Технология машиностроения (лабораторный практимум) - часть 11

4.5 Вопросы для самопроверки 
 
4.5.1  По  какой  причине  появляется  погрешность  формы  длинного  неже-

сткого вала при токарной обработке? 

4.5.2 Как определить расчетный размер вала в среднем сечении? 
4.5.3 Как уменьшить погрешность формы вала? 
4.5.4 В чем состоит сущность уменьшения погрешности формы при обра-

ботке на оборудовании с ЧПУ? 

5  Исследование  зависимости  размерного  износа  от  пути  ре-

зания 

 
5.1 Цель работы 
 
Экспериментально установить зависимость размерного износа токарного 

резца от пути резания. Выявить мероприятия, направленные на уменьшение по-
грешностей обработки, обусловленных размерным износом инструмента. 

 
5.2 Общие положения 

 

Под действием факторов, действующих в процессе обработки, происходит 

износ инструмента. При этом увеличиваются силы резания, растет температура 
в зоне резания, изменяется размер инструмента. Поскольку размер инструмента 
является  одним  из  составляющих  звеньев  размерной  цепи  технологической 
системы  (ТС),  то  его  изменение  приводит  к  изменению  замыкающего  звена – 
размера, получаемого в данной технологической операции. Таким образом, из-
нос  инструмента  сказывается  на  точности  обработки.  Для  того  чтобы  умень-
шить погрешности обработки, обусловленные размерным износом инструмента 
необходимо знать механизм возникновения и изменения износа. 

В зависимости от физической природы износа существует несколько ви-

дов износа режущих инструментов: абразивный, адгезионный, диффузионный, 
окислительный, электродиффузионный. Одной из задач, возникающих при оп-
ределении режимов обработки, является выбор критерия износа. В зависимости 
от вида обработки, от требований к точности и состоянию поверхностного слоя 
различаются  следующие  критерии  износа  инструмента:  критерий  «блестящей 
полоски», силовой критерий, критерий оптимального износа, технологический 
критерий.  С  точки  зрения  обеспечения  требуемой  точности  наиболее  важным 
является  технологический  критерий.  Согласно  этому  критерию  инструмент 
подлежит замене, если наличие износа не позволяет получить размер детали в 
пределах требуемого допуска или если не обеспечивается требуемая шерохова-
тость поверхности. Одним из вариантов технологического критерия износа яв-
ляется допустимая величина размерного износа инструмента. Размерный износ 
–  это  износ,  измеряемый  по  нормали  к  обрабатываемой  поверхности,  для  то-
карных резцов и фрез он обусловлен износом по задней поверхности (рисунок 
5.1) и связан  с ним следующим соотношением:  

 

,

α

tg

h

U

з

=

 

(5.1)

 

где 

з

h   — износ по задней поверхности; 

α

 — задний угол. 

 

 
Рисунок 5.1 – Размерный износ резца 
 
Для  осевых  инструментов  (сверл,  зенкеров,  разверток)  размерный  износ 
измеряется в диаметральном направлении. Его действие приводит к изме-
нению диаметра обрабатываемого отверстия. 

Типичная  зависимость  размерного  износа  от  пути  резания  приведена  на 

рисунке 5.2. 

 

 

 
Рисунок 5.2 – Зависимость размерного износа от пути резания 
 
Весь период работы резца может быть условно разделен на три участка: 
I – начальный износ; 
II – нормальный износ; 
III– катастрофический износ. 
Начальный  износ  (участок  I)  характеризуется  большой  скоростью  изме-

нения и обуславливается приработкой инструмента. При этом происходит сгла-
живание микронеровностей режущей кромки, появившихся в результате заточ-
ки. 

На участке II скорость изменения износа уменьшается и стабилизируется. 

Это  вызвано  уменьшением  напряжений,  действующих  на  режущую  кромку. 
Износ протекает под действием факторов, существующих в процессе резания. 

На  участке  III,  соответствующем  катастрофическому  износу,  износ  про-

текает наиболее интенсивно. Это объясняется увеличением температуры в зоне 
резания  из-за  увеличения  площади  контакта  заготовки  и  задней  поверхности 
инструмента.  При  этом  происходит  усиленный  адгезионный  и  диффузионный 
износ. Эксплуатация инструмента в этой области недопустима. 

С  достаточной  для  практики  точностью  кривую  износа  можно  заменить 

прямой, пересекающей ось ординат на расстоянии U

н

, рисунок 5.2. Уравнение 

такой прямой 

 

,

L

U

U

U

o

н

+

=

 

(5.2)

 

где U

н

 – 

начальный износ, мкм (определяется графически);

 

U

о

 – 

относительный износ, мкм/км; 

L – путь резания, км. 

Путь резания при точении определяется 
 

,

10

6

θ

π

⋅

=

Dn

L

 

(5.3)

 
где D – диаметр обработки, мм; 

n – частота вращения шпинделя, мин

-1

; 

θ

 – время обработки, мин. 

Величина  относительного  износа  U

о

 

характеризует  скорость  износа  на 

участке нормального износа, она равна тангенсу угла наклона кривой износа к 
оси абсцисс 

 

),

(

α

tg

L

U

U

o

=

∆

∆

=

 

(5.4)

 

где  U

∆  - приращение износа при соответствующем приращении пути ре-

зания  L

∆ ; 

 
Величины  U

∆  и  L

∆  определяются по графику, построенному в масшта-

бе. 

При  чистовом  точении  конструкционной  стали  резцами,  оснащенными 

пластинками твердого сплава Т15К6, Т30К4, начальный износ составляет 2 – 8 
мкм, относительный – 2 – 10 мкм/км. При обработке чугуна резцами, оснащен-
ными пластинками твердого сплава ВК4, ВК8, начальный износ составляет 3 – 
10 мкм, относительный – 3 – 12 мкм/км. 

Выражение  для  определения  размерного  износа  в  зависимости  от  пара-

метров  обработки  при  точении  стали  резцами  с  пластинками  твердого  сплава