Б) Погрешности, связанные с неточностью и износом режущего инструмента

Неточность режущего инструмента (особенно мерного инструмен­та типа разверток, зенкеров, протяжек, концевых пазовых фрез и фасонного инструмента) во многих случаях непосредственно перено­сится на обрабатываемые заготовки, обуславливая появление систе­матических погрешностей формы и размеров обрабатываемых поверх­ностей. Однако в связи с тем, что точность изготовления режущего инструмента на специальных инструментальных заводах или в инстру­ментальных цехах машиностроительных заводов обычно достаточно вы­сока, неточность изготовления инструментов практически мало отра­жается на точности изготовления деталей. Значительно большее влия­ние на точность обработки заготовок оказывают погрешности режущего инструмента, связанные с его износом.

Износ режущего инструмента при работе на настроенных станках по методу автоматического получения размеров приводит к возникнове­нию переменной систематической погрешности обработки. При чистовой обработке заготовок износ резцов происходит по их задней поверхнос­ти, что вызывает отдаление вершины от центра вращения заготовки на величину радиального износа и соответствующее увеличение радиуса обточки (или уменьшение радиуса расточки).

В соответствии с общими закономерностями износа при трении скольжения в начальный период работы инструмента, называемый пе­риодом начального износа (участок I на рисунке 2.3), износ наиболее интенсивен.

Впериод начального износа происходит приработка ре­жущего лезвия инструмента, сопровождающаяся выкрашиванием отдель­ных неровностей и заглаживанием штрихов - следов заточки режущих граней. В этот период шероховатость обработанной поверхности обычно постепенно уменьшается. Начальный износ Uh и его продол­жительность L_H (т.е. продолжительность приработки инструмента) зависят от материалов режущего инструмента и изделия, качества заточки, а также от доводки инструмента и режимов резания. Обычно продолжительность начального износа, выраженная длиной L_H пути резания, находится в пределах 500-2000 м (первая цифра соответст­вует хорошо доведенным инструментам, вторая - заточенным инстру­ментам).

Рисунок 2.3 – Зависимость износа инструмента U от длины пути резания

Второй период износа (участок II) характеризуется нормальным износом инструмента, прямо пропорциональным пути резания. Интенсив­ность этого периода износа принято оценивать относительным (удель­ным) износом U_O (мкм/км), определяемым формулой

где U - размерный износ в микрометрах на пути резания L;

L - путь резания в зоне нормального износа в кило­метрах.

Длина пути резания в период нормального износа при обработ­ке стали резцами Т15К6 может достигать 50 км.

Третий период износа (участок III) соответствует наиболее ин­тенсивному катастрофическому износу, сопровождающемуся значитель­ным выкрашиванием и поломками инструмента, недопустимыми при нор­мальной эксплуатации инструмента.

При увеличении подачи относительный износ инструмента несколько возрас­тает. Так, в процессе точения термообработанной стали 35ХМ рез­цами Т15К6 при увеличении подачи от 0,1 до 0,28 мм/об и при ско­рости резания 4,0 м/с (240м/мин) относительный износ повысился с 15 до 18 мкм/км, т.е. на 20%.

В связи с тем, что общий размерный износ инструмента обратно пропорционален подаче,в ряде случаев увеличение подачи повышает общую размерную стойкость инструмента и при достаточной жесткости технологической системы повышает точность обработки. Применение широких резцов и других инструментов с выглаживающими фасками, позволяющих повысить по­дачу, способствует росту точности обработки при одновременном по­вышении ее производительности.

Изменение глубины резания незначительно влияет на относитель­ный износ инструмента.

Заметное влияние на относительный износ оказывает задний угол резца. С увеличением заднего угла с 8 до 15 относительный износ резцов Т15К6 при точении термообработанной стали 35ХМ со скоростью 2,3 м/с (140 м/мин) возрос с 13 до 17 мкм/км, т.е. на 30%. Это объясняется ослаблением режущей кромки и ухудшением условий отвода теплоты.

Таким образом, погрешность размеров и формы обрабатываемых заготовок может быть существенно понижена путем рационального назначения материала и конструкции режущего инструмента и соответствующих режимов резания.