5.3 Критерии износа

При эксплуатации инструмента по мере его изнашивания наступает такой момент, когда дальнейшее резание инструментом должно быть прекращено, а инструмент отправлен на переточку. Момент затупления инструмента устанавливают с помощью критерия износа. Под критерием износа понимают сумму признаков (или один решающий признак), при которых работа инструментом должна быть прекращена. Используют два критерия: 1) критерий оптимального износа и 2) критерий технологического износа. В обоих критериях за основу принимают линейный износ задней поверхности, так как задняя поверхность инструмента изнашивается всегда, при обработке любых материалов и при любых режимах резания, и измерение ширины площадки износа значительно проще, чем глубины лунки износа.

Критерий оптимального износа. Инструмент считают затупившимся, когда линейный износ задней поверхности достигает значения, равного оптимальному износу. Под оптимальным износом понимают такой, при котором суммарный период стойкости инструмента достигает максимальной величины. Суммарный период стойкости с достаточной точностью определяют следующим образом:

T_сум = i. T;

В выражении: i — число переточек, допускаемых инструментом до его полной амортизации, Т — период стойкости — время резания

инструментом между двумя заточками. Таким образом, суммарный период стойкости численно характеризует срок службы инструмента до того, как он будет направлен в утилизацию. Связь между суммарным периодом стойкости и периодом стойкости инструмента немонотонна. С увеличением периода стойкости Т_сум растет. Однако при этом возрастает и ширина площадки износа задней поверхности, что сокращает допускаемое число i переточек инструмента. Последнее же уменьшает суммарный период стойкости. Поэтому вначале при увеличении периода стойкости Т _сум также возрастает, достигая максимума при некотором значении Т, а следовательно, и износа d. Дальнейшее увеличение Т (износа d) уменьшает суммарный период стойкости.

Рисунок 5.4 - Схема переточки инструмента при изнашивании только задней поверхности

Величину линейного износа d, при котором суммарный период стойкости наибольший, Н. Н. Зорев предложил находить следующим образом. На рис.5.4 изображена изношенная режущая часть резца или другого инструмента с линейным износом d. Чтобы инструмент стал вновь работоспособным, с задней поверхности при переточке должен быть сошлифован слой твердого сплава толщиной h+ Dh. Толщина слоя

Введем обозначение = с, тогдаh = cd. Дополнительный слой Dh= 0,1 — 0,15 мм включает допуск на заточку и слой твердого сплава, сошлифовываемый для удаления дефектов, образующихся под изношенной частью задней поверхности.

Размер М, измеряемый вдоль передней поверхности, называется допустимой величиной стачиваиия. Его конкретная величина обусловливается конструкцией инструмента. Тогда размер Н слоя инструментального материала, перпендикулярный к задней поверхности и соответствующий допустимой величине стачивания, равен Н = М cos (a+g). Допускаемое число i переточек и суммарный период стойкости Т _сум соответственно равны:

T_сум =

Из последнего выражения видно, что суммарный период стойкости является функцией износа d. Для нахождения величины износа d, при

Котором Т_сум будет наибольшим , необходимо решить задачу по нахождению максимума функции .

Рисунок 5.5 – Схема для определения оптимального износа

Выражение обратное

представляет собой интенсивность нарастания износа в различных точках кривой износа Оптимальный износ, при котором Т_сум= Т_{сум max} соответствует такой точке кривой износа, в которой интенсивность нарастания износа равна . Для нахождения этой точки воспользуемся геометрическим смыслом производной. Проведем к кривой износа касательную, тангенс угла наклона которой к осиT равен:

Очевидно, касательная должна быть проведена из точки, лежащей на отрицательной оси ординат, на расстоянии от начала координат.

Ордината точки А касания касательной кривой износа дает величину оптимального износа инструмента.

Критерий оптимального износа широко применяют в лабораторных условиях при установлении стойкостных зависимостей для инструментов, предназначенных для черновой и получистовой обработки. Применение критерия в производственных условиях целесообразно при массовом производстве и при эксплуатации дорогостоящего инструмента. .

Критерий технологического износа. Применение критерия оптимального износа, обеспечивающего максимальный суммарный срок службы инструмента, возможно не всегда. Им нельзя пользоваться в случае, когда на кривой износа нет участка катастрофического износа (см. рис. 5, в). Отсутствие точки перегиба не позволяет провести касательную к кривой износа и определить величину d_опт. Если по каким-либо причинам износ инструмента нельзя доводить до величины d_опт, то применение критерия оптимального износа также невозможно. В этих случаях используют критерий технологического износа. Инструмент считают затупившимся, когда линейный износ задней поверхности достигает значения, равного технологическому износу.

Под технологическим износом понимают такой, при котором работу инструмента прекращают по технологическим ограничениям: резкое увеличение шероховатости обработанной поверхности, вызываемое изнашиванием инструмента; потеря инструментом необходимого размера; возникновение вибраций СПИД; чрезмерный нагрев детали; поломка малопрочного инструмента и т. п. Критерий технологического износа в основном используют при исследовании и эксплуатации инструмента, предназначенного для чистовой (окончательной) обработки.