Что такое стойкость режущего инструмента время непрерывной работы

Время
между двумя переточками называется
стойкостью инструмента. Стойкость
инструмента зависит главным образом
от скорости резания. На нее оказывают
влияние также материал, нз которого
изготовлен инструмент, обрабатываемый
материал, геометрические параметры
режущей части инструмента.

Время
непрерывной работы режущего инструмента
до затупления называется стойкостью
инструмента и измеряется в минутах.

Стойкость
режущих инструментов зависит от многих
факторов и в первую очередь от материала,
из которого изготовлен инструмент.
Наиболее стойким будет инструмент,
материал которого допускает высокую
температуру нагрева без значительной
потери твердости (пластинки твердого
сплава, минералокерамические пластины,
быстрорежущая сталь и др.).

Обработку
металлов резанием необходимо вести на
таких режимах, при которых наиболее
полно используется мощность станка и
стойкость режущего инструмента,
обеспечивается высокое качество
обработки, наибольшая производительность
и создаются безопасные условия работы.

Стойкость
режущего инструмента, соответствующая
достигнутой величине износа в радиальном
направлении, при котором теряется
заданный размер обрабатываемой заготовки
и ухудшается чистота обработанной
поверхности, называется размерной
стойкостью.

Применение
смазочно-охлаждающих технологических
средств (СОТС) при металлообработке,
как показывает практика, оказывает
значительное влияние на повышение
стойкости инструментов и качество
обработанных поверхностей. Износостойкость
режущего инструмента на операциях
точения в немалой степени зависит от
применяемого смазочно-охлаждающего
технологического средства

37 Прочность и разрушение режущих инструментов. Надежность режущих инструментов

Надежность

Надежность
— свойство объекта сохранять во времени
в установленных пределах значения всех
параметров, характеризующих способность
выполнять требуемые функции в заданных
режимах и условиях применения, технического
обслуживания, ремонтов, хранения и
транспортирования. Надежность состоит
из сочетания свойств: безотказности,
долговечности, ремонтопригодности и
сохраняемости.

Задача
обеспечения надежности режущих
инструментов
решается созданием новых инструментальных
материалов с повышенным износо- и
теплостойкостью, прочностью и твердостью.

При
увеличении скорости резания (в определенных
пределах) возрастает надежность работы
инструмента.

В
сборном режущем инструменте от правильного
выбора способа крепления пластин в
значительной степени зависят его
надежность, долговечность и стойкость.

ПРОЧНОСТЬ

Повышенная  шероховатость  режущих  кромок  после  обычной  заточки 

шлифованием  существенно  снижает  их  прочность.

режущие  кромки  инструмента  после  заточки 

желательно подвергать  дополнительной финишной обработке путём создания на кромке 

упрочняющей  фаски  на  инструментах  для  грубых  операций,  либо  предварительным 

округлением кромок на инструментах разного назначения. И то, и другое обеспечивают 

длительное  сохранение  геометрической  формы  кромки,  повышенную  её  прочность.

РАЗРУШЕНИЕ

Наблюдение
износа твердосплавных пластин показывает,
что разрушение часто происходит не по
передней и задней поверхности, как можно
было бы предполагать, но в другом месте,
сравнительно далеко от главной и
вспомогательной режущих кромок. Можно
предположить, что если бы структура
режущих инструментов была бы однородной,
то разрушение происходило бы по режущим
кромкам, которые имеют непосредственный
контакт с обрабатываемой поверхностью.

Малая
теплопроводность обрабатываемого
материала, приводящая к повышенной
температуре в зоне контакта приближает
режущую часть инструмента к разрушению.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Стойкость инструмента – это его способность сохранять свое служебное назначение при работе до критериального износа.

Время работы инструмента между его двумя последовательными переточками (заменами) называется периодом стойкости (Т).

Период стойкости (для краткости – стойкость) инструмента может определяться и количеством обработанных деталей.

Период стойкости режущего инструмента зависит от его типа, свойств обрабатываемого и инструментального материала, элементов режима резания, геометрии и конструкции инструмента, СОТС, а также от типа оборудования (универсальные станки, автоматические линии, гибкие производственные системы (ГПС)).

Одним из основных факторов, определяющих период стойкости инструмента, является скорость резания. Это обусловлено тем, что в зависимости от скорости изменяется температура в зоне резания.

Чтобы получит график зависимости Т = f (V) для определенного инструмента, его используют до полного затупления при выбранных условиях. При этом все условия сохраняются постоянными, кроме V.

Изображение закономерности нарастания износа за время работы инструмента называют кривой износа. Кривые износа бывают трех видов (рис. 10.4)

Вид 1. Если инструмент изнашивается одновременно по передней и задней поверхностям, то кривая износа задней поверхности (рис. 10.4, а) состоит из трех более или менее отчетливо выраженных участков:

· участок ОА кривой с интенсивным нарастанием ширины площадки износа соответствует периоду приработки инструмента. При дальнейшей работе инструмента нарастание износа замедляется, так как это связано с уменьшением контактных касательных напряжений на площадке износа по мере увеличения ее размеров;

· участок АВ кривой соответствует периоду нормального изнашивания инструмента. По достижении некоторого значения линейный износ задней поверхности вследствие роста температуры вновь начинает резко расти и кривая износа идет круто вверх;

· участок кривой за точкой В соответствует периоду катастрофического изнашивания инструмента. В этом периоде износ нарастает настолько быстро, что если не прекратить дальнейшую работу, то это может привести к чрезмерно большому износу задней поверхности, при котором резко сократится число переточек, допускаемых инструментом, и увеличится время, затрачиваемое на переточку. Поэтому рациональная эксплуатация инструмента исключает работу в периоде катастрофического изнашивания.

