Напаянными пластинами твёрдого сплава.

Рассмотрим отказы рабочих элементов конструкций торцовых фрез, для которых этот уровень отказа является минимальным. Т.е. минимальным объемом, который можно восстановить путем замены, является объем рабочего элемента. Такими конструкциями являются фрезы с напаянными пластинами по ГОСТ 9473-80.

Характерной особенностью при выходе из строя этих фрез является наличие так называемого «затирания» промежуточной (державочной) части рабочего элемента (ножа) за режущей частью (твердосплавной пластиной). Здесь сразу же следует отметить, что «затирание» имеет место и на других конструкциях фрез. На рисунке П2.2.1 приведены различные варианты «затирания» державок ножей фрез по ГОСТ 9473-80 выше напаянных пластин твердого сплава. Одной из причин появления этого дефекта может быть стремление оператора работать с минимальным количеством проходов при значительных колебаниях по глубине снимаемого припуска.

а) б)

в) г)

Рисунок П2.2.1. Затертость и смазывание промежуточной части

рабочего элемента (державочной части ножа) за

режущей пластиной

Наличие затертости выше режущей пластины по главной режущей кромке указывает на недостаточную максимальную глубину резания, с которой может работать инструмент и позволяет по результатам разбраковки списанных ножей определить требования к инструменту по необходимой для данных условий допускаемой максимальной глубине резания.

Х

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

арактер затертости державки ножа, показанный на рисунке П2.2.1г, свидетельствует о наличии при работе фрезы биения смежных зубьев, превышающего подачу на зуб, а также разницы между размерами пластин по главной режущей кромке на ножах, установленных на одной фрезе.

Наличие затирания державки ножа за режущей пластиной по вспомогательной режущей кромке свидетельствует о работе торцовых фрез либо на ускоренной подаче, либо с осевой подачей, что не свойственно данному инструменту.

Однако, не всегда затёртость на державке указывает на величину снимаемого за проход припуска. На рисунке П2.2.1д представлены ножи, затирание державок у которых произошло по всей длине ножа. Такие дефекты говорят о работе на деталях с большими уступами или же о работе так называемыми «строчками», когда обработанная плоскость расположена параллельно оси фрезы и перемещение при настройке на новый проход осуществляется путем перемещения фрезы относительно заготовки в осевом направлении фрезы.

Рассмотренные случаи выхода из строя ножей торцовых фрез, представленные на рисунке П2.2.1б,в следует отнести ко 2-ой стадии отказа рабочего элемента фрезы.

Своеобразный характер имеют сколы, называемые «чешуйчатыми», они представлены на рисунке П2.2.2. Наиболее вероятной причиной появления сколов по передней поверхности, показанных на рисунке П2.2.2, является значительное давление по задней поверхности в связи с износом по задней поверхности, который всегда сопровождает данные виды сколов. Здесь также следует отметить, что для фрез по ГОСТ 9473-80 чешуйчатые сколы начинают появляться в месте наиболее интенсивно изнашивающемся – на пересечении главной и переходной режущих кромок. Случаи разрушения режущей пластины на ноже, представленный на рисунке П2.2.2а относится к 1-ой стадии отказа рабочего элемента фрезы, представленный на рисунке П2.2.2б ко 2-ой стадии и на рисунке П2.2.2в к 3-ей стадии. Если при разбраковке будет установлено, что случаи, изображенные на рисунке П2.2.2б,в имеют массовый характер, то в этих производственных условиях следует наладить смену инструмента на станках через меньшие промежутки времени или же перейти на режимы резания, обеспечивающие менее интенсивный износ.

Здесь дополнительно следует отметить, что при работе с большим износом возникают значительные температуры, что в свою очередь способствует размягчению и даже выплавлению припоя из под пластин у

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

Рисунок П2.2.2. Варианты «чешуйчатых» сколов на фрезах по

ГОСТ 9473-80, приведшие к различным стадиям

отказа:

а) – I стадия;

б) – II стадия;

в) – III стадия

ф

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

рез по ГОСТ 9473-80. В результате этого могут возникнуть разрушения режущих пластин, представленные на рисунке П2.2.3, относимые ко 2-ой стадии. Данные вид разрушения может возникнуть также в связи с деформацией вершины державки.

Рисунок П2.2.3. Сколы вершин режущих пластин с частичным их

отпаем. 2 и 3 стадии отказа рабочего элемента

фрезы.

