8. Працездатність і надійність різальних інструментів [4]

Працездатний стан різального інструменту (леза) (Працездатність) характеризується таким станом, при якому він здатний виконувати обробку різанням при встановлених у НТД умовах із установленими вимогами. При цьому стан різального інструменту характеризують сукупністю значень його параметрів у даний момент (наприклад, значеннями заднього і переднього кутів, зносу по задній поверхні леза й ін.). До умов обробки відносять, наприклад, оброблюваний матеріал, технологічне устаткування, режим різання, порядок технічного обслуговування, відновлення і ремонту. До вимог обробки відносять, наприклад, допуски розмірів, форми і розташування оброблених поверхонь, параметри шорсткості, продуктивність обробки різанням, питомі приведені витрати на обробку й ін.

Порушенням працездатного стану (непрацездатність) різального інструменту може бути відхилення від установлених значень, хоча б одного з параметрів різального інструменту, вимог або характеристик обробки, виконуваної цим інструментом. До характеристик обробки відносять: силу різання, температуру різання, рівень вібрацій, шорсткість поверхні, точність розміру і форми й ін. Характеристиками непрацездатного стану різального інструменту (леза) є «Відмова різального інструменту (Відмова)», «Раптова відмова різального інструменту (Раптова відмова)» і «Поступова відмова різального інструменту (Поступова відмова)». Раптова відмова різального інструменту, як правило, настає внаслідок його руйнування. Поступова відмова різального інструменту настає після досягнення поступово змінюваним значенням хоча б одного з його встановлених параметрів, вимог або характеристик обробки критерію відмови.

Критерій відмови різального інструменту (леза) визначається в залежності від вимог до обробки при виконанні конкретної технологічної операції. Наприклад, на операціях попередньої обробки з невисокими вимогами до шорсткості поверхні і точності розмірів критеріями відмови можуть бути прийняті гранично припустимі значення зносу інструменту по задній поверхні леза, визначені за умовою його раціональної експлуатації, значення сили різання тощо. На операціях остаточної обробки різальним інструментом, де основними вимогами до обробки є допуски розмірів, форми і розташування оброблених поверхонь, критерієм відмови може бути прийняте їхнє гранично припустиме значення. Окремим випадком критерію відмови є критерій затуплення різального інструменту (леза) (Критерій затуплення). Це критерій відмови різального інструменту (леза), який характеризується максимально припустимим значенням зносу різального інструменту (переважно по задній поверхні леза), після досягнення якого настає його відмова.

Примітка. Під зносом розуміють величину, що характеризує зміну форми і розмірів різального інструменту (леза) унаслідок зношування при різанні.

Після досягнення різальним інструментом (лезом) критерію затуплення настає поступова відмова. Поступова відмова різального інструменту (леза), що настає після досягнення розміром, формою або розташуванням обробленої поверхні межі поля допуску, називається точністною відмовою різального інструменту (леза).

Приведення після відмови робочої частини різального інструменту (леза) у працездатний стан називають відновленням різального інструменту (леза).

Примітка. Відновлення різального інструменту (леза) здійснюється заточенням, заміною леза, що відмовило, і т.п.

Періодичність відновлення інструменту (Призначена періодичність відновлення різального інструменту (леза)) визначається з урахуванням його функціонального призначення, конструктивного виконання, пристосованості до відновлення, а також обмежень умов технологічної операції, наприклад, забезпеченням найбільшої продуктивності або найменших приведених витрат на обробку. Відновлюваність різального інструменту (леза) - властивість різального інструменту (леза), що полягає в пристосованості його робочої частини (леза), до відновлення, наприклад, шляхом заточення. Відновлення різального інструменту здійснюється: при відмові або по призначеній періодичності.

Об'єм роботи різального інструменту («Наробіток різального інструменту », «Наробіток між відмовленнями різального інструменту». «Наробіток до відмовлення різального інструменту (леза)») може бути виражений інтервалом часу, масою або об'ємом знятого матеріалу, довжиною шляху різання, площею обробленої поверхні або числом оброблених заготовок. У залежності від величин, що виражають наробіток різального інструменту розрізняють наступні наробітки: тимчасову, масову, об'ємну, шляхову, поверхневу і штучну. Тимчасовий наробіток між відмовленнями різального інструменту може виражатися часом різання, машинним часом, тривалістю циклу роботи автоматичного устаткування (автоматичної лінії) і т.д. Окремим випадком тимчасового наробітку до відмовлення і між відмовленнями, коли наробіток виражений часом різання, є період стійкості - час різання новим або відновленим різальним інструментом (лезом) від початку різання до відмовлення.

Примітка. Під часом різання розуміють інтервал часу, протягом якого інструмент знаходиться в безпосередньому контакті з оброблюваною поверхнею, що супроводжується зняттям стружки.

Повний період стійкості інструмента, що ріже, (леза) (Повний період стійкості. Ндп. «термін служби») - сума періодів стійкості різального інструменту (леза) від початку різання новим інструментом (лезом) до досягнення граничного стану.

Існує зв'язок між періодом стійкості і наробітком між відмовленнями. Наприклад, тимчасовий наробіток між відмовленнями, виражений машинним часом Т_м, і період стійкості Т зв'язані залежністю:

,

де l_р.х і t_р.х - відповідно довжина і час робочого ходу інструменту; l_р і t_р, - відповідно довжина і час різання.

Шляховий наробіток між відмовленнями l і період стійкості Т зв'язані залежністю:

1=Т v,

де v — швидкість різання, м/хв.

Одним із сукупності властивостей, що обумовлюють якість різального інструменту є «Надійність різального інструменту». Надійність є комплексною властивістю, що може включати безвідмовність, довговічність, відновляваність і ремонтоздатність різального інструменту як окремо, так і певне сполучення цих властивостей. Ці властивості забезпечують при проектуванні, виготовленні й експлуатації інструменту. Безвідмовність є основною властивістю, що визначає надійність різальних інструментів, безперервне збереження працездатності яких необхідно для завершення обробки. Довговічність, як властивість, що визначає головним чином ефективність використання інструменту, є найбільш значимим для складних дорогих різальних інструментів, наприклад, черв'ячних фрез, довбачів, протяжок і ін. У залежності від принципу обмеження наробітку, а також наслідків відмовлення, надійність різального інструменту може оцінюватися одним або декількома показниками, що характеризує одне або декілько її властивостей.