·

При средних значениях скоростей резания период нормального изнашивания составляет 85 – 90 % периода стойкости инструмента.

По мере увеличения скорости резания период нормального изнашивания сокращается и при очень высоких скоростях резания становится настолько малым, что после периода приработки почти сразу наступает период катастрофического изнашивания. Геометрические параметры инструмента должны быть такими, чтобы максимально увеличить период нормального изнашивания и сократить или полностью устранить период приработки.

Вид 2. При изнашивание инструмента преимущественно по задней поверхности, когда износ передней поверхности незначителен, кривая износа (рис. 10.4, б) вогнута относительно оси абсцисс. В этом случае период приработки отсутствует и на участке АВ кривой износа, соответствующем периоду нормального изнашивания, износ вначале, медленно, а затем более быстро возрастает до точки В – начала периода катастрофического изнашивания.

Вид 3. Если инструмент изнашивается только по задней поверхности, кривая износа имеет вид выпуклой кривой (рис. 10.4, в). После периода приработки период нормального изнашивания продолжается значительно дольше, чем в первых двух случаях. Период нормального изнашивания в этом случае настолько велик, что, как правило, работу инструмента прекращают еще до перехода в период катастрофического изнашивания.

Величина износа передней и задней поверхностей инструмента зависит от времени работы инструмента, температуры резания и скоростей перемещения поверхности резания и стружки относительно задней и передней поверхностей.

Исходя из анализа кривых износа инструментов, получаем зависимость площадки износа от продолжительности работы инструмента (Т), скорости резания (V), толщины (а) и ширины (b) стружки:

,

где С_т – постоянная величина, зависящая от условий обработки.

При любых режимах резания m > n > q, т.е. на величину износа инструмента наибольшее влияние оказывает скорость резания, затем подача и наименьшее – глубина резания. Из этого следует, что интенсивность влияния параметров режима резания на величину износа задней поверхности такая же, как и на температуру резания.

Каким следует выбирать период стойкости режущего инструмента? В самом общем случае стойкость и соответствующие ей элементы режима резания должны быть такими, чтобы производительность данной операции механической обработки была максимальна при минимальной себестоимости и обеспечивала заданное качество обработки: точность размеров и шероховатость поверхности.

5. ИЗНОС И СТОЙКОСТЬ РЕЖУЩЕГО  ИНСТРУМЕНТА

  Затупление режущих инструментов вызывается пластическим (вязким) разрушением, хрупким разрушением (выкрашиваением) и износом в результате трения.

  Пластическая деформация металла режущей части происходит в инструментах из стали, сохраняющей высокую вязкость и пластичность в закаленном состоянии. Каждой паре обрабатываемого и инструментального материалов соответствует область режимов резания, в пределах которой происходит пластическая деформация инструмента.

  При точении стали средней твердости с толщиной срезаемого слоя 0,3 мм резцы из углеродистой инструментальной стали теряют работоспособность при скорости резания свыше 0,25–0,35 м/с; из быстрорежущей — 1,35–2 м/с; из твердого сплава — 10–17 м/с.

  Хрупкое разрушение режущей части инструмента происходит при толщине срезаемого слоя, превышающей предельную величину, характерную для данной пары обрабатываемого и инструментального материалов и формы инструмента.

 Вид разрушения (вязкое или хрупкое) зависит от свойств инструментального материала и способа нагружения инструмента. Если предел прочности на отрыв меньше, чем на срез, то имеет место хрупкое разрушение. В противном случае происходит вязкое разрушение. Минералокерамические материалы плохо сопротивляются растяжению и разрушаются хрупко. Инструментальная сталь и твердые сплавы в зависимости от условий нагружения претерпевают разрушение либо отрывом (хрупко), либо срезом (вязко).

  Износ в результате трения характерен для всех без исключения инструментов. Различают абразивный, адгезионный, химический, диффузионный износ.

 Абразивный износ обычно преобладает при обработке чугуна, даже с невысокой скоростью резания, в особенности при обдирке по литейной корке, имеющей частицы свободного цементита и включения формовочного материала.

  Этот же вид износа наблюдается при прерывистом резании (строгание, фрезерование), когда температура ниже, чем при непрерывном точении. Абразивный износ инструмента при обработке стали возрастает с увеличением содержания углерода и карбидообразующих легирующих элементов.

 Адгезионный износ чаще происходит при обработке стали твердосплавным инструментом со скоростями, вызывающими температуру ниже 500 °С. Адгезионный износ быстрорежущей стали менее интенсивен, чем твердого сплава, вследствие меньшей хрупкости и большей циклической прочности.

 Химический износ имеет решающее значение при резании стали, молибдена и других материалов инструментом из быстрорежущей стали в присутствии химически активных веществ.

При температуре свыше 500–600 °С наблюдается взаимная диффузия материалов заготовки и инструмента. В результате в поверхностных слоях инструмента происходят структурные превращения, вследствие чего уменьшается его твердость и прочность [41]. Это приводит к диффузионному износу.

 Износ происходит как по передней, так и по задней поверхностям инструмента (рис. III.17). Интенсивный износ передней поверхности характерен для черновой обработки стали без охлаждения инструментами, чувствительными к высокой температуре, при большой толщине срезаемого слоя (а ≥ 0,5 мм). Глубина лунки  достигает 0,6–0,8 мм и более.

