ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МЕТОДА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ОЦЕКИ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Бакурова Ю.А., к.т.н., Ливенский филиал Госуниверситета - УНПК

В процессе резания происходит истирание поверхностного слоя режущего инструмента и, следовательно, меняется его структура. Это приводит к изменению термоэлектрических свойств резца и к изменению чувствительности естественной термопары инструмент-деталь. Поэтому возникает необходимость характеризовать каждый из электродов естественной термопары в отдельности. В качестве характеристики используют термоэлектрическую способность (ТЭС) материала.

При исследовании распределения ТЭС по поверхности материалов используется метод полуестественной термопары, описанный в [1]. Для проведения расчетов удобно использовать коэффициент относительной ТЭС исследуемого материала, выраженный отношением значения термоЭДС , измеренной полуестественной термопарой к значению термоЭДС, измеренной искусственной термопарой: . Было выполнено по 40 измерений для каждого из исследуемых образцов. По полученным результатам были определены точечные оценки результатов измерений для различных точек исследуемой поверхности: их средние арифметические значения и средние квадратические значения отклонений результатов измерений представлены таблицах 1 и 2.

Из данных представленных в таблице 1, следует, что при износе инструмента среднее значение возрастает и степень неоднородности также резко изменяется, причем при износе передней поверхности и режущей кромки резца дисперсия возрастает и, следовательно, неоднородность увеличивается, а для задней поверхности наблюдается уменьшение дисперсии. Износ достаточно сильно сказывается на рабочем участке режущей кромки резца, где дисперсия выросла приблизительно в 7 раз.

Таблица 1 - Точечные оценки результатов измерений коэффициента относительной ТЭС для передней и задней поверхностей, а также режущей кромки резца, в зависимости от степени износа

Исследуемая поверхность инструмента	Среднее арифметическое,		Дисперсия		Среднее квадратическое отклонение,
	Новый	Изношенный	Новый	Изношенный	Новый	Изношенный
передняя	0,228	0,349	0,000585	0,002301	0,024183	0,047968
задняя	0,189	0,394	0,000398	0,000266	0,019939	0,016306
режущая кромка	0,293	0,362	0,000204	0,001338	0,014279	0,036585

Проведенные исследования показали, что дисперсия ТЭС при износе резца увеличивается. Таким образом, дисперсия ТЭС может служить показателем износа резца.

Аналогично была исследована связь дисперсии ТЭС режущего инструмента с его линейным износом на примере разверток, для чего были проведены эксперименты с использованием в качестве режущего инструмента разверток с различной степенью износа.

С целью исследования вариаций ТЭС режущих кромок развертки были проведены измерения коэффициента относительной ТЭС зубьев развертки в разных точках режущих кромок инструмента. Исследованию были подвергнуты новые, изношенные и сильно изношенные развертки. Измерение ТЭС осуществлялось вдоль каждого зуба развертки в точках, расположенных в зоне перехода режущей части в калибрующую, так как изнашивание разверток, чаще всего, происходит именно в данном месте, а также вдоль каждого зуба, в пределах калибрующего участка развертки.

Для экспериментальных исследований были взяты машинные развертки, так как у них шаг между зубьями строго постоянный. Для каждой из разверток было выполнено по 40 измерений.

Данные, представленные на рисунке 1, показывают изменение коэффициента относительной ТЭС в зависимости от степени износа разверток, а также в зависимости от удаленности рассматриваемой точки от начала режущей части (точки расположены на расстоянии 0,4 мм друг от друга).

Точечные оценки результатов измерений коэффициента относительной ТЭС режущих кромок в зависимости от степени износа разверток представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Точечные оценки результатов измерений коэффициента относительной ТЭС режущих кромок в зависимости от степени износа разверток.

Состояние исследуемой развертки	Точечные оценки результатов измерений коэффициента относительной ТЭС
	среднего арифметического	среднего квадратического отклонения	дисперсии D
новая	0,186	0,011	0,000122
изношенная	0,203	0,023	0,000509
сильно изношенная	0,218	0,026	0,000689

На основании данных, полученных при измерении геометрических параметров разверток, и их сопоставления с полученными значениями дисперсии, построена зависимость изменения дисперсии ТЭС от линейного износа режущей кромки развертки.

На рисунке 2 приведен пример полученной зависимости для двух разверток диаметром 4 мм при обработке отверстия в заготовке из стали 45.

Проведенные исследования показывают, что вариация значений ТЭС позволяет оценить износ режущего инструмента. Указанный метод является неразрушающим контролем, а потому может быть использован для диагностики состояния режущего инструмента до начала выполнения технологической операции.

Литература

1. Кузнецова, Е.В. Устройство для определения поверхностной термоэлектрической способности материалов [Текст] / Е.В. Кузнецова // 5-я Международная научно-практическая конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Тезисы докладов. – М.: Машиностроение 1, 2006. –С.171.

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