Значение критерия Фишера при доверительной
вероятности Р = 0,95
Число степеней свободы f2 |
Число степеней свободы f1 (для числителя) |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
161,45 |
199,50 |
215,72 |
224,57 |
2 |
18,51 |
19,00 |
19,16 |
19,25 |
3 |
10,13 |
9,55 |
9,28 |
9,12 |
4 |
7,71 |
6,94 |
6,59 |
6,39 |
5 |
6,61 |
5,79 |
5,41 |
5,19 |
6 |
5,99 |
5,14 |
4,76 |
4,53 |
7 |
5,59 |
4,74 |
4,35 |
4,12 |
8 |
5,32 |
4,46 |
4,07 |
3,84 |
9 |
5,12 |
4,26 |
3,86 |
3,63 |
10 |
4,96 |
4,10 |
3,71 |
3,48 |
11 |
4,84 |
3,98 |
3,59 |
3,36 |
12 |
4,75 |
3,88 |
3,49 |
3,26 |
13 |
4,67 |
3,80 |
3,41 |
3,18 |
14 |
4,60 |
3,74 |
3,34 |
3,11 |
15 |
4,54 |
3,68 |
3,29 |
3,06 |
16 |
4,49 |
3,63 |
3,24 |
3,01 |
17 |
4,45 |
3,59 |
3,20 |
2,96 |
18 |
4,41 |
3,55 |
3,16 |
2,93 |
19 |
4,38 |
3,52 |
3,13 |
2,90 |
20 |
4,35 |
3,49 |
3,10 |
2,87 |
21 |
4,32 |
3,47 |
3,07 |
2,84 |
22 |
4,30 |
3,44 |
3,05 |
2,82 |
23 |
4,28 |
3,42 |
3,03 |
2,80 |
24 |
4,26 |
3,40 |
3,01 |
2,78 |
25 |
4,24 |
3,38 |
2,99 |
2,76 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
График зависимости шероховатости от режимов резания
Рисунок. Поверхность отклика влияния скорости резания V и подачи S
при шлифовании на шероховатость поверхности Ra
Лабораторная работа № 5
РАЗМЕРНЫЙ И ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ИЗНОС
РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Цель работы
1. Ознакомление с видами износа режущего инструмента и его причинами, экспериментально определить зависимости размерного износа от пути резания и относительного износа от скорости резания.
2. Методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных установить явный вид указанных зависимостей.
Работа рассчитана на шесть академических часов.
Общие положения
Причины износа инструментов
В процессе резания обрабатываемого материала режущий инструмент подвергается воздействию отходов обработки в виде стружки и обработанной поверхности. Отмеченное воздействие приводит к износу (истиранию) рабочих поверхностей инструмента. Сходящая по передней поверхности стружка может образовывать на ней лунку, уменьшающую прочность режущей части и сечение для отвода в тело резца тепла. Обработанная поверхность за счет скоростей упругого восстановления материала, значительно превышающих скорости резания, истирает заднюю поверхность инструмента. Отмеченные факторы через некоторое время могут привести к потере инструментом режущих способностей или к снижению его точностных параметров.
Потеря работоспособности режущих инструментов может быть вызвана следующими причинами:
1) истиранием рабочих поверхностей инструмента в местах их соприкосновения со стружкой и обработанной поверхностью детали;
2) выкрашиванием режущего лезвия инструмента, которое характерно для хрупких инструментальных материалов (твердых сплавов, минералокерамики, эльбора, алмаза); выкрошенные частицы имеют микроскопические размеры, поэтому затупление внешне сходно с истиранием;
3) налипанием обрабатываемого материала на задние поверхности инструмента, имеющего малые задние углы (направляющие ленточки у сверл, боковые поверхности зубьев долбяков и т. д.), что наиболее характерно при обработке вязких материалов.
Процесс износа режущего инструмента характерен для всех инструментов, независимо от их вида и назначения. Интенсивность этого износа определяется температурой в зоне резания и истирающей способностью обрабатываемого материала. Увеличение их при изменении режимов обработки интенсифицирует износ инструмента, уменьшает его стойкость. Под стойкостью инструмента следует понимать время его работы до переточки. Сигналом к переточке могут служить резкое ухудшение качества обработанной поверхности, повышение вибраций, резкое повышение температур в зоне резания и энергозатрат на процесс обработки.
В зависимости от режимов резания, свойств обрабатываемого материала, геометрии и качества заточки инструмента и его материала различают 3 вида износа.