  Задняя поверхность резцов изнашивается в основном при обработке чугуна, точении стали с охлаждением и малой подачей, при обработке стали износостойкими твердыми сплавами, а также при обдирке литья по корке. Износ по задней поверхности преобладает при таких видах обработки, как фрезерование, протягивание, обработка резьбы, зубьев.

 О степени затупления можно судить по наибольшей высоте  площадки износа, которая обычно наблюдается непосредственно у вершины инструмента. При обдирке литья по корке наибольший износ наблюдается в месте контакта режущей кромки с наружной поверхностью литейной корки.

  При срезании слоя толщиной 0,10…0,15 мм с малой или средней для данного инструментального материала скоростью резания износ происходит одновременно по задней и передней поверхностям. Такой износ характерен для чистовых резцов из быстрорежущей стали при работе с охлаждением резцов, оснащенных твердым сплавом, торцовых и дисковых фрез, сверл, зенкеров.

  В табл. III.4–III.8 приведены значения допускаемого износа для наиболее часто применяемых инструментов.

При чистовой обработке допустимый износ определяется требуемой точностью обработки или шероховатостью обработанной поверхности и должен быть значительно меньше, чем при черновой. Период стойкости Т определяется временем работы режущего инструмента до принятой величины затупления.

Общий срок службы инструмента

                                                    ι).                                                        (III.18)

где ι — количество переточек, выдерживаемых инструментом.

Количество переточек  (рис. III.18), где — общая допускаемая величина стачивания (табл. III.9);  — расчетная величина стачивания; здесь   — минимально необходимая величина стачивания;  — дополнительная величина стачивания, значения которой для различных инструментов приведены ниже:

                                     Инструмент                                                          Δ, мм

Резцы……………………………………………………………….        0,1–0,25

Сверла………………………………………………………………        0,2–0,3

Зенкеры…………………………………………………………….         0,1–0,2

Развертки…………………………………………………………..         0,2–0,3

Фрезы………………………………………………………………         0,1–0,2

Метчика, плашки, резьбонарезные круглые гребенки………….       0,05–0,1

Зубострогальные резцы……………………………………………       0,05–0,15

Долбяки…………………………………………………………….            0,1

Протяжки…………………………………………………………..           0,05

При износе по задней поверхности  , где a — задний угол по передней поверхности .

III.4. Допускаемый износ режущей части резцов

Резцы	Материал режущей части	Обрабатываемый материал	Износ при обработке
черновой	чистовой
Токарные проходные, подрезные, расточные	Быстрорежущая сталь	Сталь углеродистая и легированная	1,5–2
Сталь жаропрочная, нержавеющая и сплавы	1,0
Твердый сплав
Сталь углеродистая и легированная	1,0–1,4	0,4–0,6
Чугун серый	0,8–1,0	0,6–0,8
Токарные резьбовые	Быстрорежущая сталь	Сталь	2,0	0,3
0,8
Твердый сплав	Чугун	1,0

Продолжение табл. III.4

Резцы	Материал режущей части	Обрабатываемый материал	Износ при обработке
черновой	чистовой
Строгальные и долбежные проходные	Быстрорежущая сталь	Сталь	1,5–2,0
Чугун	3,0–4,0 0,8–1,0	1,5–2,0 0,6–0,8
Твердый сплав
Отрезные и прорезные	Быстрорежущая сталь	Сталь	0,8–1,0
Чугун	1,5–2,0
Твердый сплав	Сталь	0,8–1,0
Чугун	0,6–0,8
Профильные	Быстрорежущая сталь	Сталь	0,4–0,5
Твердый сплав	Чугун

III.5. Допускаемый износ режущей части сверл, зенкеров, разверток

Инструмент	Обрабатываемый материал и характер работы	Марка материала режущей части инструмента	Критерий затупления	Диаметр инструмента D, мм	Износ по задней поверхности hз, мм
Сверла	Сталь, с охлаждением	Р18	По задней поверхности	≤20	0,4–0,8
>20	0,8–1,0
Чугун, без охлаждения	По ленточке	≤20	1,0–1,2
>20	1,3–1,5
По уголкам	≤20	0,5–0,8
>20	0,8–1,2
ВК8	По задней поверхности на расстоянии 1,5 мм от уголка	–	0,3
Зенкеры	Сталь с охлаждением	Р18	По задней поверхности	–	1,2–1,5
Чугун, без охлаждения	По уголкам	0,8–1,5
Сталь и чугун	Т15К6, ВК8	По задней поверхности	≤20	1,0
≤40	1,2
≤60	1,4
≤80	1,6
Развертки машинные	Сталь с охлаждением	Р18	По задней поверхности заборного конуса	–	0,6–0,8
Чугун, без охлаждения
Сталь и чугун	Т15К6, ВК8	–	0,4–0,7

III.6. Допускаемый износ режущей части фрез

Фрезы	Материал режущей части	Обрабатываемый материал	Износ по задней поверхности, hз, мм, при обработке
черновой	чистовой
Торцовые	Твердый сплав	Сталь	1,0–1,2
1,5–2,0	0,3–0,5
Быстрорежущая сталь
Дисковые	Твердый сплав	Чугун	1,5–2,0
Быстрорежущая сталь	Сталь	1,0–1,2
Чугун	0,4–0,6	0,15–0,25
Цилиндрические	Твердый сплав	Сталь	0,5–0,6
0,4–0,6	0,15–0,25
Быстрорежущая сталь
Твердый сплав	Чугун	0,7–0,8
Быстрорежущая сталь	0,5–0,8	0,2–0,3
Прорезные и отрезные	Быстрорежущая сталь	Сталь и чугун	0,15–0,2
Концевые	Твердый сплав	Сталь	0,2–0,3*	0,3–0,5**
Быстрорежущая сталь	0,2–0,5
Профильные    незатылованные    затылованные	Все материалы	Сталь и Чугун	0,6–0,7 0,3–0,4	0,2–0,3 0,2

^*   Фрезы с коронками.

