в) на стадии эксплуатации показатели надежности обеспечиваются или повышаются относительно заданных путем анализа структуры отказов и корректировки режимов и технологии изготовления для получения прогнозируемых отказов; выявление закона распределения стойкости для расчета показателей надежности; диагностирования состояния инструмента с целью управления процессом эксплуатации и смены по фактическому отказу.
Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и «потребляется» при эксплуатации.
Для большинства технических изделий показатели безотказности – главного свойства надежности назначаются на основе требований потребителя, результатов эксплуатации изделий- аналогов на известных режимах с учетом экономической эффективности. Средняя наработка на отказ (стойкость) инструмента определяется расчетным путем. Затем назначаются режимы резания и параметры начального состояния инструмента.
Таблица 1.2
Структура отказов инструмента
Стойкость инструмента назначают из условия оптимизации себестоимости обработки. Для одноинструментальной обработки:
Тэк=(М-1)*(Тсм+Син/Е) (1.11)
Где: Тэк- экономическая стойкость;
μ=1/m,
m- показатель степени при Т в зависимости V =f(T);
Тсм- время на смену инструмента и подналадки станка за период стойкости;
Син- расходы, связанные с эксплуатацией инструмента за период его стойкости;
Е- стоимость станко-минуты.
Выбирая глубину резания t и подачу S для заданной детали, определяют с учетом поправочных коэффициентов экономическую скорость резания Vэк, обеспечивающую минимум себестоимости обработки:
Vэк=Cν/TэкSytx
где Cv,x, у даются в нормативах режимах резания.
Случайный характер износа определяет случайный характер наработки до отказа (стойкости). При нормальном законе распределения Тэк имеет вероятность безотказной работы Р1(Т)=0,5 (рис.1,7). Для улучшения надежности- повышение Р1(Т) до Р2(Т) и изменения f1(T) до f2(T) (рис.1.7) следует выполнить ряд рекомендаций:
а) при изготовлении инструмента строго соблюдать технологию, чем снизить вариацию наработки до отказа;
б) обеспечить на стадии эксплуатации обратную связь со стадией изготовления для исправления обнаруженных дефектов.
Рис. 1.7 Схема изменения плотности распределения f1(T) и вероятности безотказной работы Р1(Т) до f2(T) и P2(T).
Из формулы 1.11 следует, что Тэк при работе на дорогих станках меньше, чем при работе на универсальных. В случае использовании критерия максимальной производительной определяют стойкость Тп а скорость резания для нее Vп>Vэк.
Надежность инструмента обеспечивается также правильным выбором геометрии и марки инструментального материала. Применение готового инструмента ограничивает выбор оптимальных параметров. Однако повышение надежности можно добиться за счет применения износостойких покрытий, химико-термической обработки и др.
Руководством для определения оптимальных параметров начального состояния инструмента при разных условиях служит систематизация причин отказа и путей повышения надежности. В обеспечении главным этапом является описание и анализ отказов.
Важным методом повышения надежности инструмента является варьирование режимов термической обработки. Так, повышение температуры закалки для некоторых быстрорежущих сталей повышает стойкость инструмента при непрерывном резании. При прерывистом резании стойкость снижается. Из химико-термической покрытий для быстрорежущих инструментов наиболее распространенным является физический метод оcаждения покрытия КИБ- конденсация вещества из плазменной фазы в вакууме с ионной бомбардировкой. При этом обеспечивается хорошая адгезия с телом инструмента. Повысить работоспособность инструмента поможет комбинированная вакуумно-плазменная обработка. Перед нанесением покрытия инструмент подвергает химико-термической обработке: азотированию, цементации и др.
Диффузионный слой толщиной 20-40 мкм служит хорошим фундаментом для покрытия, увеличивая прочность его сцепления с телом инструмента. Повышается поверхностная теплостойкость материала, пластическая прочность и жесткость режущего лезвия.
Покрытие на передней поверхности инструмента могут снижать трение, уменьшая мощность источников тепла, а также препятствовать наростообразованию, не обладая адгезией к обрабатываемому материалу.
В процессе изготовления инструмента формируются параметры начального состояния инструмента, определяющие показатели его надежности. Полный цикл создания стального инструмента состоит из следующих операций:
- размерной предварительной обработки для быстрорежущих инструментов- обработки давлением, механической обработки;
- термической обработки (закалки и отпуска);
- окончательной размерной обработки (шлифования и заточки);
- упрочняющей обработки, включая химико-термическую, нанесение покрытия и др.
Перечень задач для технологического процесса изображают в диаграмме, называемой «рыбий скелет» (рис. 1,8). Цель стадии изготовление обозначена центральной стрелкой.
Рис. 1,8. Диаграмма Исикавы
Боковыми стрелками обозначены основные операции необходимые для достижения цели, а решаемые для каждой операции задачи- тонкими стрелками.
Выполнение операции может оказать отрицательное влияние на формирование других параметров начального состояния инструмента. Так, шлифование может изменить твердость инструмента после термической обработки. Отклонение параметров возможно также из-за нарушения оптимальных режимов операций.
Наибольшее влияние на параметры начального состояния быстрорежущего инструмента оказывает термическая обработка. Каждая плавка материала требует своих оптимальных температур под закалку. Поэтому значение теплостойкости, вязкости и твердости имеют случайный характер. В соляной ванне наблюдается температурный градиент. Все это приводит к разбросу твердости НRCэ в пределах 1,5 единиц .При закалке возникают трещины разного вида и размера под действием растягивающих напряжений. Трещины наряду с остаточными напряжениями снижают прочность и надежность инструмента.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.