Свойство режущего инструмента сохранять работоспособными свои контактные поверхности и лезвия называют стойкостью инструмента, а время Т, в течение которого это происходит (как уже указывалось) – периодом стойкости. Период стойкости равен времени работы инструмента между двумя его заточками или заменой режущей кромки. Период стойкости любого инструмента зависит от вида, механических и теплофизических свойств обрабатываемого и инструментального материалов, геометрии инструмента, параметров режима резания и применяемой СОТС. Стойкостные и скоростные зависимости в настоящее время устанавливают исключительно экспериментально.

Для установления связи между периодом стойкости Т и, например, скоростью резания V все параметры процесса резания, кроме скорости, сохраняют постоянными. Затем последовательно изменяют скорость резания и при каждом ее значении изнашивают инструмент, получая кривые износа h_з=f(τ) (рис. 6.10).

Кривые износа являются основным экспериментальным материалом для получения зависимости T = f(V). Задаваясь критерием износа задней поверхности [h_з] = const для каждой скорости резания, по кривым износа находят соответствующие времена работы инструмента до достижения этого критерия, т.е. его периоды стойкости Т. Такие опыты дублируют несколько раз, окончательно принимая период стойкости T_i как среднее значение результатов в каждом опыте.

Связь между скоростью резания V и периодом стойкости Т при обработке чугуна инструментами из быстрорежущих сталей и однокарбидных твердых сплавов выражается непрерывно убывающей кривой 1 (рис. 6.11), напоминающей гиперболу. Такой же кривой изображается связь между V и Т при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей инструментами из быстрорежущих сталей. При обработке конструкционных углеродистых и легированных сталей, жаропрочных сталей и сплавов и некоторых других материалов инструментами из однокарбидных и двухкарбидных твердых сплавов связь между V и Т изображается более сложной кривой 2, имеющей несколько перегибов. Аппроксимацию кривой 1 и участка вг кривой 2 производят степенной функцией , в которой показатель степени m₁ определяет силу влияния скорости резания на стойкость. Зависимость впервые была установлена Ф. Тейлором, поэтому носит название «формула Тейлора». Постоянная C₁ характеризует обрабатываемый и инструментальный материалы, геометрические параметры инструмента, применяемую СОТС, а также глубину резания и подачу, с постоянными значениями которых ведется обработка при получении этой эмпирической формулы, т.е. для заданных условий обработки C₁ = const, из чего следует, что .

Величину показателя m₁ легко определить графически, если применить метод выпрямления экспериментальных кривых путем логарифмирования функции. Если на координатных осях откладывать не абсолютные числовые значения V и Т, а их логарифмы, то получим уравнение прямой lgT = lgC₁ – m₁lgV, тангенс угла наклона которой к оси lgV и есть искомый показатель степени m₁ (рис. 6.12): .

С физической точки зрения показатель степени m₁ характеризует «чувствительность» инструментального материала к изменению скорости резания при различных видах обработки: чем он меньше, тем в меньшей степени будет уменьшаться стойкость инструмента с увеличением скорости резания и наоборот. Показатель m₁ определяется опытным путем и зависит от обрабатываемого и инструментального материала, толщины срезаемого слоя, вида и условий обработки. Чем ниже износостойкость материала режущей части инструмента и тяжелее условия резания, вызывающие повышение тепловыделения и температуры, тем больше величина m₁. Для проходных, подрезных и расточных резцов из быстрорежущей стали при обработке стальных заготовок с охлаждением m₁ = 8; для инструментов, оснащенных пластинками из твердых сплавов, в зависимости от вида обработки m₁ = 3,3…8. Экспериментально установлено, что при точении большинства обрабатываемых материалов инструментами из твердых сплавов m₁ ≈ 5.

На участке V₀ – V₁, где интенсивность относительного (в основном – адгезионного) износа примерно постоянна (рис. 6.13), период стойкости T должен уменьшаться.

При V > V₁ происходит размягчение зерен твердого сплава и точек адгезионного схватывания, увеличение циклической прочности и уменьшение относительного (адгезионного) износа. Поэтому T увеличивается.

При скоростях V > V₂ возрастает интенсивность диффузионных и окислительных процессов, интенсивность износа увеличивается и стойкость падает. Используя аналогичную методику стойкостных экспериментов, получают зависимости стойкости от подачи и глубины резания.

Эти частные формулы могут быть объединены в одну общую, включающую все три параметра режима резания:

В производственных условиях чаще приходится решать задачу определения одного из составляющих режима резания для обеспечения заданного периода стойкости. Учитывая степень влияния режимных параметров, наиболее целесообразно определять скорость резания.