Современная электроника №8/2022

CОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2022 Способы прогнозирования периода стойкости режущих инструментов В статье рассмотрены способы прогнозирования периода стойкости режущего инструмента. Выявлены недостатки существующих методов и предложен альтернативный способ прогнозирования стойкости. Артём Гамов (denisenko@arbelosnpp.ru ) Введение Для промышленных предприятий актуальны задачи снижения трудоёмко- сти операций и себестоимости изготов- ления деталей с обеспечением заданных показателей качества, поэтому техноло- гические бюро ведут постоянный поиск путей совершенствования технологиче- ских процессов изготовления деталей с учётом возможностей, предоставля- емых современным оборудованием и высокопроизводительным инструмен- том, информационным и программным обеспечением. В условиях современно- го производства чрезвычайно важным является определение момента заме- ны инструмента, с помощью которого производится механическая обработка заготовок на станках с ЧПУ. Основная часть В настоящее время производственни- ки пытаются повысить эффективность замены режущего инструмента с приме- нением статистических методов, отсле- живая время работы инструмента и, для страховки, оставляя неиспользованны- ми 20–30% от ресурса режущего инстру- мента [1, 2]. Такой вариант допустим при достаточно стабильных параме- трах и качестве инструмента. Для отече- ственного инструмента задача осложне- на тем, что стойкость инструмента даже одной партии имеет довольноширокий разброс. Кроме того, на современных машиностроительных предприятиях широко применяют сборные режущие инструменты, содержащие несколько режущих пластинок, имеющих разную стойкость. Всё это повышает риск полу- чения брака или поломки инструмен- та в процессе резания, чего производи- тель не желает допустить, особенно при обработке заготовок из дорогостоящих материалов. Кроме того, такие ситуации недопустимы, когда обработка загото- вок продолжается в течение длительно- го времени: неисправимый брак почти готовой детали, вызванный поломкой инструмента, может привести к слиш- ком большим финансовым потерям. Способы прогнозирования перио- да стойкости режущих инструментов можно разделить на три группы. Впервуюгруппу входят способы, осно- ванныенаизмерениинекоторыххарак- теристик процесса резания, например, термо-ЭДС, силы резания и т.п., связан- ных со стойкостью инструмента. Для реализации этих способов необходимо кратковременное проведение процесса резания данныминструментомв услови- ях, близких к эксплуатационным. Суще- ственнымнедостаткомэтойгруппыпро- гнозирования являются затратывремени, труда, материалов, связанные с необхо- димостьюпроведенияпроцессарезания. Ко второй группе относятся способы, основанные на различных теоретиче- ских моделях изнашивания режущих инструментов. Аналитические методы прогнозирования лишены недостат- ков, присущих первой группе, но, как правило, формулы для расчёта перио- да стойкости имеют трудноопредели- мые или неизвестные параметры. В третью группу входят способы, основанные на связи стойкости инстру- мента с каким-либо физическим свой- ством инструментального материала, количественные характеристики кото- рого могут быть измерены без проведе- ния резания. Способы третьей группы достаточно легко и быстро реализуют- ся с помощью универсальной или спе- циальной аппаратуры. Методы прогнозирования перио- да стойкости режущего инструмента, основанные на использовании пара- метров, характеризующих матери- ал режущего инструмента, базируют- ся на различии численных значений характеристик физико-химических свойств инструментального материала в зависимости от колебаний его соста- ва, структуры и параметров процесса изготовления. Эти методы позволя- ют получить информацию, необходи- мую для прогнозирования вне процесса резания, например, на стадии изготов- ления режущего инструмента. Имеются различные подходы к осу- ществлению таких методов прогнози- рования. Так, в работе Э.С. Горкунова [6] отмечается, что структурные изме- нения в твёрдых сплавах влияют как на прочностные, так и на магнитные свой- ства, и предполагается, что по магнит- ным свойствам можно оценивать не только твёрдость, предел прочности, но и специальные эксплуатационные свойства, такие как стойкость режуще- го инструмента. При обработке углеро- дистой стали У7 твердосплавными пла- стинами (10%Со, 75%WCи 15% (TiC, TaC, NbC)) пластины с меньшей коэрцитив- ной силой имеют более высокую сте- пень износа. Сопоставление результатов испытаний со структурой сплавов пока- зало, что для образцов с меньшей коэр- цитивной силой характерныболее круп- ные прослойки кобальтовой связкиичто для этих образцов характернаменьшая плотность и твёрдость [6]. Недостатком этого метода является сложность опре- деления коэрцитивной силы образцов больших размеров и (или) сложнойфор- мы. Также этот метод применим только к магнитнымматериалам. В исследовании А.М. Пинахина [8] приведены результаты исследований закономерностей изнашивания инструмента после импульсной лазер- ной обработки (ИЛО). Полученные результаты говорят о наличии мно- гократной приработки инструмента в процессе изнашивания. Это способ- ствует повышению износостойкости инструмента против абразивного изна- шивания и хрупкого разрушения. Существующая концепция, соглас- но которой после ускоренного изно- са начинается стадия катастрофическо- го износа с прогрессирующей потерей режущих свойств для твердосплавно- го инструмента, прошедшего ИЛО, не всегда находит экспериментальное подтверждение. Для большинства режу- щих инструментов, прошедших ИЛО, износостойкость в процессе приработ- ки повышается. Следует внести также коррективу и в величину критерия затупления твердо-