Погрешность изготовления режущего инструмента вызывает появление погрешности обработки в двух случаях.
1. При обработке поверхностей деталей мерными инструментами: свёрлами, зенкерами, развёртками, метчиками, плашками, протяжками, пальцевыми фрезами и др. В этом случае на появление погрешности обработки влияет погрешность изготовления рабочей части инструмента и погрешность изготовления посадочных элементов (хвостовиков) таких инструмента.
Для осевых инструментов типа свёрл, метчиков, развёрток и т. п. очень важным является сведение к минимуму осевого биения рабочей части инструмента относительно хвостовой части (рис. 3.7). Иногда биение рабочей части инструмента создаётся искусственно, чтобы исключить заедание инструмента: например при фрезеровании узких глубоких пазов.
2. При обработке поверхностей заготовок деталей фасонным инструментом: фасонными резцами, фрезами, шлифовальными кругами и др. В этом случае профиль инструмента непосредственно переносится на обрабатываемую поверхность.
Кроме погрешности изготовления, на появление погрешности обработки значительное влияние оказывает износ режущего инструмента, как мерного, так и обычного (немерного) инструмента: расточных, проходных и других резцов, различных фрез, стандартных шлифовальных кругов и т.п.
При обработке охватываемых поверхностей износ режущего инструмента приводит к увеличению получаемого размера, а при обработке охватывающих – к уменьшению этого размера.
Основной износ режущего инструмента происходит по передней и задней поверхности. Наибольшее влияние на размер обрабатываемой заготовки оказывает износ по задней поверхности h (рис. 3.8). При этом режущая кромка инструмента отходит от обрабатываемой поверхности в направлении выполняемого размера на величину U.
Рис. 3.8. Влияние износа резца на получаемый размер
При обработке длинных валов из труднообрабатываемых материалов размерный износ инструмента оказывает влияние на появление погрешности формы детали в виде конусности. При обработке коротких деталей размерный износ инструмента оказывает влияние на изменение размеров последовательно обрабатываемых деталей в партии.
Общая закономерность зависимости величины износа режущего инструмента от длины, пройденного им, пути в металле представлена на рис. 3.9 (при этом необходимо понимать, что длина пути резания инструмента прямо пропорциональна количеству обработанных деталей и времени работы инструмента).
На этапе I, в начальный период работы инструмента происходит наиболее интенсивный износ. В этот период происходит приработка режущего инструмента, при которой отдельные выступающие микронеровности выкрашиваются, и шероховатость поверхности сглаживается. Величина начального износа Uн и длина приработки Lн зависят от материалов детали и инструмента, качества заточки инструмента и режимных параметров обработки. Продолжительность начального износа определяется несколькими минутами, а длина резания не превышает 500…1500 м.
На этапе II происходит нормальный износ режущего инструмента, прямо пропорциональный длине резания. Кривая, описывающая характер износа на этом участке, проходит под небольшим углом α к оси абсцисс. Интенсивность этого периода износа выражается величиной относительного (удельного) износа Uо:
Uо = tgα = 1000U2/L
где U – размерный износ на этапе II работы режущего инструмента, мкм; L – длина пути резания за тот же период работы, м
Длина пути резания на этом участке значительно больше, и при обработке, например, углеродистой стали резцами с материалом режущей кромки Т15К6 может достигать до 40000 м.
На этапе III происходит критический износ, который сопровождается местным выкрашиванием или даже поломкой режущего инструмента. Этот вид износа недопустим для нормальной эксплуатации инструмента.
Проектные расчёты величин износа режущего инструмента для определения его влияния на точность обработки проводятся применительно ко второму этапу:
U = U2*L/1000,
где U – размерный износ режущего инструмента, мкм; L – длина пути резания, м.
Влияние размерного износа на точность обработки зависит от принятого метода достижения заданной точности. При работе по методу пробных проходов размерный износ можно компенсировать путём настройки положения инструмента перед обработкой каждой последующей заготовки.
При работе на настроенных станках размерный износ можно компенсировать за счёт подналадки оборудования после периодического контроля.
Использование приборов активного контроля (ПАК) позволяет непрерывно осуществлять подналадку оборудования. При обработке заготовок в автоматическом режиме (например, на автоматических линиях) используются автоматические подналадчики, которые устраняют влияние размерного износа на точность обработки.
Режущий инструмент, который допускает корректировку настроечного размера (резцы, фрезы, шлифовальные круги, раздвижные развёртки и др.), позволяет компенсировать влияние размерного изнашивания на точность обработки одним из перечисленных выше методов. Для жёстких мерных и фасонных (профильных) инструментов такая компенсация невозможна.
Необходимо отметить, что размерный износ режущего инструмента сопровождается значительным увеличением радиальной составляющей силы резания, что также приводит к появлению дополнительных погрешностей обработки.
