Изучение безотказности сборного твердосплавного инструмента, а именно резцов с механическим креплением твердосплавных пластин

9. Исследовательская часть

         В качестве темы исследовательской части было предложено изучить безотказность сборного твердосплавного инструмента, а именно резцов с механическим креплением твердосплавных пластин, которые используются в данном проекте.

        Безотказность твердосплавного инструмента.

         Безотказность – это свойство инструмента непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Используют следующие показатели безотказности инструмента.

         Вероятность безотказной работы инструмента P(t) – это вероятность того, что в пределах заданного времени t отказ инструмента не возникает. Важным показателем, который часто позволяет определить причины отказов, является их интенсивность l(t) – условная плотность вероятности возникновения отказа инструмента, определяемая для момента времени t при условии, что до этого момента отказ не возник. Приходится расчитывать среднюю стойкость (среднюю наработку до отказа) и оперировать также плотностью распределения периода стойкости f(t). Характеристику периода стойкости как случайной величины f(t) в определенном смысле следует также считать показателем безотказности.

         Показатели безотказности могут быть определены путем непосредственной обработки данных наблюдений:

         ;                        (       )

где: n – объем выработки или общее число рассматриваемых периодов стойкости инструмента; m(t) – число инструментов, отказавших за время t во всех рассматриваемых периодах стойкости; Dm(t) – число инструментов, отказавших в интервале времени от t - Dt/2 до t + Dt/2; n_j и n_j+1 – число инструментов, работоспособных соответственно в начале и в конце j-го интервала времени Dt; t_i – стойкость (время безотказной работы) i-го инструмента.

         Применимо к сборному инструменту эти формулы относятся не к инструменту вцелом, а только к режущей пластине.

         На рисунке         приведены показатели безотказности различных резцов. На кривой P(t), которую называют кривой надежности или кривой убыли, можно приблизительно определить гамма-процентный период стойкости инструмента (гамма-процентную наработку до отказа) Tg, т.е. время на наработку, в течение которых отказ не наступает с вероят-ностью g, выраженной в %. В данном случае принято g=90%. При этом период стойкости обозначают Т₉₀ и Tg; он часто является более удобной характеристикой, чем P(t).

         Таблица        . Результаты эксплуатационных испытаний проходных резцов с пластиной из Т16К6.

Типоразмер резца с пластиной сечением	Конструк-тивный вариант	Средний период стойкости Т, мин	Коэффициент вариации стойкости Wt	Гамма-процентный период стойкости Т90, мин	Среднее число периодов стойкости К
Трехгранной, 25х20 мм	1	69,8 58,4 41,2	0,70 1,05 1,26	12,0 7,5 5,0	2,12 2,12 2,00
Шестигранной, 25х20 мм	1	6,3 6,8	0,95 0,62	2,0 3,5	4,78 5,36
Трехгранной, 35х24 мм	1 2	75,0 129	0,45 0,30	23,0 86,0	2,54 3,00
Трехгранной, 30х20 мм	1 2	23,8 43,7	1,03 0,57	2,5 11,0	2,35 3,00

         В таблице        приведены результаты испытаний резцов, которые отличались качеством изготовления и конструкцией. Из таблици видно, что гамма-процентный период стойкости Т₉₀ в несколько раз меньше среднего значения, причем их отношение колеблется в широких пределах. По среднему периоду стойкости даже ориентировочно нельзя судить, какова будет работоспособность инструмента с заданной, достаточно высокой вероятностью.

         Многочисленные данные показывают, что по гамма-процентному периоду стойкости можно более точно судить об изменении качества инструмента и условий его эксплуатации, чем по среднему периоду стойкости, особенно если работоспособность инструмента в значительной мере связана с вероятностью его разрушения. В связи с изложенным Tg наряду со средним периодом стойкости следует считать важнейшим показателем качества инструмента, особенно в условиях автоматизированного производства или при окончательной обработке крупных ответственных деталей. В первом случае отказ вызывает простои дорогостоящего оборудования, во втором – брак дорогой детали. Tg можно непосредственно использовать для выбора режимов резания в этих условиях.

         Для оценки качества инструмента используют также установленный период стойкости Т_У – гамма-процентный период стойкости, в течение которого режущий инструмент не достигнет отказа с установленной вероятностью 100% (ГОСТ 25751-83).

         Показатели безотказности можно опредлить как с учетом переода стойкости инструментов до любого отказа t, так и до отказов различных видов. Например (рисунок         ,б) можно отдельно показать интенсивность отказов в связи с изнашиванием инструмента l(t_И) и в связи с его разрушением l(t_Р), причем l(t_И)+ l(t_Р)= l(t). Средние периоды стойкости до всех отказов, изнашивания, разрушения обозначают буквами Т, Т_И, Т_Р, т.е. так же, как обозначают периоды стойкости при лабораторных испытаниях. Этим подчеркивают, что функциональные зависимости соответствующего периода стойкости от различных факторов, получаемые при лабораторных испытаниях, с определенной степенью приближения справедливы для средних значений периода стойкости в эксплуатации.