Высокая размерная стойкость металлорежущего инструмента при значительно возросших режимах резания создаёт условия для бесперебойной работы автоматических станков и линий. Однако исходная механическая прочность твёрдых сплавов снижается в процессе изготовления и эксплуатации режущих инструментов. Всё это ведёт к преждевременному выходу из строя твердосплавных инструментов. Несвоевременное выявление бракованного инструмента (сколы, трещины, выкрашенные участки, пережёг при заточке) и инструмента, стойкость которого ниже нормированной приводит к преждевременному его отказу, возникновению брака и снижению производительности труда, то есть, увеличивается время, затрачиваемое станочником на смену и регулирование инструмента и снижается производительности станка. Это наиболее ощутимо в крупносерийном и массовом производстве.

Ресурс работы и стойкость инструмента определяют потребность в расходе инструмента. Частая сменяемость режущих пластин приводит к увеличению времени простоя станочного оборудования, которое в среднем составляет 1,5-2% от полного времени работы станка за смену.

Однако, низкое качество инструмента приводит не только к потере времени, но и, что более существенно, к увеличению брака, вызываемого отказом инструмента в процессе резания. Появляются риски и ступеньки на обрабатываемой поверхности. В некоторых случаях отказ резца не сразу выявляется, что приводит к увеличению нагрузки, а так же может приводить к увеличению вибрации и появлению волнистости на обработанных поверхностях. Эти явления наносят наиболее существенный экономический ущерб, чем время на замену резца.

В связи с этим для рационального использования режущих и прочностных свойств инструментальных материалов, чтобы максимально сократить их расход и получить наиболее высокую производительность труда необходимо контролировать режущий инструмент перед установкой на металлорежущее оборудование и прогнозировать его работоспособность.

Износ режущей кромки инструмента обычно происходит неравномерно. Одним из наиболее часто возникающих дефектов твердосплавного металлорежущего инструмента являются выкрашивание и скол. Эти дефекты связаны с неоднородностью материала режущего инструмента. Поэтому стандартами предусмотрен контроль микроструктуры материала у режущей кромки, однако, для его осуществления необходимо делать микрошлиф, то есть разрушать режущую кромку. Такой метод контроля является разрушающим и может применяться только при выборочном статистическом контроле при массовом производстве инструмента и не может гарантировать безотказную работу инструмента. Нами предложен термоэлектрический метод контроля твердосплавного металлорежущего инструмента, позволяющий заблаговременно выявить неоднородность материала и тем самым уменьшить брак по указанным выше причинам.

Неоднородность механических свойств металлорежущего инструмента обусловлена изменением химического состава и структуры инструментального материала в различных участках режущей кромки, а появление различных примесей и дефектов в кристаллической структуре материала вызывает изменение его термоэлектрической способности [3]. Так например, существуют термоэлектрические методы определения процентного содержания конкретных веществ и примесей в сталях, разбраковки материалов по маркам, контроля качества структуры металлов и сплавов и т.д. Следовательно все вышеупомянутые причины приводят одновременно к изменению термоэлектрических свойств и обуславливают появление термоэлектрической неоднородности.

Суть метода заключается в измерении термо-ЭДС возникающее в результате точечного контакта нагреваемого электрода с режущей кромкой. По величине измеряемой термо-ЭДС в различных точках режущей кромки твердосплавного инструмента можно судить о неоднородности её физико-механических свойств.

Предлагаемый метод пригоден для массового контроля твердосплавных резцов как перед установкой на металлорежущее оборудование, так и в промежутках между технологическими переходами. Это позволит выявлять инструмент, физико-механические свойства которого находятся на грани износа.

Проведённые эксперименты показали, что выкрашивание материала на режущей кромке твердосплавного металлорежущего инструмента соответствует изменению термоэлектрической способности на 20-25%.

Литература

1. Повышение прочности и износостойкости твердосплавного инструмента. Куклин Л.Г., Сагалов В.И., Серебровский В.Б., и Шабашов С.П. М., “Машиностроение”, 1968г. 140 стр.

2. Кононенко В.И. Износ инструментов при резании металлокерамических материалов. М.: “Машиностроение”, 1972, 73 с.

3 Лухвич А. А., Каролик А. С., Шарандо В И. Структурная зависимость термоэлектрических свойств и неразрушающий контроль.—Мн.: Навука i тэхнiка, 1990.-192 c.

http://www.ostu.ru/conf/tech2002/sect5/melnik.html