибольшее влияние на износ инструментов оказывает температурно-скоростной фактор. Поэтому уже в первых работах по совершенствованию режущих инструментов F.W. Taylor предложил оценивать их работоспособность путем нахождения зависимости «стойкость–скорость» (Т–v).

Эта методика не потеряла своей актуальности и на сегодняш­ний день. Суть ее заключается в следующем: строят зависимости износа от времени (см. рис. 6.1) и, задаваясь критерием равной стойкости для разных скоростей резания, находят значения соот­ветствующих величин стойкости при всех прочих равных услови­ях резания. Графически в прямоугольных координатах связь стой­кости со скоростью выглядят в виде кривых 1 или 2 (рис. 6.2, а). Монотонно убывающая кривая 1 близка к параболе и характерна для быстрорежущих инструментов и однокарбидных твердосплав­ных резцов, обрабатывающих чугун. Кривая 2 имеет более слож­ную форму с двумя перегибами в точках б и в. Эта кривая встреча­ется при резании твердосплавными инструментами легированных сталей и сплавов, в том числе труднообрабатываемых сталей, при изменении скоростей резания в широком диапазоне.

Рис. 6.2. Зависимость стойкости инструмента Т от скорости резания v:а – в прямоугольных координатах; б – в логарифмических координатах

Далее для удобства использования в технологических расчетах указанные кривые строят в логарифмических координатах (см. рис. 6.2, б), и тогда зависимость Т-v аппроксимируют в виде сте­пенных эмпирических формул типа

где С₁ – постоянная, зависящая от условий резания; v - скорость резания; m₁ – показатель степени, учитывающий влияние скорости резания на стойкость, m₁ = tgψ.

В (6.1) постоянную C₁ находят из рис. 6.1, как С₁ = Т_i , где

T_i – стойкость, соответствующая скорости v, при критерии равного износа.

Пользуясь уравнением (6.1), можно при критерии равного из­носа сделать перерасчет стойкости T_i для разных скоростей реза­ния V_i:

Зависимость Т-v имеет большую крутизну (особенно для ин­струментов из быстрорежущих сталей) из-за большой степени влияния скорости резания на стойкость. Так, например, при точе­нии стали быстрорежущими резцами m₁= 8 и при уменьшении скорости всего в 1,09 раза (на 9 %) стойкость Т увеличивается в 2 раза, а если скорость v уменьшить в 2 раза, то стойкость должна увеличиться в 256 раз, что на практике невозможно. Такое несоот­ветствие объясняется тем, что зависимость Т-v справедлива лишь в диапазоне скоростей резания, в котором проводились стойкостные испытания инструмента.