1. Износ по передней поверхности (рис. 5.1, а) характеризуется глубиной h и шириной b лунки. Этот износ характерен для обработки пластичных материалов на больших скоростях и при значительной глубине резания, когда образуется сливная стружка и передняя поверхность резца испытывает большие удельные нагрузки.
2. Износ по задней поверхности (рис. 5.1, б) определяется высотой площадки h3, приводящей к заднему углу, равному нулю. Преобладание этого износа характерно для малых значений скорости и глубины резания (чистовое точение, развёртки, протяжки и т. п.). Избежать этого износа возможно, если обработку производить со скоростями резания, равными или превышающими скорость упругого восстановления обрабатываемого материала.
3. Износ по передней и задней поверхностям (рис. 5.1, в) встречается наиболее часто при обработке вязких материалов. Этот вид износа характерен для резцов, оснащенных твердым сплавом, для сверл, зенкеров, торцовых и дисковых фрез и т. д.
а б в
Рис. 5.1. Виды износа:
а – износ по передней поверхности; б – износ по задней поверхности; в – износ по передней и задней поверхностям
Процесс затупления режущих инструментов изучают, используя графическое изображение закономерностей нарастания величины износа в период эксплуатации. За меру износа принимают величину U истертой площадки (рис. 5.2), так как этот параметр оказывает наиболее ощутимое влияние на размерную точность обработки. Такие графики называют кривыми износа.
Рис. 5.2. Износ резца и величина истертой площадки U
На кривой износа можно выделить три характерных участка (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Кривая износа
1) ОA – период приработки; на этом участке износ быстро увеличивается до небольших величин вследствие истирания микронеровностей на рабочих поверхностях инструмента, остающихся после заточки. Этот участок может отсутствовать, если инструмент перед работой тщательно доведен;
2) АВ – период нормального износа, в течение которого износ постепенно возрастает пропорционально времени работы, количеству деталей иди пути резания;
3) ВС – период ускоренного наноса, который наступает при значительной величине износа в результате резкого повышения температур в зоне резания и ухудшения условий трения (катастрофический износ); в этом случае инструмент считается затупленным и требует переточки.
Совокупность признаков, по которым инструмент считают затупленным, т. е. достигнута предельно допустимая величина его износа, называется критерием затупления или критерием износа.
Наиболее распространенные критерии износа инструментов: критерий блестящей полоски, силовой критерий, критерий оптимального износа и технологический критерий.
Критерий блестящей полоски основан на том, что затупившийся резец производит интенсивное смятие, сглаживание отдельных участков поверхности, в результате чего при обработке стали на поверхности образуется блестящая полоска, а при обработке чугуна – темные пятна. Появление блестящей полоски соответствует началу третьего периода износа. Этот критерий невозможно применять при чистовых работах. При работе с твердосплавным инструментом заметить блестящую полоску на обработанной поверхности затруднительно.
Силовой критерий основан на том, что при затуплении инструмента резко увеличиваются все составляющие сил резания. Для фиксации отмеченного необходимы динамометры, применение которых в производственных условиях приводит к снижению жесткости технологической системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь).
Критерий оптимального износа основан на том, что инструмент считается затупившимся, когда износ его достигает определенной оптимальной величины, при которой после ряда переточек общий срок службы инструмента является наибольшим. Общий срок службы инструмента определяется как произведение общего количества переточек на время работы между переточками. Оптимальный износ приблизительно соответствует точке В кривой износа (рис. 5.3). Нетрудно заметить, что дальнейшее продолжение работ нецелесообразно, так как при переточке может возникнуть необходимость удаления значительных слоев инструментального материала, что снизит общий срок службы инструмента. Метод применяется преимущественно в исследовательских работах, при работе со сложным и дорогим инструментом.
В ряде случаев оптимальный износ не может служить критерием затупления, так как решающую роль приобретают соображения не экономические, а технологические. Это относится к чистовым операциям обработки, при выполнении которых применяется технологический критерий затупления.
Технологический критерий заключается в том, что момент затупления инструмента определяется по какому-либо технологическому признаку, например, когда качество обработанной поверхности перестает удовлетворять заданным техническим условиям или размеры детали выходят за пределы допуска вследствие износа инструмента в радиальном направлении при точении. Стойкость инструмента, определяемая моментом потери требуемых размеров обработки, называется размерной стойкостью. Высокая размерная стойкость особенно важна на финишных операциях обработки, при расчетах технологических процессов с помощью САПР.
Из рассмотренных критериев затупления наибольшее распространение находят критерий оптимального износа и технологический.