В связи с деформациями (упругими и пластическими) державок могут возникнуть также разрушения, представленные на рисунке П2.2.4, что связано с разницей деформаций, допускаемых пластиной и державкой ножа. От разрушений такого вида можно избавиться, например, путем изменения толщины твердосплавной пластины или державки.

Рисунок П2.2.4. Растрескивание твердосплавных пластин. 2-я стадия

отказа рабочего элемента фрезы.

Р

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

азрушения режущих пластин, представленные на рисунке П2.2.5 могут произойти из-за применения жестких припоев, либо в результате

Рисунок П2.2.5. Скол режущей части (пластины) по всей её

площади. II-я стадия отказа рабочего элемента.

значительных нагрузок по задней поверхности, например, в случае внезапного останова шпинделя станка, о чем подробнее будет сказано ниже. Однако, более вероятными причинами данного разрушения, особенно представленного на рисунке П2.2.5б, является удар ножа режущей пластиной о твердый (например, металлический) предмет при его выбивании из фрезы, при транспортировке фрезы или же при падении в ящик с другими ножами, предназначенными для отпайки. Разрушения данного вида следует относить к поломкам (3-я стадия отказа рабочего элемента). Для уменьшения количества случаев с разрушениями данного вида следует при выбивании из фрезы под ножом располагать войлочные или деревянные подкладки для смягчения удара, транспортировку фрез следует осуществлять на деревянных подкладках, не допускающих их ударов друг о друга.

На рисунке П2.2.6 приведены случаи поломок ножей с напаянными пластинами твердого сплава с изгибом и срезом державок ножей. Преобладание таких видов отказов ножей является свидетельством низкой

технологической дисциплины на производстве, т.к. обычно они имеют место в результате либо недосмотра оператора, либо при преднамеренной работе

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

Рисунок П2.2.6. Изгиб и срез державочной части ножа.III-я стадия отказа

рабочего элемента

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

инструментом, обладающим пониженными режущими свойствами из-за большого износа, сколов режущих кромок и т.д.

На рисунке П2.2.6а представлен нож, на котором произошел разлом режущей пластины на мелкие кусочки в результате изгиба державки ножа,

который в свою очередь произошел в результате трения державки ножа об обрабатываемый чугун и возникновению по этой причине больших температур. В этом случае на ноже часто происходит образование так называемой «бороды» от смазывания материала державки об обрабатываемый чугун. При работе фрезами в таком состоянии происходит значительное искрение, которое не может быть не замечено оператором.

Случаи видов отказов ножей фрез, приведенные на рисунке П2.2.6б, обычно связаны с большими подачами на зуб, возникающими в результате

резкого врезания в заготовку, либо при работе фрезами, имеющими колотые режущие кромки. Работа такой фрезой сопровождается значительными ударами (стуками) фрезы и зубчатых передач коробок скоростей станков, иногда неравномерностью хода стола станка.

Подобные рассмотренным на рисунке П2.2.6б виды поломок со срезом державок показаны на рисунке П2.2.6в. Однако, здесь на изломе державок ножей видны изменения структуры материала (стали) державок. Произошедшее укрупнение зерна очевидно произошло в результате перегрева державок при пайке твердосплавных пластин. Здесь же можно отметить отсутствие изгиба державок ножей, который имеет место у ножей на рисунке П2.2.6б, что свидетельствует о меньших нагрузках, при которых поломаны ножи. Т.е. укрупнение зерна привело к снижению прочности ножа.

Далее рассмотрим случаи раскрепления режущих пластин, имеющие значительное место при эксплуатации торцовых черновых фрез. Отказ в этих случаях связан с разрушением или недопустимыми деформациями вспомогательной части конструкции инструмента, связывающей режущую промежуточной части рабочего элемента.

На рисунке П2.2.7 показаны варианты разворотов напаянных твердосплавных пластин на фрезах. На рисунке П2.2.7а (правый нож) показан разворот пластины в плане, на рисунке П2.2.7б разворот пластины относительно опорной поверхности державки ножа. Такие виды разрушения появляются в результате возникновения при резании больших температур, из-за большого износа или из-за повышенной твердости обрабатываемого

чугуна.