^** Фрезы с напаянными пластинами.

 

III.7. Допускаемый износ режущей части зуборезных инструментов

Инструмент	Износ по задней поверхности, hз, мм  при обработке
черновой	чистовой
Модульные дисковые фрезы Модульные червячные фрезы при обработке:      стали      чугуна Долбяки Гребенки зуборезные с Резцовые головки Червячные  шлицевые фрезы	0,8–1,0 1,0–1,5 0,6–0,8 0,8–1,0 0,4–0,5 0,8 0,8–1,2 0,7–0,8	0,2 –0,4 0,2–0,4 0,2–0,4 0,10–0,15 – – 0,2–0,4 0,2–0,4

III.8. Допускаемый износ режущей части резьбонарезных инструментов

Инструмент	Вид обработки	Износ по задней поверхности hз, мм
Резцы и гребенки резьбовые	Черновая	0,8–1,7
Чистовая	0,3–0,4
Фрезы резьбовые, групповые	Обработка стали	s ≤ 1,25	0,1–0,2
s ≤ 1,75	0,2–0,3
s > 1,75	0,3–0,6
Обработка ковкого чугуна	s ≤ 1,25	0,15–0,25
s ≤ 1,75	0,25–0,4
s > 1,75	0,4–0,8
Плашки	круглые	Обработка стали	0,1d0,5
тангенциальные	На болторезных станках	0,8–2,0
машинные	Обработка стали	0,125d
Обработка чугуна	0,07d
гаечные автоматные	Обработка гаек	горячекатаных	0,125d
холодноштампованных и горячекатаных травленых, сверленых	0,5d
Резцы с пластинами из твердого сплава	Черновая	0,8–1,0
Чистовая	0,3–0,4
Резцы с пластинами из твердогосплава к вращающимся головкам	Обработка неточной резьбы и предварительная	0,8–0,1
Обработка точной резьбы за один проход	0,3–0,4

Потребное количество инструмента определяется по формуле

,

где  — основное технологическое время обработки одной заготовки, мин; n — расчетное количество заготовок, шт.;  — коэффициент случайной убыли, равный 1,05–1,3.

Зависимость периода стойкости от скорости резания имеет экстремальный характер. Во многих случаях применяемые режимы резания соответствуют нисходящей ветви кривой, для которой справедливы формулы

                                                           ;                                                       (III.19)

                                                           ,                                                       (III.20)

где Т — период стойкости, мин; С — коэффициент пропорциональности, который зависит от условий резания; z — показатель относительной скорости, зависящий от вида обработки и инструментального материала; m = 1/z — показатель относительной стойкости (см. гл. VIII).

 

III.9. Допускаемая величина  режущей части инструмента

 

Инструмент	Эскиз	Размер, лимитирующий число переточек	, мм
Резцы призматические	из быстрорежущей стали		Толщина пластины c	(0,7–0,9) с
из твердого сплава	(0,6–0,7) с

Продолжение табл. III.9

Инструмент	Эскиз	Размер, лимитирующий число переточек	, мм
	затачиваемые по задней поверхности		Ширина пластины b	(0,6–0,7) b
Резцы дисковые из быстрорежущей стали		Длина окружности	0,83πD
Фрезы цельные	цилиндрические дисковые		Высота зуба H	1H
концевые	0,6H
угловые	(0,5–2)H
Фрезы со вставными ножами	из быстрорежущей стали		Ширина ножа b	(0,6–0,7) b
из твердого сплава	Ширина пластины b	(0,5–0,7) b
Фрезы	шпоночные		Длина рабочей части l Длина пластины l	(0,5–0,7) l
с затылованным зубом		Толщина зуба b	(0,7–0,8) b
Сверла винтовые		Длина рабочей части l Длина пластины l	(0,6–0,8) l
Зенкеры	с коническим хвостовиком		Длина рабочей части lо	(0,5–0,6) lо
цельные насадные		Длина отверстия до выточки l1	0,7 l1
с ножами из быстрорежущей стали		Длина ножа l	0,7l
с пластинами из твердого сплава		Длина пластины l	(0,5–0,6) l
Развертки	цельные		Длина калибрующей части lо	(0,6–0,7) lо
с пластинами из твердого сплава		0,5lо
С вставными ножами		Ширина ножа b	(0,3–0,6) b

Продолжение табл. III.9

Инструмент	Эскиз	Размер, лимитирующий число переточек	, мм
Метчики	машинные		Длина калибрующей части l	(0,6–0,7) l
для конической резьбы		Ширина пера b	(0,5–0,7) b
Плашки	круглые		Ширина пера b	(0,5–0,7) b
тангенциальные		Длина плашки l	(0,6–0,65) l
Гребенки круглые к винторезным головкам		Длина окружности	0,75πD
Фрезы резьбовые гребенчатые		Величина первой затыловки a	1a
Резцы зубострогальные		Длина режущей части резца l	0,7l
Фрезы червячные	модульные		Толщина зуба b	0,7b
для шлицевых валов	Длина первой затыловки l	1l
Долбяки	дисковые чашечные		Высота зуба долбяка H	(0,6–0,7)H
хвостовые	(0,46–0,5)H
Шеверы дисковые для цилиндрических зубчатых колес		Глубина канавки a	0,6a
Протяжки круглые, шлицевые, шпоночные		Длина спинки зуба b	0,6b
Пилы круглые сегментные для металлов		Высота сегмента H

В ряде случаев стойкость инструмента исчисляется количеством  изделий, объемом  срезаемого слоя, площадью поверхности, обработанной инструментом за период стойкости, которые определяются по формулам

;

;

,

где A — коэффициент из формулы (VI.3).

