Лекция 27. Изменения в состоянии режущего инструмента
Начальное состояние инструмента в процессе резания отображается в росте интенсивности изнашивания. Поэтому, в качестве критерия состояния принимают какой-либо из размеров очага износа. Предельное значение этих размеров, при которых начинается разрушение режущей части или нарушаются установленные технической документацией требования к обработке, принимают в качестве критерия отказа.
В качестве критерия состояния выбирается такая мера очага износа, которая удовлетворяет следующим требованиям:
однозначно во всех стадиях изнашивания вплоть до отказа отображать изменения в состоянии инструмента, как по геометрии режущей части, так и по свойствам инструментального материала;
монотонно возрастать в зоне нормального изнашивания;
быть удобной для точных измерений;
информативно отображаться параметрами процесса резания, принятыми в качестве диагностических признаков.
Изменения в состоянии быстрорежущих сверл
На быстрорежущих сверлах при обработке сталей развиваются очаги износа hЗ на главных задних поверхностях. В период приработки интенсивно изнашивается поперечная режущая кромка (hП). Также изнашиваются ленточки сверла, что приводит к изменению диаметра сверла на величину hЛ, которую измеряют на уголке (рис.8). Когда сверло эксплуатируется, ни один из перечисленных очагов износа не может быть принят в качестве критерия его состояния, так как hЗ, hЛ и hП монотонно возрастают в период нормального изнашивания и не отображают начала катастрофического затупления (рис. 8, а и б).
Особенностью затупления сверл при обработке конструкционных углеродистых сталей является то, что в процессе резания изнашивание происходит преимущественно по главной задней поверхности, а отказ внезапно наступает вследствие интенсивного катастрофического изнашивания уголков ленточек (hл).
Для предотвращения этого внезапного отказа необходимо выявить предельно допустимое состояние сверл, на которое должна настраиваться система контроля.
В производственных и лабораторных условиях применяют в качестве признака затупления, так называемый «скрип» сверла, т.е. в начале катастрофического затупления появляется характерный звуковой сигнал.
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
б) |
|
Рис.8. Развитие очагов износа сверла d=10 мм на задней поверхности hЗ, на перемычке hП, на ленточке hЛ: а) – при сверлении стали 45; б) – при сверлении стали 40Х. |
Причины катастрофического затупления сверла, ведущего к его поломке, можно объяснить следующим. При сверлении образующаяся в зоне резания теплота распределяется между средами участвующими в процессе. Более 50% всей теплоты, как известно из теории резания, передается в обрабатываемую заготовку, при этом количество теплоты возрастает с ростом очагов износа, как источников теплоты. При сверлении стали таким возрастающим во времени источником является очаг износа на главной задней поверхности hЗ, поскольку его мощность увеличивается с ростом износа. Возрастает с ростом hЗ и тепловая деформация заготовки. При этом в корпусных деталях обрабатываемое отверстие деформируется таким образом, что его диаметр уменьшается.
После того, как деформация превысит зазор, образованный обратной конусностью сверла, поверхность обработанного отверстия может оказывать на ленточки давление, возрастающее с ростом hл. В контакте поверхностей ленточки и отверстия происходят процессы аналогичные процессам, происходящим при сварке трением. Контактные процессы при этих условиях приводят в конечном итоге к катастрофическому затуплению по ленточкам.