Стойкости инструмента от скорости резания

Установлено, что между скоростью резания V и стойкостью инструмента Т при данном критерии затупления, неизменных подаче и глубине резания существует следующая зависимость:

.

В общем виде эта зависимость выражается формулой

или , (1)

где СV и С_Т – постоянные коэффициенты для данных условий резания, зависящие от материала инструмента, обрабатываемого материала, сечения cpeзa, геометрических параметров инструмента и других условий обработки;

m – показатель относительной стойкости, характеризующий интенсивность изменения стойкости инструмента в зависимости от изменения скорости резания; μ = 1/m.

Задача экспериментатора заключается в определении численных значений С и m в зависимости (1) для двух сравниваемых партий резцов. Эта задача может решается проведением лабораторных испытаний методом продольного точения заготовки с постоянной скоростью резания и измерения износа через небольшие промежутки времени.

Методика проведения исследований и обработки их результатов приводится ниже на примере продольного точения заготовки из стали 45 резцом токарным проходным из быстрорежущей стали Р9. Геометрические параметры резца: φ = 45°, γ = 10°, α = 5°, λ = 0 °, подача S = 0,3 мм/об, глубина резания t = 2,0 мм. Опыты проводились при четырех значениях скорости резания: 15, 20, 25 и 30 м/мин.

При скорости резания ₁= 15 м/мин производится точение заготовки; через каждые 5 мин обработки процесс резания прекращается и при помощи микроскопа производится измерение износа резца по задней поверхности h _з. Процесс повторяется до полного износа резца (или до достижения заданного критерия затупления). Аналогичным образом проводятся опыты при скоростях резания = 20м/мин, = 25 м/мин и = 30 м/мин. Во всех опытах подача и глубина резания остаются неизменными.

Результаты опытов приводятся в таблице.

Результаты стойкостных испытаний резцов

V, м/мин	Износ h з, мм, при времени резания τ, мин
	0,2	0,26	0,31	0,35	0,38	0,41	0,44	0,48	0,52	0,57	0,62	0,69	1,0
	0,27	0,33	0,39	0,43	0,47	0,51	0,55	0,60	0,70	1,0
	0,31	0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	0,70	1,0
	0,37	0,46	0,54	0,60	0,69	1,0

По результатам опытов для каждой скорости резания строится кривая износа (рисунок 1): по оси абсцисс откладывается время резания τ, а по оси ординат − соответствующая ему величина износа резца по задней поверхности h _з. На кривых износа находятся точки перегиба, через которые проводится горизонтальная линия до пересечения с осью ординат − точка пересечения является критерием оптимального износа h _зопт = 0,7 мм. Из точек перегиба на кривых износа опускаем вертикальные линии до пересечения с осью абсцисс и получаем наибольший период стойкости для каждого значения скорости резания при заданном критерии оптимального износа: Т ₁ = 60 мин, Т ₂ = 45 мин, Т ₃ = 35 мин, Т ₄= 25 мин.

Рисунок 1 − Зависимость износа от времени работы при точении стали 45

Результаты опытов наносятся на двойную логарифмическую сетку
(рисунок 2): по оси ординат откладываем логарифмы скоростей резания, а по оси абсцисс − логарифмы соответствующих им периодов стойкости; находим точки их пересечения.

V

V

Рисунок 2 − Зависимость стойкости от скорости резания

Через опытные точки проводится прямая линия, которая является графическим изображением искомой зависимости (1). Из полученного графика находятся численные значения С_ν и m: С_ν = 300, m = 0,5. Тогда

.

Данный способ наиболее точно и объективно отражает влияние скорости резания на период стойкости инструмента, однако он очень трудоемок и требует большого расхода обрабатываемого материала и инструментов. Поэтому в настоящее время разработаны ускоренные способы определения зависимости V−T.