Путь, проходимый инструментом в металле за период стойкости,

                                                                .                                                     (III.21)

Зависимость периода стойкости от непрерывно изменяющейся скорости резания выражается формулой

                                                                        (III.22)

где  и  — соответственно начальная (бóльшая) и конечная (меньшая) скорость резания.

Оптимальный период стойкости выбирается по производительности или себестоимости обработки. Период стойкости при наибольшей производительности  отвечает наименьшему времени обработки:

                                                           .                                             (III.23)

Экономический период стойкости  соответствует минимальной себестоимости обработки:

                                                                                          (III.24)

 где   — время на замену и подналадку инструмента в связи с затуплением; z — показатель относительной скорости; S — затраты, связанные с эксплуатацией инструмента за период его стойкости; E — стоимость одной минуты машинного времени, включая зарплату рабочего.

 В основу расчета режимов резания положены нормативные периоды стойкости T режущих инструментов, которые соответствуют некоторым средним значениям экономического периода стойкости. Рекомендуемые нормативные периоды стойкости рассматриваются в гл. VIII.

 При многоинструментной наладке расчетный период стойкости выбирается таким образом, чтобы замена и подналадка затупившихся инструментов выполнялись во время перерывов в работе. Рекомендуемые периоды стойкости  при многоинструментной обработке приводятся в табл. III.10 и III.11.

                                            Количество станков                                                        Коэффициент

                                                 или агрегатов                                                           увеличения

                                                                                                                                                       периода

                                                                                                                                                   стойкости

2………………………………………………………………………………….                   1,4

3………………………………………………………………………………….                   1,9

4………………………………………………………………………………….                   2,2

5–6……………………………………………………………………………….                   2,6

7 и более …………………………………………………………………………                  3,1

При выборе периода стойкости необходимо учитывать влияние количества станков, обслуживаемых рабочими-станочниками.

Экономическая скорость резания  соответствует экономическому периоду стойкости , скорость при наибольшей производительности  — периоду стойкости при наибольшей производительности , нормативная скорость резания  — нормативному периоду стойкости .

 

III.10. Рекомендуемые периоды стойкости T_М, мин, для многоинструментных наладок токарных станков

Группа наладок	Характеристика группы	Число инструментов в наладке, шт.
3	5	8	10	15	20	Св. 20
Наладки с равномерной загрузкой инструментов	Диаметры обтачиваемых поверхностей отличаются не более чем в 1–2 раза; количество фасочных и подрезных резцов не более 20 % от общего количества инструментов наладки	150	200	300	350	400	–	–
Наладки средние по равномерности загрузки инструментов	Все наладки, не относящиеся к 1 и 3-й группам	100	120	150	180	230	260	300
Наладки с большой разницей по загрузке инструментов	Диаметры обтачиваемых поверхностей отличаются более чем в 2 раза; количество фасочных и других малонагруженных инструментов составляет свыше 50 % от общего количества инструментов	70	90	110	130	150	170	180

III.11. Рекомендуемые периоды стойкости T_М, мин, для многоинструментных наладок сверлильных станков

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки D, мм	Число инструментов в наладке, шт.
3	5	8	10	15 и более
10	50	80	100	120	140
15	80	110	140	150	170
20	100	130	170	180	200
30	120	160	200	220	250
50	150	200	240	260	300

П р и м е ч а н и е. В случае применения зенкеров и резцовых головок диаметром более 60 мм = 300 мин (в зависимости от сложности наладки).

 Отношение фактической скорости резания к нормативной называется коэффициентом использования инструмента по стойкости:

                                                            .                                                    (III.25)

 При  инструмент используется на 100 %; при  период стойкости меньше нормативного.

Так как , то работа со скоростью, соответствующей наибольшей производительности, приводит к сильной перегрузке инструмента, расход которого на единицу продукции возрастает в 4–5 раз и более. При этом существенно повышается себестоимость продукции. Поэтому работа на режимах наибольшей производительности может применяться лишь в исключительных случаях, когда решающую роль играет фактор времени.

 При заданном периоде стойкости зависимость скорости резания от размеров сечения срезаемого слоя выражается эмпирической формулой

                                                        ,                                              (III.26)

 где a и b — толщина и ширина срезаемого слоя; — коэффициент, учитывающий влияние всех факторов процесса резания, за исключением параметров a и b;  и  — показатели степени, определяемые экспериментально .

Формула (III.26) справедлива для всех лезвийных инструментов.

Коэффициенты пропорциональности действительны для строго определенных условий обработки. При изменении этих условий вводится поправочный коэффициен

  Количество частных поправочных коэффициентов зависит от вида обработки, типа и материала инструмента. Так, при течении стали быстрорежущими инструментами , стали и чугуна твердосплавными резцами , где главный угол в плане учитывается коэффициентом ; форма передней поверхности — ; состояние поверхности заготовки — ; механические свойства материала заготовки — ; вид обработки (обтачивание, растачивание и т. п.) — ; вспомогательный угол в плане — ; радиус переходной режущей кромки — ; сечение державки резца — ; состояние стали (прокат горячекатаный, холоднотянутый и т. д.) — ; наличие охлаждения — ; марка инструментального материала —.

