Износ – сложное явление, отсылающее нас к микромиру атомов и молекул. Особый микроклимат образуется в зоне резания. Здесь другие законы. Здесь нет ничего несущественного. Все влияет на точность. Именно поэтому недопустим, на мой взгляд, чересчур академический подход к металлообработке, особенно когда речь идет о большой точности. Наука опирается на допущения, упрощения. Так теоретическая механика предполагает тело абсолютно твердым. И такие допущения в обилии присутствуют в каждой науке. Они верны, но лишь когда рассматриваются в отдельности. Там на острие резца происходят различные физические и химические процессы. Каждая деталь- как объект научного эксперимента. Человек- не киборг, чтоб учесть все параметры, чтоб быть абсолютно внимательным. Да и киборгу нужна программа. А программа учитывающая все была бы слишком сложна. Станок работает по заданной программе, но и человек, наладчик, оператор действует по определенному алгоритму. В этом алгоритме есть допущения, но это не аксиомы. Они могут нарушаться. Результат может быть катастрофическим. Металлорежущая пластина – важнейший участник сложнейшего процесса.
Износ вроде изучен. Классификации видов износа, причин, способов устранения сведены в таблицы. Нас интересует практическое применение неявных аспектов этого явления.
Как именно скорректировать износ, чтоб не провалить деталь, и не протачивать заново? Как максимально использовать ресурс пластины, при этом оперативно заменить ее до момента полного разрушения при точении? Как определить износ имеет место, или какое другое явление, например отжим резца? Такие и многие другие практические вопросы не рассматриваются технологами и нормировщиками, перекладываясь на плечи рабочих. Потери времени в связи с неумением оперировать знанием об износе бывают существенными.
Мне приходилось изучать износ на практике. Каждый день ставя эксперименты в своей импровизированной лаборатории. Даже когда можно было мерить штангенциркулем, я требовал от себя и от других пользоваться микрометрическими и индикаторными приборами. Чтобы ясно отслеживать процесс износа пластины. Я рассматривал пластины в лупу. Я смотрел, что и как делают другие. Я слушал, думал, экспериментировал.
Обычно, когда пластина изнашивается, то размер оказывается не дорезан. Внешний диаметр ( а речь пока только о нем) получается полнее. Если пластина не подверглась физическому разрушению, если получаемая чистота поверхности соответствует требуемой, то дают коррекцию износа. Считается правильным что величина однократной коррекции не должна превосходить поля допуска размера. Лучше, половины допуска. В этом случае деталь не должна быть провалена, даже учетом того, что при предыдущем проходе с большим съемом резец отжимало. (Повторюсь, что речь идет не просто о наружной обработке, а о случае, когда вылет инструмента незначительно превосходит толщину оправки.) Явление отгиба все же существенно влияет при допусках в одну две сотки. Тогда применяется несколько проходов с незначительным съемом. Вообще же в начале новой партии нужно проделать такую штуку. Каждый инструмент (надежно закрепленный и привязанный) протачивает свой чистовой размер, который измеряется, после чего размер еще раз протачивается с теми же корректорами и при тех же режимах. После повторного измерения мы можем судить о величине отгиба, отжима, или, наоборот, затягивания. Для проходного наружного исправного резца с ромбической пластиной эта величина не должна превышать 0.01 мм при съеме 0.2-0.4 мм. Если же величина отгиба больше, имеет место низкая жесткость, возможно из-за формы резца. Так пластины типа KNUX на Стали 40 давали величину отгиба в 0.04.
В любом случае при малых допуска нужно учитывать множество параметров. Нормальной все же ситуацией считается, когда пластина постепенно изнашивается. После измерения очередной детали выясняется, что фактический размер значительно приблизился к верхней границе поля допуска. Тогда перед следующей деталью дается на инструмент корректор, позволяющий сделать размер в середине допуска. К сожалению износ не линеен. Изношенная пластина может и перерезать деталь. Более того, при одном и том же корректоре, можно получать детали с разбросом размеров в обе стороны. При этом пластина жестко закреплена, а получаемая шероховатость и отсутствие заусенцев позволяют ей еще работать и работать. Что же происходит? На мой взгляд, вот что. В процессе резания с увеличением износа пластина притупляется, увеличиваются усилия резания. В результате чего происходит не только затягивание инструмента- пластины. Происходит нагрев. Как известно при нагреве тела расширяются. Пластина не исключение, и применение СОЖ не помогает. С другой стороны притупившаяся пластина не только режет метал но и вырывает его. Вырывает, что называется, с корнем. Процесс не линеен. Более того, на мой взгляд не описывается никаким уравнением, хотя я могу и ошибаться. При допусках больше 0.1 он не учитывается. А зря. В любом случае контролировать и регулировать колебания размеров трудно, но нужно. Что можно посоветовать?
