Back

 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ДОЛГОВЕЧНОСТИ СБОРНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

 

Ивченко Т.Г., Легащева Т.А.  (ДонГТУ. г. Донецк, Украина)

 

The theoretical and experimental investigation of the cutting tools reliability, strength and wearresistant used for increasing of the effective exploitation and creation the optimum cutting conditions.

 

Задача повышения надежности режущего инструмента весьма актуальна для современного автоматизированного производства. Одним из важнейших показателей надежности инструмента, определяющим эффективность его использования, является долговечность. Основными показателями долговечности сборного инструмента служат средняя суммарная стойкость SТ и среднее число периодов стойкости К:

 

 ,

 

где Т – средний период стойкости, К_пл - среднее число периодов стойкости режущей пластины, N –количество пластин, расходуемых на один корпус инструмента до его полного использования.

В настоящей работе исследуется влияние условий эксплуатации на показатели долговечности сборного инструмента и, прежде всего, на среднее число периодов стойкости режущей пластины:

 

,

 

где К_н - нормативное число периодов стойкости, равное для многогранных неперетачиваемых пластин количеству граней; q_р - вероятность разрушения инструмента.

С учетом установленной в работе [1] зависимости вероятности разрушения от параметров механической обработки среднее число периодов стойкости пластины может быть выражено следующим образом:

 

 

где F(z) – нормированная функция Лапласса; V – коэффициент вариации показателей прочности и нагрузки; h_б - базовый коэффициент безопасности, равный отношению базовых показателей прочности и нагрузки; v_o = v/v_б, s = s_o/s_б, t_o =t/t_б - относительные показатели, характеризующие требуемые изменения скорости резания, подачи и глубины соответственно;  t_б, s_б, v_б  - базовые режимы резания; t, s, v - оцениваемые режимы резания.

Представленная зависимость позволяет количественно оценивать влияние режимов обработки на вероятность разрушения и среднее число периодов стойкости инструмента. Зависимости вероятности разрушения инструмента q_р от относительных режимов резания - t_o, s_o и V_o представлены на рис. 1 и на рис. 2.

 

 

 

На рис. 1 в виде поверхностей показаны двухпараметрические зависимости, характеризующие одновременное влияние режимов резания на вероятность разрушения инструмента q_р. Для количественной оценки вероятности разрушения инструмента q_р в зависимости от относительных режимов резания  t_o , s_o ,V_o  на рис.2 эти поверхности представлены в виде линий уровня. Цифры на линиях характеризуют вероятность разрушения инструмента для соответствующих сочетаний режимов.

Обеспечение более высокого уровня долговечности, то есть среднего числа периодов стойкости при фиксированном качестве инструмента может быть достигнуто за счет уменьшения вероятности его разрушения. Для этого необходимо снижать режимы резания, а, следовательно, и производительность обработки. Однако, в связи с тем, что при этом одновременно снижаются затраты на эксплуатацию инструмента, представляет интерес определение оптимального уровня его долговечности.

В работе [2] обосновано существование оптимальных значений показателей надежности, в том числе и долговечности, обеспечивающих наибольший полезный эффект от использования инструмента при наименьших затратах на его создание и постоянных затратах на эксплуатацию. Считая снижение затрат на эксплуатацию инструмента пропорциональными относительному числу периодов стойкости, а затраты на создание инструмента постоянными, критерий оптимальности на стадии эксплуатации инструмента можно представить следующим образом:

 

,

 

где X_э = К_-/К_н - относительное среднее число периодов стойкости; n - показатель относительной прочности; C =  З_сб /З_эб - постоянный коэффициент, характеризующий отношение затрат на создание и эксплуатацию базового инструмента; A_э, n_э - коэффициент пропорциональности и показатель степени, характеризующие связь затрат на эксплуатацию инструмента с. относительным средним числом периодов стойкости.

Оптимальный уровень показателя долговечности, или оптимальное среднее число периодов стойкости на стадии эксплуатации инструмента:

 

.

 

При эксплуатации инструмента представляет интерес определение, наряду с оптимальным уровнем долговечности, оптимальных значений режимов резания, его обеспечивающих. Критерий оптимальности в зависимости от режимов может быть представлен следующим образом:

 

.

 

Полученная зависимость позволяет количественно оценивать влияние режимов обработки на установленный критерий оптимальности.

На рис. 3 в виде поверхностей показаны двухпараметрические зависимости, характеризующие одновременное влияние режимов резания на критерий оптимальности  K_э (t_o, s_o,), K_э (s_o, V_o)

 

 

Полученные графики свидетельствуют об экстремальном характере рассмотренного критерия и о наличии оптимальных значений относительных режимов резания, рассчитываемых численными методами.

Таким образом, в представленной работе разработана методика количественной оценки вероятности разрушения режущего инструмента в зависимости от режимов резания. Предложенные аналитические зависимости по влиянию режимов резания на вероятность разрушения позволяют усовершенствовать методику выбора оптимальных условий эксплуатации сборного режущего инструмента, снижающих вероятность его разрушения и повышающих долговечность. На основании проведенных исследований определен оптимальный уровень долговечности инструмента и обеспечивающих его оптимальный уровень режимов резания.

 

Список литературы: 1. Ивченко Т.Г. Прогнозирование вероятности разрушения инструмента для различных условий эксплуатации // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Донецк: ДонГТУ. - Вып. - 10. - 2000. - С. 75-81. 2. Ивченко Т.Г. Определение оптимального уровня показателей качества режущего инструмента. // Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем. Краматорск: ДГМА. – Вып. 7. - 1997. - С. 57-65.