  Рекомендуется также вводить поправку на скорость резания в зависимости от качества заточки и доводки режущих инструментов. При централизованной заточке и безалмазной доводке резцов ; при алмазной заточке  . При отсутствии централизованной заточки скорость резания следует снижать на одну ступень.

При обработке резанием необходимо добиться оптимального сочетания производительности обработки и стойкости инструмента. Недостаточная стойкость инструмента увеличивает простои оборудования при замене инструмента, что приводит к снижению производительности. Если выбран слишком щадящий режим резания, то стойкость инструмента возрастет, но время обработки детали увеличится, что так же снижает эффективность использования оборудования и общую производительность. Для обеспечения эффективности обработки необходимо не только правильно выбрать инструмент, но и подобрать оптимальные параметры режима резания, о чем мы сегодня и поговорим.

Стойкость — это время достижения допустимой величины износа режущего инструмента.

Есть три основных параметра при точении, каждый из которых влияет на стойкость инструмента скорость резания подача и глубина резания. Меняя данные параметры мы можем добиться наилучшего для нас результата.

Скорость резания (Vc) — наибольшая скорость перемещения режущей кромки относительно заготовки (измеряется в м/мин ).

Подача (fn) инструмента при точении равна расстоянию, на которое перемещается режущая кромка вдоль оси детали за один ее оборот (измеряется в мм/об ).

Глубина резания (ap) — это половина разности обрабатываемого и обработанного диаметра заготовки (измеряется в мм ).

Потребляемая мощность (Pc) — это мощность, необходимая для осуществления процесса резания (измеряется в кВт).

Удельная сила резания (kc) — численно равна силе резания, отнесенной к 1 мм2 сечения срезаемого слоя (является постоянной величиной для каждого обрабатываемого материала, измеряется в Н/мм2).

                                                      

Влияние скорости резания (Vc)

Слишком высокая скорость резания

• Интенсивный износ по задней поверхности

• Низкое качество обработанной поверхности

• Быстрое лункообразование

• Пластическая деформация

Слишком низкая скорость резания

• Наростообразование

• Низкая эффективность обработки

Влияние подачи (fn)

Слишком высокая подача

• Потеря контроля над стружкообразованием

• Неудовлетворительное качество обработанной поверхности

• Лункообразование, пластическая деформация

• Высокая потребляемая мощность

• «Приваривание» стружки

• Повреждение кромок стружкой

Слишком низкая подача

• Сливная стружка

• Низкая эффективность обработки

Влияние глубины резания (ap)

Слишком большая глубина резания

• Высокая потребляемая мощность

• Поломка режущей пластины

• Повышенные силы резания

Слишком маленькая глубина резания

• Потеря контроля над стружкообразованием

• Вибрации

• Чрезмерный нагрев

• Низкая эффективность обработки

С учетом геометрии пластины и марки твердого сплава для различных типов операций при выборе скорости резания необходимо учитывать тип и твердость обрабатываемого материала, желаемый характер стружки на протяжении всего пути резания, глубину резания и подачу, жесткость технологической системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь) и условия обработки (прерывистое резание и вибрации).

Производительность ограничивается при черновой обработке — потребляемой мощностью, при чистовой — качеством обрабатываемой поверхности. При работе на маломощном оборудовании следует уменьшить скорость резания в соответствии с возможностями станка. Требуемое качество обработки достигается использованием современного инструмента и технологий, позволяющих работать с высокими подачами без потери качества.

В самом общем случае стойкость и соответствующие ей элементы режима резания должны быть такими, чтобы производительность операции была максимальна при минимальной себестоимости и обеспечивала заданное качество обработки. Оптимальная производительность обеспечивается работой на больших глубинах резания и подачах при умеренных скоростях резания.

Используемая литература:

1) Высокопроизводительная обработка металлов резанием. Учебник SANDVIK COROMANT 2003 Виноградов Д. В.

2) Технические руководства и каталоги Dormer, Pramet, Sandvik Coromant, Seco, Tungaloy.

3) Рекомендачии по назначению режимов резания и выбору инструмента. 2010 М.А. Болотов, А.Н. Жидяев, Н.Д. Проничев, А.И. Хаймович.

---

Под стойкостью режущего инструмента в металлообработке понимается время непрерывной работы инструмента от переточки до переточки, либо до выхода из строя.

В ленточном пилении стойкость ленточного полотна оценивается по общему количеству отрезанного материала (м²), но чаще всего – по количеству материала на один метр погонный полотна пилы (м²/м. пог.), а также по количеству отрезанных заготовок (шт.; резов).

Как правило, основными критериями выхода ленточных пил из строя являются:
— разрушение зубьев пилы на участке полотна длиной более 100 мм;
— разрыв полотна пилы;
— отклонение от прямолинейности пропила («увод») вследствие износа режущих кромок зубьев;
— износ или смятие спинки полотна пилы;

Специалисты экономических и коммерческих служб каждого предприятия стараются минимизировать финансовые затраты на обеспечение производства. Это относится и к покупному режущему инструменту. В связи с этим к нему предъявляется такое условие как максимально возможный срок службы при минимальных финансовых затратах. Одной из задач же технических специалистов и обслуживающего персонала, — обеспечить выполнение и соблюдение всех необходимых требований, чтобы это условие выполнялось, т.е. обеспечить максимально возможный срок службы (стойкость) металлорежущего инструмента и при этом сохранить требуемую производительность, и технологию.

