Погрешность вызванная размерным износом инструмента

При работе происходит изнашивание (затупление) инструмента. Изнашивание – это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации. (ГОСТ 16429-70). Изнашивание может сопровождаться процессами коррозии и является сложным физико-химическим процессом. При контакте двух сопряжённых поверхностей и их относительном перемещении в поверхностных слоях возникают механические и молекулярные взаимодействия, которые в конечном итоге и приводят к разрушению микрообъёмов материала, т.е. к износу поверхности.

Износ происходит по передней и задней поверхностям инструмента (рис.7). Износ по передней поверхности обычно проявляется при черновой обработке в виде лунки на передней поверхности, которая ослабляет вершину инструмента и приводит к его разрушению под действием сил резания. Износ по задней поверхности приводит к образованию на ней ленточки шириной h и смещению режущей кромки инструмента из точки 1 в точку 2 на величину u, что вызывает погрешность обрабатываемого размера Δ_и .

Рис.7. Износ режущего инструмента

Для решения практических задач необходимо знать закономерности изменения износа во времени. На рис.8 показана типовая зависимость изменения износа в процессе эксплуатации. Кривая износа состоит из трёх участков. В период приработки 1, происходит преобразование начального (технологического) рельефа поверхности в эксплуатационный. В области нормального износа 2 износ растет по линейному закону. По достижении предельного состояния скорость изнашивания начинает расти, наступает период катастрофического износа 3 и разрушение инструмента.

u, мкм

u_н

1 2 3 L км

0

Рис.8. Изменение величины линейного износа от пути резания. 1 – зона приработки; 2 – зона нормальной эксплуатации (скорость изнашивания постоянна); 3 – зона катастрофического износа, оканчивающаяся разрушением инструмента

Обычно для расчета величины износа принимают:

u = u_н + L,

где u - величина износа инструмента (мкм) после пути резания L (км); u_н - величина начального износа (мкм);  - скорость изнашивания (мкм/км);

При обработке стали твердосплавным инструментом u_н = 2 – 8 мкм,  = 3 – 10 мкм/км, при обработке цветных металлов эти параметры значительно меньше.

При обработке крупногабаритных деталей размерный износ инструмента приводит к погрешности формы, например конусность длинного вала. При обработке партии малогабаритных деталей возникает систематическая погрешность размера, изменяемая по линейному закону.

Пример. Обрабатываем твердосплавным резцом на токарном станке вал из стали 45 диаметром d = 200 мм и длиной l = 500 мм с подачей s = 0,1 мм/об. Определить погрешность детали.

Путь резания L равен

Размерный износ инструмента составит

u = u_н + L, u =5 + 7∙3 = 26 мкм,

Разность диаметров на концах вала равна 26∙2 = 52 мкм = 0,052 мм

Если бы обрабатывали партию из 10 деталей такого же диаметра и длиной по 50 мм, то погрешность формы деталей была бы незначительной (5 мкм), но размеры первой детали были на 0,052мм меньше, чем у последней.