5. Погрешности, связанные с инструментом

Погрешность обработки от инструмента ∆_ин определяется теми же факторами, что и от приспособления, а именно точностью его изготовления - ∆_{изг ин}, износом - ∆_{изн ин} и погрешностью установки или настройки на заданный размер - ∆_и.ия.

Погрешность изготовления инструмента определяется допусками на его размеры. Особенно это относится к мерным инструментам (сверла, зенкеры, развертки, протяжки, метчики, плашки, дорны). Для обеспечения требуемой точности размеров обрабатывае­мых отверстий и резьб используют мерный инструмент соответствующих классов точ­ности. При этом допуск на исполнительные размеры инструментов, как правило, состав­ляет 20 - 30 % от допуска на получаемый размер детали.

При установке инструмента и его настройке на заданный размер также возникают погрешности, которые оказывают влияние на точность получаемого размера детали при обработке. Погрешность установки инструмента определяется аналогично погрешности установки заготовок. Но так как точность размеров, качество базирующих поверхностей, твердость материала, обрабатываемого инструментом, значительно выше, чем у загото­вок, то погрешность их установки на несколько порядков будет меньше, чем остальные погрешности.

Погрешностью настройки инструмента на заданный размер называют расстоя­ние между максимальным и минимальным настроечными размерами при установке ин­струмента па станок. Эта погрешность, как правило, зависит от используемого метода настройки инструмента.

Существуют следующие методы настройки инструмента на заданный размер:

1. по пробным деталям;

2. по эталонам;

3. по упорам;

4. но индикаторам;

5. с использованием специальных оптических и других приборов.

Погрешность настройки по пробным деталям зависит от погрешности измерения

полученных пробных деталей и погрешности регулирования, которое, как правило, осу­ществляется по лимбу. Она принимается равной 0,1 от допуска на размер пробных дета­лей, т.е. ∆н_д = 0,1/Т.

Настройка по эталону, как правило, применяется на токарных и фрезерных станках. Между поверхностью эталона и рабочей режущей кромкой инструмента устанавливает­ся щуп. Естественно, что погрешность настройки по эталону будет зависеть от погреш­ности изготовления эталона и погрешности установки эталона на станке. Суммарно эта погрешность может составлять 0,01 ... 0,02 мм.

При настройке инструмента по упорам вершину режущего инструмента доводят до соприкосновения с рабочей поверхностью упора (рис. 2.10). Сверло 4 установлено в пе­реходную втулку 3, перемещение которой в осевом направлении, до контакта сверла с упором 5 осуществляется гайками 2. Хвостовик втулки устанавливается в вертикальном положении приспособления 1. При настройке инструмента по индикатору вместо упора используется ножка индикатора (рис. 2,11).

Рис. 2.10. Приспособление для настройки сверл

Рис. 2.11. Настройка резца по индикатору

Погрешность настройки по упорам и индикаторам составляет 0,01 ... 0,015 мм, по специальным оптическим и другим приборам - 0,002 ... 0,005 мм.

В процессе обработки наблюдается износ режущего инструмента в результате тре­ния его рабочих поверхностей о стружку и обрабатываемую поверхность, в результате чего изменяется размер детали (рис. 2.12).

Износ резца происходит по кривой износа (рис. 2.13).

Рис. 2.12. Погрешность от износа инструмента

Рис. 2.13. Кривая износа инструмента:

I-зона приработки (L_пp = 0,5 ... 2,0 км);

II - зона нормального износа (L' = 40 ... 50 км); III-зона катастрофического износа

Размерный износ, определяющий точность обработки, определяется уравнением

где u_н - начальный износ; L - длина пути резания, м;

при точении

где D - диаметр обрабатываемой детали, мм;

l - длина обрабатываемой детали, мм;

n - количество обрабатываемых деталей; S- подача, мм/об.

При торцовом фрезеровании относительный износ определяется по формуле

где и₀ - относительный износ для аналогичных материалов при точении; l₁ - путь реза­ния резца фрезы за один оборот, м.

где d_фр - диаметр торцовой фрезы, мм; ѱ - угол контакта зуба фрезы с заготовкой, ° (за­висит от ширины фрезеруемой поверхности).

При шлифовании экспериментально установлено, что объем сошлифованного материала в 20 раз больше объема изношенного круга, т.е. V_м/V_кр = 20. Так как V_м = Fzn (F– площадь шлифуемой поверхности, z– снимаемый припуск, п - количество прошлифо­ванных заготовок), а V_кp= F_крu_шл(F_кр- площадь рабочей поверхности круга, и_шл-из­нос шлифовального круга), то

Величина износа инструмента зависит от обрабатываемого материала, материа­ла режущего инструмента, технологии заточки инструмента, режимов обработки и геометрии режущего инструмента. Значения начального и относительного износа резцов для различных материалов заготовок и инструментов приводятся в справоч­никах технолога-машиностроителя.