Стойкость ленточных пил в значительной мере зависит от совокупности таких факторов, как:

1. Точность выбора параметров режимов резания: скорости резания (м/мин), производительности (см2/мин).

Здесь следует учитывать, что для каждой группы материалов и типоразмеров заготовок, в справочных данных каждого производителя ленточных полотен, существуют рекомендованные диапазоны режимов резания. Принимая минимальные значения диапазона, получаем наибольшую стойкость полотна пилы, но низкую производительность, и наоборот, при максимальных значениях режимов резания, — высокая производительность, но меньшая стойкость инструмента.

Например, для биметаллических пил Wikus, при пилении круглой заготовки Ø 100 мм из стали 45, рекомендуются следующие режимы резания:
— скорость резания: V = 65 – 75 м/мин;
— производительность: Q = 41 – 67 см²/мин.

Для обеспечения наибольшей стойкости пилы принимаем меньшие значения диапазона: V = 65 м/мин; Q = 41 см²/мин. (время реза составит 1,9 минут), Для повышения производительности пиления – бóльшие значения: V = 75 м/мин; Q = 67 см²/мин (время реза составит 1,2 минуты).

2. Правильности подбора параметров ленточного полотна: типоразмеров, материала, марки, формы зуба, шага зубьев в зависимости от формы и материала отрезаемых заготовок.

Шаг зубьев полотна пилы обязательно должен соответствовать габаритам заготовки (пакета заготовок), a форма зубьев пилы – марке обрабатываемого материала. Например, для металлов, образующих короткую стружку, хрупких материалов из высокоуглеродистых, инструментальных сталей и чугунов, тонкостенных профилей следует применять пилы со стандартным зубом «S» у которого передний угол 0°, а для сплошных вязких материалов, дающих удлиненную стружку, железонесодержащих металлов и сплавов следует применять пилы, имеющие положительный передний угол 12 – 15°, так называемый зуб – «крючок» «К». Это связано с тем, что данные материалы склонны к образованию наклепа.

Для пиления труднообрабатываемых, жаропрочных, нержавеющих, титановых и никелевых сплавов, целесообразно применять твердосплавные ленточные пилы (с твердосплавными напайными пластинами на зубьях). Это позволит увеличить стойкость и производительность как минимум в 3 – 5 раз.

3. Марки материала и формы обрабатываемых заготовок, а также качества материала заготовок.

При пилении биметаллическими пилами труднообрабатываемых металлов и сплавов, стойкость их может снижаться в несколько раз, либо инструмент практически сразу выйдет из строя. В этом случае целесообразно применение твердосплавных пил.

Кроме того, значительно снижает стойкость инструмента наличие в структуре заготовки песка, раковин, неоднородной твердости, а также наличие на поверхности заготовок окалины.

При пилении пакетов заготовок, необходимо следить за надежностью его крепления в зажимном устройстве станка, поскольку проворачивание хотя бы одной заготовки в пакете, приводит к выкрашиванию режущих кромок зубьев пилы и преждевременному выходу ее из строя.

При разрезании тонкостенных труб и профилей на режущие кромки зубьев действуют неравномерные и ударные нагрузки из-за того, что первоначально режется сплошная часть заготовки (например, у трубы), а затем зона резания смещается на тонкие стенки. Из – за этого происходит увеличение вибрационной составляющей резания и как следствие, — микроскалывания режущих кромок зубьев. В связи с этим, наблюдается до 50 – 60% падение ожидаемой стойкости инструмента.

4. Конструктивных особенностей ленточноотрезного оборудования.

Для основных серийных производств, требуются промышленные высокопроизводительные станки с жесткой двухколонной конструкцией и наличием устройств обратной связи. Для небольших и вспомогательных производств подойдут станки – упрощенные двухстоечные либо с консольным расположением пильной рамы. Ширина полотна – важный фактор увеличения возможностей ленточного пиления, повышения стойкости, производительности и мощности (режущей способности).

5. Технического состояния ленточного оборудования и его отдельных узлов (узла натяжения, шкивов и подшипников, твердосплавных и роликовых направляющих, равномерности и плавности опускания пильной рамы).

Необходимо периодически контролировать и проверять усилие натяжения ленточного полотна с помощью тензиометра. В зависимости от ширины полотна, оно должно быть в пределах 180 – 300 Н/мм². Это предотвратит преждевременный выход пилы из строя.

Шкивы должны находиться в одной плоскости параллельно друг другу, не иметь биения и регулярно очищаться от стружки.

Зазор между твердосплавными направляющими пластинами и полотном пилы должен быть отрегулирован согласно паспортным данным станка.

Пильная рама должна быть жестко закреплена на станине и плавно перемещаться по направляющим станка без рывков и «провалов».

6. Качества и концентрации применяемой смазочно – охлаждающей жидкости (СОЖ).

СОЖ должна иметь ту концентрацию, которая рекомендована для обрабатываемой марки материала. Это должна быть качественная синтетическая или полусинтетическая водорастворимая эмульсия на масляной основе, которую необходимо менять 1 – 2 раза в год, а также производить промывку всей системы ее подачи.

Необходимо обеспечивать обильную подачу СОЖ в зону резания (как минимум по трем каналам).
Применение некачественной СОЖ может снижать стойкость полотна пилы на 10 – 20%.

7. Качества приработки нового ленточного полотна.

