3.8 Похибка обробки, що зумовлена неточністю виготовлення та розмірним зносом різального інструмента

Вплив неточності виготовлення різального інструмента на точність механічної обробки. Поняття розмірного зносу різального інструмента, похибки обробки, що ним спричиняються. Шляхи зменшення розмірного зносу інструментів на точність механічної обробки.

Похибки виготовлення мірних різальних інструментів (свердел, розверток, зенкерів, протяжок, шпонкових фрез, фасонного інструмента та ін.) безпосередньо переносяться на оброблювані заготовки і зумовлюють появу систематичних постійних похибок розмірів та форми оброблюваних поверхонь. Разом з тим, реальна точність виготовлення таких інструментів на інструментальних заводах та в інструментальних цехах машинобудівних підприємств досить висока і тому похибками обробки, що зумовлені неточністю виготовлення різальних інструментів, зазвичай нехтують.

Причинами зносу лезового різального інструмента є тертя його задньої поверхні об поверхню заготовки. Тому зношування відбувається переважно по задній поверхні інструмента. Це призводить до того, що в процесі обробки партії заготовок на настроєному верстаті отримуваний розмір буде поступово змінюватися (розмір першої заготовки буде відрізнятися від розміру останньої на величину розмірного зносу и).

Р озмірний знос визначають у напрямку нормалі N (рис. 29) до оброблюваної поверхні.

Рисунок 29 ― Схема утворення розмірного зносу різця

Розмірний знос строго не підпорядковується лінійному закону (рис. 30). Перший нетривалий період роботи інструмента (зона І), під час якого відбувається припрацьовування леза інструмента після заточування, супроводжується викришуванням окремих нерівностей і загладжуванням рисок — слідів заточування різальних граней. Перший період характеризується інтенсивним зношуванням. Початковий знос і довжина шляху різання , яка йому відповідає, залежать від матеріалу різальної частини інструмента і матеріалу заготовки, якості заточування і режимів різання. Зазвичай величина складає 500…2000 м.

Рисунок 30 ― Залежність розмірного зносу від довжини шляху, пройденого лезом інструмента під час обробки

Другий (основний) період характеризується нормальним експлуатаційним зношуванням інструмента (зона ІІ). Характеристика зношування у зоні ІІ прямолінійна і нахилена до осі абсцис під невеликим кутом. Інтенсивність зношування інструмента у цій зоні оцінюють відносним (питомим) зносом (мкм/км), який визначається за формулою

.

Відносний знос залежить від способу обробки, матеріалів заготовки та різального інструмента, конструкції різального інструмента, режимів різання, кутів різальної частини, жорсткості технологічної системи. З підвищенням жорсткості технологічної системи відносний знос помітно зменшується. Орієнтовні кількісні значення відносного зносу для деяких технологічних умов наведені у додатку Б.

Під час третього періоду роботи інструмента (зона ІІІ) відбувається швидке зношування різальної кромки, спричинене розростанням мікротріщин і перетворенням їх в макротріщини. Робота в зоні ІІІ є неприпустимою, оскільки через короткий проміжок часу відбувається руйнування різальної кромки.

Розрахунок зносу різального інструмента в зоні нормального експлуатаційного зношування здійснюють за формулою

, (43)

де — довжина шляху різання, м.

Для точіння і розточування циліндричних поверхонь довжина шляху різання під час обробки однієї деталі складе

, (44)

де — відповідно діаметр і довжина оброблюваної поверхні, мм; — подача, мм/об.

Для торцевого фрезерування довжину шляху різання, який проходить один зуб в процесі обробки однієї заготовки можна наближено знайти за формулою

,

де — відповідно довжина і ширина оброблюваної поверхні, мм; — кількість зубців фрези; — подача фрези, мм/зуб.

Згідно з [8] зношування різального інструмента під час торцевого фрезерування відбувається інтенсивніше, ніж під час точіння, оскільки зубці фрези багаторазово врізаються в оброблювану заготовку. Тому відносний знос для торцевого фрезерування пропонується визначати за емпіричною формулою

, (45)

де — відносний знос під час точіння, визначений, наприклад, за таблицею додатку Б.

Розрахунок за формулами (43) і (45) стосується умов нормального зношування різального інструмента. Визначити знос нового інструмента або інструмента, встановленого на верстат після заточування можна за формулою

. (46)

У формулі (46) — додаткова довжина різання, яка враховує початковий знос (див. рис. 30). Для якісно заточених алмазним кругом інструментів можна прийняти = 500 м.

Оскільки знос різального інструмента підпорядкований цілком певній функціональній залежності (див. рис. 29), то зумовлена ним похибка обробки має систематичний характер, що закономірно змінюється.

Якщо інструмент новий або встановлений на верстат після заточування, то визначити кількісне значення похибки, що зумовлена розмірним зносом різального інструмента, можна за формулою

, (47)

де — довжина шляху різання (м), яка відповідає обробці певної кількості заготовок без під настроювання різального інструмента.

Якщо інструмент працює в зоні нормального зношування, то величина

. (48)