5.7. Надежность режущих инструментов
Свойства инструментальных материалов, а также условия резания являются случайными величинами. Поэтому стойкость и прочность инструмента, также являются величинами случайными. В связи с этим, к анализу работы инструмента в производственных условиях применяется статистический или вероятностный подход, а работоспособность инструмента характеризуется показателями его надежности.
Надежность – это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплутационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. Применительно к режущему инструменту рассматривают понятия безотказности и долговечности, определяющие уровень его надежности.
Безотказность – это свойство инструмента сохранять работоспособность в течение заданного времени без вынужденных перерывов. Количественными показателями надежности инструмента являются следующие:
вероятность безотказности работы инструмента Р(τ) – это вероятность того, что в пределах заданного времени τ отказ инструмента не наступает;
интенсивность отказов λ(τ) – вероятность отказа инструмента в единицу времени после времени τ безотказной работы;
плотность распределения стойкости f(τ);
средняя стойкость Т.
По результатам обработки данных наблюдений показатели безотказности определяют по формулам:
,
,
,
,
где n – объем выборки или общее число рассматриваемых периодов стойкости инструмента;
m(τ) – количество инструментов, отказавших за время τ во всех рассматриваемых периодах стойкости;
∆m(τ)
– количество инструментов, отказавших
в интервале времени от
до
;
nj и nj+1 – количество инструментов, работоспособных соответственно в начале и конце j-го интервала времени ∆τ;
τi – стойкость (время безотказной работы) i-го инструмента.
Долговечность – свойство инструмента сохранять работоспособность до предельного состояния, т.е. до окончания эксплуатации (с учетом перерывов на восстановление работоспособности).
Долговечность оценивается теми же показателями, что и безотказность, но все характеристики при этом задаются в функции суммарной стойкости ∑τ или числа периодов стойкости.
Рассмотренные выше вопросы, связанные с природой изнашивания инструмента и стойкостными зависимостями, важны для понимания процесса износа и, как следствие, принятия правильных предупредительных мер с целью его оптимизации.
14 Режимы обработки на станках с чпу
Contents
-
3.4.1. Выбор параметров режима резания при токарной обработке
3.4.2. Точение
3.4.3. Фрезерование
3.4.4. Сверление
Эффективность эксплуатации станков с ЧПУ во многом определяется их правильным технологическим использованием – рациональным построением технологического процесса и, в частности, выбором режимов резания, обеспечивающих увеличение надежности и производительности обработки. Увеличение надежности обработки при использовании предельных глубины резания и подачи может быть достигнуто путем устранения технологических перегрузок, возникающих обычно в момент врезания и выхода инструмента из зоны резания. Система ЧПУ позволяет автоматически менять величину подачи на этих переходах цикла. Производительность и надежность повышают также путем рационального выбора скорости резания. Опыт эксплуатации станков с ЧПУ показывает, что скорость резания следует выбирать с учетом особенностей автоматизированных технологических процессов. Рабочие ходы и переходы каждого инструмента осуществляют с различной глубиной резания, подачей и скоростью при различных направлениях перемещения. Каждый инструмент в течение периода стойкости обрабатывает различные поверхности деталей из одинаковых или различных материалов. Каждый рабочий ход выполняется на режимах, обеспечивающих более полное использование станка и инструмента. Инструменты используются в составе различных многоинструментальных наладок, причем меньшую часть инструментов заменяют при смене обрабатываемой детали, а большую – по мере затупления. Указанные особенности технологического процесса существенно влияют на характер износа и выбор скорости резания. В станках с ЧПУ, например токарных, режущие инструменты работают с различным направлением рабочей подачи и различными глубиной резания и подачей при обработке совокупности деталей, что сказывается на скорости нарастания износа, и тем самым на времени работы до допустимого износа. В связи с высокой стоимостью станков с ЧПУ, использованием инструментов с предварительной настройкой на размер и быстросменной оснасткой периоды стойкости инструментов выбирают более низкими, чем это рекомендуется справочной литературой, а режимы обработки – выше. Для выбора режимов резания на станках с ЧПУ используют специальные справочники – общемашиностроительные нормативы режимов резания, разработанные для различных видов режущих инструментов (концевых фрез, резцов с механическим креплением твердосплавных пластин и т. д.).