Первое различать чистовой и черновой инструмент. Для чистового применять самый надежны резец и оптимальную пластину. Режущую кромку менять как только начнет проявляться процесс аномальных колебаний размером. Не доработавшую свой ресурс пластину можно применить позднее на менее ответственном участке работы.
Ну хорошо, а если есть только один резец.? И за папу и за маму. И черновой и чистовой. То ли по причине экономии инструмента, то ли в рамках борьбы за производительность. Совет один – не спешить. Выбрать оптимальные режимы и съем. Не играться с корректорами. После некоторых колебаний в размерах пластина как бы притирается, и размер остается стабилен некоторое время. Потом новые колебания, и часто размер опять возвращается к прежнему значению самостоятельно! Тут еще верен совет что лучше не доточить, правда, в разумных пределах
Параграф 5. Муки расточки.
Мы Разобрали проблемы наружной обработки. Внутренняя обработка- расточка. Она сложнее. Вылет резца больше толщины в несколько раз. Несколько- то есть в пять- семь. Большего соотношения стоит избегать всеми правдами и неправдами. Разговор пойдет о случае, когда вылет резца велик. Сюда же можно отнести случай, кода происходит наружная обработка большого диаметра. Бывает так что деталь проточить по всей наружной длине мешает ее диаметр, задевающий за суппорт. Тогда берут левый расточной резец и крепят его как проходной, с большим вылетом.
Так вот. Большой вылет. Сталь. Почему сталь? Сложности все налицо. Резец затягивает. Еще в большей степени отгибает. И наконец имеет место явление дробления. Начнем по порядку.
Затягивания При расточки не такие уж и значительные. Специфика крепления резца не позволяет ему выворачиваться подобно проходному. Другое дело. Что при плохом зажиме может болтаться резцеблок, а сам резец под действиями сил резания проворачиваться по той же оси, что и ось вращения деталей. Этого нужно избегать хорошим закреплением всех болтов. Может происходить затирание какой либо части оправки об деталь. Причина в том, что обрабатываемый диаметр меньше того минимального. Который позволяется обрабатывать данным резцом. Тут просто нужна внимательность. Еще может быть при расточке так, что стружка намотавшись на резец, будет затирать поверхность. Опять могу порекомендовать внимательность. Кроме того нужно программировать отъезд инструмента после каждого прохода, чтоб можно было удалить стружку.(Об этом подробнее в 3-й главе ). Что касается наклепов, наростов, то об этом достаточно было сказано выше. Переходим к следующему пункту.
Отгиб. Отгиб предстает во всей красе. Явление это опасное. К примеру проточив чистовой размер, обнаруживается что не дорезано на 0.1мм .И вот какой износ дать? Или не давать? Разберемся подробнее. На отгиб инструмента влияет его вылет, величина съема, режимы резания. Ну и конечно материал. Остальные факторы несущественны. Перво-наперво нужно минимизировать разницу между вылетом и диаметром инструмента. К сожалению, такое возможно редко. Второе. Не злоупотреблять съемами, особенно на чистовых и черновых проходах. И не злоупотреблять режимами, впрочем здесь на максимуме ограничением является дробление, о чем будет сказано далее.
Стратегий получения борьбы с отгибом две. Они имеют как плюсы, так и минусы.
Стратегия первая- дублированный проход. Чистовой проход копируется и автоматически повторяется с теми же режимами резания, что и первый. В этом случае если какой то отгиб был, то он устраниться вторым проходом, когда съем не велик. Нужно лишь учитывать, чтоб съем при первом проходе был не очень велик, иначе даже на второй останется много металла. Оптимально, если при первом проходе снимается 0.3-0.5 мм, тогда на второй проход остается не более 0.2 мм. Плюсы. Главный- простота. В достижении результата. Если после второго прохода размер не доточен, мы точно знаем, что это износ пластины, и можем смело вводить корректор и протачивать.
Минусы. 1. Увеличивается время обработки, за счет дополнительного прохода, что особенно критично на деталях с большой длиной. Да и с короткими, если их много, есть проблемы. Ведь нормировщики, при своих расчетах предполагают только один чистовой проход. 2. При малых съемах, которые неизбежны на втором проходе возможно дробление (см далее). 3 При втором проход возможно затягивание резца.
