8 Сила резания [6]

Рисунок 29 – Силы резання Р и ее составляющие при точении

Сила резания Р – равнодействующая сил на режущий инструмент при обработке резанием (рис. 29).

Главная составляющая силы резания Р_z – составляющая силы резания, совпадающая по направлению со скоростью главного движения резания в вершине лезвия.

Касательная составляющая силы резания (Ндп. Тангенциальная составляющая силы резания) – главная составляющая силы резания при вращательном главном движении резания.

Осевая составляющая силы резания Р_x - составляющая силы резания, параллельная оси главного вращательного движения резания.

Радиальная составляющая силы резания Р_y - составляющая силы резания, направленная по радиусу главного вращательного движения резания в вершине лезвия.

9 Работоспособность и надежность режущих инструментов [4]

Работоспособное состояние режущего инструмента (лезвия) - работоспособность - характеризуется таким состоянием, при котором он способен выполнять обработку резанием при установленных в нормативно-технической документации (НТД) условиях с установленными требованиями. При этом состояние режущего инструмента характеризуют совокупностью значений его параметров (например, значениями заднего и переднего углов, износа по задней поверхности лезвия и др.) в данный момент. К условиям обработки относят, например, обрабатываемый материал, технологическое оборудование, режим реза­ния, порядок технического обслуживания, восстановления и ремонта. К требованиям обработки относят, например, допуски размеров, формы и расположе­ния обработанных поверхностей, параметры шероховатости, производительность обработки резанием, удельные приведенные затраты на обработку и др.

Нарушением работоспособного состояния (неработоспособность) режущего инструмента может быть отклонение от установленных значений хотя бы одного из параметров режущего инструмента, требований или характеристик обработки, выполняемой этим инструментом. К характеристикам обработки относят: силу резания, температуру резания, уровень вибраций, шероховатость поверхности, точность размера и формы и др. Характеристиками неработоспособного состояния режущего инструмента (лезвия) являются «Отказ режущего инструмента» (Отказ), «Внезапный отказ режущего инструмента» (Внезапный отказ) и «Постепенный отказ режущего инструмента» (Постепенный отказ). Внезапный отказ режущего инструмента, как правило, на­ступает вследствие его разрушения. Постепенный отказ режущего инструмента наступает после достижения постепенно изменяющимся значением хотя бы одного из его установленных параметров, требований или характеристик обработки критерия отказа.

Критерий отказа режущего инструмента (лезвия) определяется в зависимости от требований к обработке при выполнении конкретной технологической операции. Например, на операциях предварительной обработки с невысокими требованиями к шероховатости поверхности и точности раз­меров критериями отказа могут быть приняты предельно допустимые значения износа инструмента по задней поверхности лезвия, определенные по условию его рациональной эксплуатации, значения силы резания. На операциях оконча­тельной обработки режущим инструментом, где основными требованиями к обработке являются допуски размеров, формы и расположения обработанных по­верхностей, критерием отказа может быть принято их предельно допустимое значение. Частным случаем крите­рия отказа является критерий затупления режущего инструмента (лезвия) (Критерий затупления). Это критерий отказа режущего инструмента (лезвия), характеризуемый максимально допустимым значением износа режущего инструмента, преимущественно по задней поверхности лезвия, после достижения которого наступает его отказ.

Примечание. Под износом пони­мают величину, характеризующую изменение формы и размеров режущего инст­румента (лезвия) вследствие изнашива­ния при резании

После достижения режущим инструментом (лезвием) критерия затупления наступает постепенный отказ. Постепенный отказ режущего инструмента (лезвия), наступающий после достиже­ния размером, формой или расположени­ем обработанной поверхности предела поля допуска, называется точностным отказом режущего инструмента (лезвия).

Приведение после отказа рабочей части режущего инструмента (лезвия) в работоспособное состояние называют восстановлением режущего инструмента (лезвия).

Примечание. Восстановление ре­жущего инструмента (лезвия) осуществляется заточкой, заменой отказавшего лезвия и т. п.

Периодичность восстановления инструментов (Назначенная периодичность восстановления режущего инструмента (лезвия)) определяется с учетом их функционального назначения, конструктивного исполнения, приспособленности к восстановлению, а также ограничений условий технологической операции, например, обеспечением наибольшей производительности или наименьших приведенных затрат на обработку. Восстанавливаемость режущего инструмента (лезвия) - свойство режущего инструмента (лезвия), заключающееся в приспособленности его рабочей части (лезвия), к восстановле­нию, например, путем заточки. Восстановление режущего инструмента осуществляется: при отказе или по назначенной периодичности.

Объем работы режущего инструмента («Наработка режущего инструмента», «Наработка между отказами режущего инструмента», «Наработка до отказа режущего инструмента (лезвия)») может быть выражен интервалом времени, массой или объемом снятого материала, длиной пути реза­ния, площадью обработанной поверхности или числом обработанных заготовок. В зависимости от величин, выражающих наработку режущего инструмента, раз­личают следующие наработки: временную, массовую, объемную, путевую, поверхностную и штучную. Временная наработка между отказами режущего инстру­мента может выражаться временем резания, машинным временем, продолжительностью цикла работы автоматического оборудования (автоматической линии) и т. д. Частным случаем временной наработки до отказа и между отказами, когда наработка выражена временем резания, является период стойкости - время резания новым или восстановлен­ным режущим инструментом (лезвием) от начала резания до отказа.

Примечание. Под временем резания понимают интервал времени, в течение которого инструмент находится в непосредственном контакте с обрабатываемой поверхностью, сопровождающемся снятием стружки

Полный период стойкости режущего инструмента (лезвия) - полный период стойкости (Ндп. Срок службы) - сумма периодов стойкости режущего инструмента (лезвия) от начала резания новым инструментом (лезвием) до дости­жения предельного состояния.

Существует связь между периодом стойкости и наработкой между отказами. Например, временная наработка между отказами, выраженная машинным временем Т_м, и период стойкости Т связаны зависимостью

где l_р.х и t_р.х - соответственно длина и время рабочего хода инструмента; l_р и t_р, - соответственно длина и время резания.

Путевая наработка между отказами l и период стойкости Т связаны зависимостью

1=Т v,

где v - скорость резания, м/мин.

Одним из совокупности свойств, обусловливающих его качество режущего инструмента, является «Надежность режущего инструмента». Надежность является комплексным свойством, которое может включать безотказность, долговечность, восстанавливаемость и ремонтопригодность режущего инструмента как в отдельности, так и в определенном сочетании этих свойств. Эти свойства обеспечивают при проектировании, изготовлении и эксплуатации инструмента. Безотказность является основным свойством, определяющим надежность режу­щих инструментов, непрерывное сохранение работоспособности которых необходимо для завершения обработки. Долговечность как свойство, определяющее, главным образом, эффективность использования инструмента, является наиболее значимым для сложных дорогостоящих режущих инструментов, например, червячных фрез, долбяков, протяжек и др. В зависимости от принципа ограничения наработки, а также последствий отказа, надежность режущего инструмента может оцениваться одним или несколькими показателями, характеризующими одно или несколько ее свойств.