Новая ленточная пила имеет сверхострые режущие кромки с минимальными радиусами при вершине, которые очень легко и быстро скалываются, что приводит к быстрому выходу из строя ленточного полотна. Поэтому для увеличения срока службы, пилу необходимо приработать, т.е. произвести пиление материала на сниженных режимах резания: подачу следует снизить на 50%, а скорость резания на 10 – 20% от рекомендуемых для данной заготовки.

Биметаллическими пилами на таких режимах резания следует отрезать примерно 300 – 500 см², твердосплавными 1500 – 3000см² материала, после чего следует плавно увеличить режимы резания до рекомендуемых.

Опытным путем, в ходе многочисленных исследований и испытаний, специалистами нашей компании установлено, что если все вышеперечисленные факторы соблюдены и условия выполняются, то ориентировочную теоретическую стойкость биметаллических ленточных пил Wikus шириной 27 – 41 мм (наиболее распространенные), при работе на жестких двухколонных станках при пилении углеродистых конструкционных и низколегированных сталей, можно рассчитать так: принимается 1,5 – 2,5 м² материала на погонный метр полотна пилы.

Например: теоретическая стойкость ленточного полотна Wikus Marathon M42 типоразмера 4400 х 34 х 1,1 – 3/4 tpi при порезке круга Ø 80 – 110 мм из сталей 35, 45, 40Х и др. составит:
(1,5 – 2,5) х 4.4 = 6,6 – 8,8 м².

После чего, фактическая стойкость рассчитывается по формуле:

C = (S x n) / 10000, (м²),
где S – площадь поперечного сечения одной заготовки, см²;
n – количество заготовок отрезанных пилой, шт.

Для заготовок из легированных, нержавеющих и инструментальных сталей теоретическая стойкость оценивается как 0,5 – 1,0 м² материала на 1 м. пог. полотна пилы.

При использовании недорогих и нежестких моделей станков консольного типа, вышеуказанные параметры расчета теоретической стойкости следует уменьшать на 25 – 50%.

При пилении углеродистых конструкционных и легированных сталей твердосплавными пилами, стойкость, как и производительность, возрастает в среднем в 2 – 3 раза. На это необходимо обращать особое внимание, т.к. стоимость такого инструмента в среднем в 3-4 раза выше по сравнению с биметаллическими пилами.

Что же касается труднообрабатываемых, жаропрочных, коррозионно – стойких, титановых и никелевых сплавов, то теоретическая стойкость рассчитывается как 0,2 – 0,5 м² материала на 1 м. пог. ленточного полотна.

Стойкость — режущий инструмент

Cтраница 3

Увеличению стойкости режущего инструмента из керамики способствует применение в качестве защитной среды азота.
 [31]

Зависимость стойкости режущего инструмента от режимов обработки в широком диапазоне скоростей может иметь самый разнообразный и сложный характер.
 [33]

Норма стойкости режущего инструмента — это время его работы до затупления, при котором режущие грани инструмента достигают определенного износа. Чем меньше стойкость режущего инструмента ( в минутах машинного времени), тем больше можно допустить скорость резания при прочих одинаковых условиях, согласно приведенной выше формуле. Но с увеличением скорости резания быстрее изнашивается режущий инструмент и, следовательно, возрастают расходы на инструмент, в результате чего, начиная с некоторой скорости резания, общая стоимость обработки повышается.
 [34]

Норма стойкости режущего инструмента — это время его работы до затупления, при котором режущие грани инструмента достигают определенного износа. Чем меньше стойкость режущего инструмента ( в минутах машинного времени), тем больше можно допустить скорость резания при прочих одинаковых условиях, согласно приведенной выше формуле.
 [35]

Повышение стойкости режущего инструмента в 2 раза обеспечивает не только рост производительности труда в механообработке, но позволяет также покрыть потребность в инструменте без строительства новых инструментальных заводов. Для достижения этой цели необходимо улучшить качество быстрорежущей инструментальной стали, путем снижения ее карбидной неоднородности, ликвидации обезуглерожен-ного слоя, повышения чистоты химического состава. Конечно, нельзя забывать и об эксплуатационной стороне использования инструмента, в частности о необходимости улучшить качество его заточки.
 [36]

Под стойкостью режущего инструмента понимается время его машинной работы до затупления; иными Словами, стойкость инструмента определяется длительностью его непрерывной работы между двумя переточками.
 [37]

Под стойкостью режущих инструментов понимается продолжительность ( в минутах) непосредственного резания от переточки до переточки при установленной величине допустимого износа.
 [38]

Под стойкостью режущего инструмента понимают время его непрерывной работы до момента затупления.
 [39]

Под стойкостью режущего инструмента понимается длительность работа режущего инструмента в минутах машинного времени между двумя его переточками.
 [40]

Под стойкостью режущего инструмента понимается длительность работы режущего инструмента в минутах машинного времени между двумя его переточками.
 [41]

Под стойкостью режущих инструментов понимается продолжительность ( в минутах) непосредственного резания от переточки до переточки при установленном допустимом износе.
 [42]

Вибрации снижают стойкость режущего инструмента, и, следовательно, при отсутствии необходимой жесткости системы целесообразно переходить к положительным углам Y.
 [43]

Итак, стойкость режущего инструмента является главнейшим фактором, влияющим на допустимую, при прочих равных условиях, величину скорости резания.
 [44]

Так как стойкость режущих инструментов в значительной степени зависит от качества заточки и доводки рабочих поверхностей, в справочнике подробно освещены прогрессивные способы заточки и доводки — алмазная и химико-механическая.
 [45]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4