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

Рисунок П.2.2.7. Разрушение и деформации вспомогательной части

конструкции, соединяющей режущую часть

(пластину) с промежуточной частью рабочего

элемента фрезы. 2 и 3 стадии отказа рабочего

элемента фрезы

При продолжении работы в данных условиях происходит окончательное раскрепление режущей пластины (рисунок П2.2.8а). Здесь следует отметить, что такое разрушение также может быть признаком некачественной пайки, например, в связи с недостаточным нагревом при пайке и т.д. В этом случае разрушение (раскрепление) может произойти в самом начале резания или даже при заточке фрез. Ножи, на которых произошло раскрепление пластин при заточке, не имеют затертостей задней поверхности державок ножей. Кроме того, раскрепление пластин по причине некачественной пайки происходит в самом начале эксплуатации ножей, поэтому размер пластины равен или близок к ее начальному размеру, получаемому при изготовлении ножа. Данный вид разрушения выделен в отдельную классификационную группу под общим наименованием «раскрепление режущих пластин».

Здесь следует отметить, что встречаются сложные случаи разрушения режущего инструмента, например представленный на рисунке П2.2.8б. Он отнесен нами к комбинированным. В данном случае произошел скол режущей пластины с ее частичным раскреплением.

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

Рисунок П2.2.8. Варианты разрушения вспомогательной части

инструмента, соединяющей режущую часть с

промежуточной частью рабочего элемента фрезы:

а) полное раскрепление (отпай);

б) частичное раскрепление (отпай)

Следующим характерным видом отказа для фрез с напаянными твердосплавными пластинами, является вид излома пластин, получаемый при внезапном останове шпинделя станка во время работы фрезы. Как видно на рисунке П2.2.9 со стороны вспомогательной режущей кромки на задней поверхности характер излома имеет особые черты. Останов шпинделя станка произошел по причине перегрузки привода, например, в связи с применением фрез большого диаметра. Этот случай излома следует относить к 3-ей стадии отказа рабочего элемента для фрез с напаянными пластинами.

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

а)

в)

Рисунок 2.2.9. Характер излома твердосплавной пластины,

напаянной на нож, при внезапном останове

шпинделя станка. 3-я стадия отказа рабочего элемента фрезы

б)

Т.е. все приведенные выше виды отказов укладываются в рамки понятия отказа рабочего элемента фрезы различных стадий.

Разработанная классификация отказов не охватывает всего многообразия вариантов выхода из строя режущего инструмента, т.к. основана на том положении, что после отказа обязательно из строя выходит та часть конструкции, которая ближе всего прилегает к зоне протекания процесса резания. Т.е. это в первую очередь должны быть рабочие части инструмента различных уровней. Причем весь объем конструкции инструмента от зоны резания до вышедшей из строя части конструкции подлежит восстановлению или замене.

Однако в практике эксплуатации режущего инструмента встречаются случаи отказов только тех частей, которые не прилежат к зоне протекания процесса резания. Такое состояние инструмента особенно часто возникает при его участии в других, кроме резания, процессах. Например, при восстановлении, транспортировке инструмента и т.д.

Р

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

азрушения, характеризующие состояние отдельных зубьев фрез по ГОСТ 9473-80 также могут появляться на различных этапах их существования. На рисунке П.2.2.10 показаны ножи этих фрез с разрушениями на режущих пластинах, появляющимися до работы фрез.

Рисунок П2.2.10. Характер разрушений ножей (рабочих элементов)

фрез до их работы. 3-я стадия отказа рабочего

элемента фрезы

Разрушения, показанные на рисунке П.2.2.10а и на правом ноже, на рисунке П.2.2.10б, появились в результате чрезмерно сильного удара по ножу при сборке фрезы. Удар при добивании ножа пришелся и по краю твердосплавной пластины. На левом ноже, на рисунке П.2.2.10б приведен пример разрушения режущей пластины, полученного в результате неправильного хранения ножей – при упоре в край другого ножа (хранения «навалом»). Случаи разрушения, приведенные на рисунок П.2.2.10, следует отнести к 3-ей стадии отказа рабочего элемента фрезы, т.к. дальнейшее использование этих ножей невозможно. В этих случаях, хотя и вышла из строя та часть фрезы, которая непосредственно прилежит к процессу резания, они в классификацию не вписываются, т.к. во-первых отказ ножей (рабочих элементов) рассматривается в отрыве от фрезы и во-вторых после участия этих элементов не в процессе резания, а в процессе восстановления режущих свойств фрезы или в процессе хранения ножей.

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез

В заключение проведенного анализа видов разрушений фрез после их отказов можно сделать следующие два основных вывода.

Разработанная классификация отказов торцовых фрез не охватывает все случаи выхода их из строя и может быть успешно использована лишь при анализе отказов фрез непосредственно после их работы (резания).

Разработанная структура конструкции режущего инструмента отражает все рассмотренные варианты конструкций фрез и в рамках проведенного анализа практически не имеет границ для ее использования.

Приложение 3. Отчёт по практической работе

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