Похибки через неточності виготовлення та спрацювання різальних інструментів.

Неточність різального інструменту (особливо мірного інструменту типу розверток, зенкерів, протяжок, кінцевих пазових фрез і фасонного інструменту) у багатьох випадках безпосередньо переноситься на оброблювані заготовки, обумовлюючи появу систематичних похибок форми і розмірів оброблюваних поверхонь. Проте в зв'язку з тим, що точність виготовлення різального інструменту на спеціальних інструментальних заводах або в інструментальних цехах машинобудівних заводів звичайно достатньо висока, неточність виготовлення інструментів практично мало відбивається на точності виготовлення деталей. Значно більший вплив на точність оброблення заготовок дають похибки різального інструменту, пов'язані з його зношенням.

Зношення різального інструменту при роботі на настроєних верстатах по методу автоматичного одержання розмірів призводить до виникнення змінної систематичної похибки оброблення. При чистовому обробленні заготовок зношення різців відбувається по задній поверхні, що викликає віддалення вершини від центру обертання заготовки на розмір радіального зношення і відповідне збільшення радіуса обточування (або зменшення радіуса розточування).

Відповідно до загальних закономірностей зношення при терті ковзання в початковий період роботи інструмента, (період початкового зношення) (ділянка I на рис. 2), зношення найбільш інтенсивне. У період початкового зношення відбувається припрацювання різального леза інструменту, що супроводжується викришуванням окремих нерівностей і згладжуванням штрихів - слідів загострення різальний граней. У цей період шорсткість обробленої поверхні звичайно поступово зменшується. Початкове зношення Uн і його тривалість tн (тривалість припрацювання інструменту) залежать від матеріалів різального інструменту і заготовки, якості загострення, а також від доведення інструмента і режимів різання. Звичайно тривалість початкового зношення, виражена довжиною Lн шляху різання, знаходиться в межах 500 … 2000 м (перша цифра відповідає добре доведеним інструментам, друга – загостреним інструментам).

Рис. 8.4. Залежність зношення інструменту U від довжини шляху різання.

 

Другий період зношення (ділянка II) характеризується нормальним зношенням інструмента, прямо пропорційним шляху різання. Інтенсивність цього періоду зношення прийнято оцінювати відносним (питомим) зношенням Uo (мкм/км), обумовленим формулою , де U - розмірний Зношення у мікрометрах на шляху різання L; L - шлях різання в зоні нормального зношення в кілометрах. Довжина L шляху різання в період нормального зношення при обробленні стали різцями Т15К6 може досягати 50 км.

Третій період зношення (ділянка III) відповідає найбільш інтенсивному (катастрофічному) зношенню, що супроводжується значним викришування і поломками інструменту, неприпустимими при нормальній експлуатації інструменту.

Розрахунок зношення різального інструменту, що впливає на точність оброблення, стосовно до умов нормального зношення, що протікає в зоні II, звичайно роблять по формулі

, (1)

де U - розмірне зношення різального інструменту, мкм; L - довжина шляху різання, м.

Стосовно точіння довжина шляху різання:

, (2)

де D - діаметр оброблюваної заготовки, мм; l - довжина оброблюваної заготовки (довжина оброблення), мм; S - подача, мм/об.

Розрахунок за даними рівнянням застосовується до умов нормального зношення інструменту (зона II на рис. 8.4). При визначенні зношення нового або повторно загостреного інструменту розрахунок по зазначених формулах дає занижений результат унаслідок того, що не враховується підвищення інтенсивності зношення в період припрацювання інструменту на довжині Lн різання, що збільшує сумарне зношення на розмір U₁.

Для того щоб, не ускладнюючи розрахунків, врахувати початкове зношення інструменту, прийнято розрахункову довжину L шляху різання, визначену за формулами, збільшувати на деякий додатковий розмір L_дод. (рис. 8.4). У цьому випадку вираз (1) отримує вид

. (3)

Для доведених інструментів додатковий шлях різання Lдоп. = 500 м, для загострених - Lдоп. = 1500 м и в середньому Lдоп. = 1000 м.

Відносне (питоме) зношення Uо різального інструменту значною мірою залежить від матеріалу різального інструменту і режимів різання, матеріалу оброблюваного виробу і жорсткості технологічної системи ВПІД. При підвищенні жорсткості технологічної системи, що сприяє зменшенню вібрацій, зношення різального інструменту помітно знижується.

При збільшенні подача відносне зношення дещо зростає, Так, у процесі точіння термообробленої сталі 35ХМ різцями Т15К6 при збільшенні подачі від 0,1 до 0,28 мм/об. і при швидкості різання 120 м/хв відносне зношення підвищилося з 15 до 18 мкм/км, тобто на 20 %. Проте в зв'язку з тим, що шлях різання при цьому зменшується в 2,8 раз за формулі (3), загальне зношення зменшилося відповідно до формули (1) на 57 %.

У зв'язку з тим, що загальний розмірне зношення інструменту обернено пропорційне подачі, відповідно до формул (1)-(2) у ряді випадків збільшення подачі підвищує загальну розмірну стійкість інструмента і при достатній жорсткості технологічної системи підвищує точність оброблення. Застосування широких різців й інших інструментів з вигладжувальними фасками, що дозволяють підвищити подачу, сприяє росту точності оброблення при одночасному підвищенні її продуктивності.

Зміна глибини різання незначно впливає на відносне зношення інструменту.

Помітний вплив на відносний Зношення робить задній кут різця. З збільшенням заднього кута з 8 до 15° відносне зношення різців Т15К6 при точінні термообробленої сталі 35ХМ із швидкістю 140 м/хв зросло з 13 до 17 мкм/км, тобто на 30 %. Це пояснюється ослабленням різальної крайки і погіршенням умов відводу теплості.

Приведені розрахунки показують, що похибка розмірів і форми оброблюваних заготовок може бути істотно знижена шляхом раціонального призначення матеріалу і конструкції різального інструменту і відповідних режимів різання.