5.13.Связь периода стойкости со скоростью резания.

Стойкостью инструмента называют его способность противостоять износу. Например, твердосплавный резец обладает большей стойкостью, чем быстрорежущий.

Периодом стойкости называют время работы инструмента до достижения критерия затупления.

При работе резцом с большей скоростью он затупится за меньшее время, т.е. его период стойкости будет меньше. Необходимо иметь в виду, что с ростом скорости резания резко возрастает температура резания и интенсивность износа увеличивается. Поэтому зависимость периода стойкости и скорости не прямолинейная.

Зависимость V = f(T) определяется аналогично зависимости P_z = f(S). В этом случае также все факторы процесса резания принимают постоянными. Для выбранных значений скорости резания экспериментально определяют зависимость износа от времени и строят графики . Для принятого критерия износа (рис.5.27) находят период стойкости Т.

Рис.5.27. Определение периода стойкости по кривым износа.

Число дублей (повторений) выбирается в зависимости от требуемой степени достоверности результатов. По средним значениям составляется таблица:

V	V1	V2	………	Vn
T	T1	T2	………	Tn

В качестве аппроксимирующей (заменяющей) удобна функция:

.

После логарифмирования такая функция дает прямолинейную зависимость .

Коэффициенты m и c определяются таким же образом, что и при определении силы резания

(рис.5.28),

где i – номер точки, наилучшим образом лежащей на прямой

m – показатель относительной стойкости:

m = 0,1 …0,25.

Рис.5.28. Графическая обработка опытных данных при установлении стойкостных зависимостей.

Для проходных резцов из быстрорежущей стали m = 0,125.

Если период стойкости увеличить в 2-а раза Т₁ = 2Т,

то

Если увеличить скорость в два раза V₁ =2V,

то или ,

Тогда

Таким образом, скорость резания влияет на период стойкости значительно больше, чем период стойкости на скорость (рис.5.29).

Пусть известна скорость V при периоде стойкости Т.

Требуется определить скорость V_x при периоде стойкости T_x

V_x ,

Поделив 1-е равенство на второе, получим

,

или .

– поправочный коэффициент при изменении периода стойкости.

Следует иметь в виду, что, как правило, все формулы, выведенные экспериментальным путем, справедливы для ограниченного интервала значений в них параметров (в пределах исследуемого интервала). Поэтому нельзя использовать зависимость периода стойкости для интервала скоростей 50…100 м/мин для расчета периода стойкости, например, для V = 5м/мин.

5.14. Оптимальный период стойкости.

Оптимальным называется такой период стойкости, при котором достигается большая производительность и меньшая себестоимость.

Упрощенно производительность можно характеризовать величиной П, обратной основному технологическому времени Т_о

Где Т_м - машинное время; Т_в – вспомогательное время, затрачиваемое на установку и съем детали, подвод и отвод инструмента;

Т_y – время, затрачиваемое на снятие затупившегося инструмента, установку переточенного и подналадку станка;

N – количество деталей, обработанных за период стойкости инструмента,

Кривая П = f (T) имеет выраженный максимум (рис.5.29).

Рис.5.29. Схема влияния периода стойкости Т инструмента на производительность П и себестоимость С операции.

При большом периоде стойкости скорость резания будет малой, а Т_м большим, вследствие чего и Т_о будет большим, а производительность П низкой. При малом периоде стойкости машинное время будет незначительным, но из-за весьма быстрой затупляемости инструмента возрастет время, связанное со сменой инструмента. При этом периода стойкости может не хватить даже для обработки одной детали.

Себестоимость операции можно представить также упрощенно в виде

Где К – себестоимость одной минуты работы станка и станочника;

Э_u – затраты, связанные с эксплуатацией инструмента за его период стойкости,

;

Е_u – номинальная заработная плата наладчика за 1 минуту;

С_зат – стоимость заточки затупившегося инструмента;

С_ин - первоначальная стоимость инструмента;

С_отх – стоимость отходов инструмента;

К_у – коэффициент, учитывающий случайную убыль инструмента;

i – число переточек инструмента.

График C = f (T) имеет минимум (см.рис.5.29).

Период стойкости, соответствующий минимальной себестоимости Т_э называется экономическим. Экономический период стойкости всегда больше периода, соответствующего максимальной производительности Т_Пmax , T_э > Т_Пmax .Оптимальный период стойкости занимает промежуточное положение Т_Пmax < Т_опт < T_э

При выборе периода стойкости следует учитывать следующее:

1. При увеличении стоимости инструмента Т_э и Т_опт смещаются в большую сторону.

2. При автоматизации загрузки и разгрузки деталей, например, за счет применения роботов, сокращается вспомогательное время, доля заработной платы рабочего, приходящейся на одну деталь. При этом периоды стойкости Т_Q , Т_Э и Т_опт смещаются в меньшую сторону. При этом Q_max растет, а C_min уменьшается.

3. Для многорезцовых автоматов, полуавтоматов, автоматических линий значительно возрастает время на смену инструмента и его подналадку. В результате Т_Q , Т_Э и Т_опт значительно возрастают. Для уменьшения времени смены применяют блоки инструментов, настраиваемые вне станка. Период же стойкости различных инструментов должен быть кратным. Чтобы сократить простои, смену инструментов часто во внеурочное время, т.е. во время перерывов. В этом случае стойкость инструментов должна быть кратной времени полсмены или смены.

4. Чем выше культура эксплуатации инструмента, тем стабильнее его работа, меньше поломок, преждевременного затупления, меньше затраты на установку. Это позволяет работать с меньшими периодами стойкости, повысить производительность и снизить себестоимость операции.