2.3.3. Износ режущего инструмента

При обработке резанием различают износ режущего инструмента по задней и передней поверхностям, а также износ в направлении перпендикулярном обработанной поверхности (размерный износ).

Размерный износ режущего инструмента при работе на настроенном станке приводит к возникновению переменной систематической погрешности обработки.

Износ инструмента, как и в целом износ трущихся поверхностей, подчиняется определенным закономерностям. Могут быть выделены три периода работы инструмента, характеризующиеся (рис. 2.44):

— начальным (приработочным) износом инструмента на длине пути резания примерно до 1000 м;

— нормальным, или установившимся износом;

— быстрым, или «катастрофическим» износом.

Величина начального износа для резцов зависит от качества режущего и обрабатываемого материалов (твердости, прочности), геометрии инструмента, качества доводки режущих кромок, наличия охлаждения и его качества, вибрации.

При установившемся износе изменение размера инструмента происходит относительно равномерно, т. е. имеет место закон равной вероятности.

При «катастрофическом» износе происходит разрушение режущей кромки, что аналогично появлению задиров у трущихся пар.

Интенсивность износа на участке IIназывают относительным (удельным) износомu₀

Рис. 2.44. Размерный износ (а) и его зависимость от пути резания (б)

Зная величину u₀, начальный износu_Ни длину резанияl, можно определить размерный износ инструмента (мкм) по формуле

Так, при точении

где DиL— соответственно диаметр и длина обрабатываемой заготовки;s— подача на оборот.

Величина удельного износа инструмента зависит от метода обработки; материала заготовки и инструмента; режимов обработки (главным образом скорости резания); наличия охлаждения; геометрии инструмента; состояния технологической системы (жесткости, вибраций).

Зависимость размерного износа от материала заготовки и инструмента при чистовом точении и растачивании характеризуется табл. 2.9.

Таблица 2.9

Начальный uн и относительный u0, износ режущих инструментов при чистовом точении и растачивании

При фрезеровании износ режущего инструмента происходит интенсивнее, чем при точении, из-за неблагоприятных условий работы инструмента, многократно врезающегося в обрабатываемую заготовку.

При абразивной обработке на точность влияет размерный износ шлифовального круга. При шлифовании круги могут работать с затуплением и с самозатачиванием. В первом случае затупившиеся зерна не отделяются, а поры круга забиваются стружкой; износ круга при этом незначителен. Во втором случае затупленные зерна вырываются из связки круга; износ круга при этом значителен.

Интенсивность износа шлифовального круга зависит от его диаметра. Круги большого диаметра, используемые при наружном круглом шлифовании, изнашиваются медленнее, чем круги, используемые при внутреннем шлифовании. При круглом наружном шлифовании круг правят через 15...20 мин работы, при внутреннем — правят перед каждым чистовым переходом.

При шлифовании методом пробных ходов износ круга не влияет на точность выдерживаемых размеров.

Приближенно износ шлифовального круга можно определить по объему удаляемого металла с заготовки. На один объем материала круга, теряемого при его износе, приходится в среднем 20 объемов удаляемого металла. На основе этого соотношения размерный износ на радиус шлифовального круга, например при плоском шлифовании составит:

где F- площадь шлифуемой поверхности, мм²;Z- снимаемый припуск, мм;n- число деталей в партии;F_k— рабочая площадь поверхности шлифовального круга, мм².

Влияние износа инструмента на точность может быть уменьшено поднастройкой станка, применением систем автоматического управления; выбором материала инструмента оптимальной размерной стойкости; выбором наиболее рациональной геометрии режущего инструмента, например, с наиболее рациональными передним, задним углом, радиусом при вершине и т. д.; устранением колебаний при резании; использованием смазочно-охлаждающих жидкостей.