Стратегия вторая- предварительная компенсации. Смысл в чем. Двумя чистовыми проходами, с промежуточным измерением определяется величина отгиба. Это число дается в корректор. То есть при небольшом съеме (не более 0.1мм) мы деталь проваливаем. Но при обычном мы компенсируем отгиб корректором.,
То есть проточили диаметр, например 300 +0,05. После первого прохода намеряли 299, 7. Проточили второй раз, и получили 300,0.25. Отлично Значит нужно дать корректор не более 0, 325. Он и компенсирует отгиб. Точнее же корректор должен быть меньше. Почему. С этим корректором будет компенсироваться отгиб при черновых и получистовых проходах, съем на чистовой прохода окажется меньше, появляется вероятность перерезать. Поэтому главный минус метода- сложность расчета. Требуется поэкспериментировать. Кроме того появляются сложности при коррекции на износ. Просто дать корректор на износ опасно. Ничего не давать а просто проточить- и тогда компенсационный корректор может зарезать деталь. Лучше дать вначале в минус половину не доточенного размера, потом внести коррективы поточнее.( на расточной при недоточке дают в плюс, а не в минус как на расточном.) Опять же пример. В результате износа получили 299, 8. даем в минус 0.1-0.2 мм. Протачиваем. Получаем 299.95(вот они десятки! ) Даем износ в плюс 0.075. Протачиваем и получаем нужный размер. Теперь как же со следующей деталью? Убираем корректора до компенсационного, после чего даем на него 0.225. Дальше нужно определит, как изнашивается пластина от одной детали , и перед каждой следуещей деталью давать корректор на эту величину. Такой совет компенсации износа справедлив для всех обработок.
Повторюсь, что метод компенсации отгиба сам по себе сложен. Это его главный минус. Здесь нужен опыт, интуиция тоже не помешает.
Плюсами являются отсутствие минусов первого способа.
Дробление. Специфическая проблема больших вылетов. Жесткость понижена, инструмент и деталь начинают вибрировать. На поверхности детали возникает просто ужасная шероховатость. Плюс к этому быстрее изнашивается пластина и портится инструмент. Какие причины вибрации и практические советы по их устранению можно выделить?
1. Излишний вылет и/или тонкостенность детали. Подробнее этот вопрос рассмотрим во второй главе.
2. Вылет инструмента. Необходимо уменьшить до минимума. Вообще нужно подбирать максимально массивный инструмент. По возможности применяйте инструмент с антивибрационным исполнением оправок. Если, конечно, такие есть.
3. Радиус режущей кромки пластины. Как известно, уменьшение радиуса ведет к снижению вибрации, увеличение – к большей стойкости резца. Выбирайте золотую середину.
4. Подтянуть все болты, устранить зазоры.
5. Выставить резец по центру максимально точно. Кроме того пластина должна быть не параллельно земле, а повернута слегка вниз, вернее поворачивается вниз оправка. Угол наклона плоскости пластины в пределах 30 градусов.
6. Съем, определяется экспериментально, но чрезмерный ведет к дроблению и отгибу. Не больше трети длины режущей кромки. При тонкостенных деталях. Либо при нарушении в предыдущих пунктах возможно дробление на чистовом проходе с малым съемом.
7. Режимы резания. Подбираются экспериментально для каждого отдельного случая. Вообще же рекомендуется, при дроблении, руководствоваться принципом «обороты меньше, подача больше». Кроме того, дробление тесно связано с резонансом резца и детали. Этим активно пользуются. При начале вибрации резко скидывают обороты на 10%, несколько секунд идет нормальное точение, потом когда резонанс начинает возрастать ориентируясь по звуку, обороты возвращают в прежнее положение или даже на 10% больше. Такая «игра оборотами», оставляет на поверхности детали риски, перепады, но позволяет значительно снизить дробление поверхности. Чтобы оператор не утомлялся, постоянно крутя потенциометр, в современных системах ЧПУ начинают реализовывать возможность программного управления колебания скорости резания.
Вот основные советы по борьбе с вибрацией. Технологам стоило бы заняться расчетом режимов при больших вылетах, но они предпочитают отмалчиваться. Проблема целиком ложиться на наши плечи. С другой стороны, если все делается правильно, то и риск вибрации –минимальный.