Лекция 4. Изнашивание инструмента в процессе резания

контактные поверхности изнашиваются в результате:

- высокого давления;
- высокой температуры;
- скорости - относительного перемещения.
Известны два основных вида износа:
- только по задней поверхности (ЗП);
- по задней и по передней поверхности (ПП) одновременно (для быстрорежущих сталей)

изнашиванию по первому виду (а) на задней поверхности инструмента образуется

площадка износа шириной δ (копируют форму поверхности резания).
При изнашивании по второму виду (б) к износу по задней поверхности добавляется износ по передней поверхности.
Под действием стружки образуется лунка износа.
При работе с малыми скоростями резания (быстрорежущие стали) между главной режущей кромкой и краем лунки остается перемычка f, она уменьшается по мере развития лунки.
Это связано с наростом, который предохраняет часть передней поверхности.
При работе с большими скоростями резания (твердосплавный инструмент), когда нарост отсутствует (в), край лунки сливается з изношенной задней поверхностью.

Её максимальная ширина наблюдается в месте пере-хода главной задней поверхности

во вспомогательную.
При высоких тепловых и силовых нагрузках износу предшествует пластическое деформирование режущего клина

заготовки;
Толщина срезаемого слоя (подача);
Скорость резания.
При малых подачах и низких скоростях

резания в основном изнашивается задняя поверхность.
При увеличении скорости резания начинает изнашиваться больше передняя поверхность.
Мерой изношенности (затупления) инструмента могут служить
- линейный износ;
- массовый износ

изношенности задней поверхности судят по максимальной ширине площадки износа,
а

передней поверхности – по максимальной глубине лунки износа.
Замеряется только максимальная величина линейного износа, но не учитывают местоположение максимального износа на лезвии.
При чистовой обработке удобнее оценивать РАЗМЕРНЫЙ износ (см. рис.), он позволяет определить изменение размера детали по мере изнашивания инструмента

масса изношенной части инструмента в милиграммах.

М = W · ρ,
где W – объем изношенной части;
ρ - плотность инструментального материала
Объем изношенной части можно определить из рис.

изнашивания инструмента пользуются относительным износом – это отношение линейного, массового

или размер-ного износа к пути, прой-денного инструментом до затупления

Путь резания L = V T, м
При точении путь резания в метрах можно подсчитать по формуле:
L = π D l / 1000 S,
где l – длина обработанной поверхности

изнашивания инструментов, работающих в различных условиях.
По этим гипотезам основные причины,

приводящие к изнашиванию контактных поверхностей инструмента:
Абразивное действие материала заготовки (абразивное изнашивание);
Адгезионное взаимодействие между материалами инструмента и заготовки (адгезионное изнашивание);
Диффузионное растворение инструментального материала в обрабатываемом (диффузионное изнашивание);
Химические процессы, происходящие на передней и задней поверхности (окислительное изнашивание).

переднюю поверхность и поверхности резания о заднюю поверхность. Усиливается при

резании в химически активных средах (например, в четыреххлористом углероде)
Диффузионное изнашивание – проникновение (диффундирование) компонентов инструментального материала в материал заготовки. Наиболее быстро переносится углерод, медленнее – вольфрам, кобальт и титан. Снижается за счет применения химически инертных инструментальных материалов по отношению к материалу заготовки

в результате адгезии (схватывания). Для этого необходимо : наличие химически

чистых поверхностей, их сближения до параметра кристаллической решетки и совместного пластического деформирования. Схватывание – это бездиффузионный процесс. Адгезионный износ можно уменьшить за счет образования на контактных поверхностях защитных пленок (за счет СОЖ).

при нагреве в среде кислорода.
При температуре свыше 800 градусов

кислород воздуха вступает в химическую реакцию с кобальтовой фазой твердых сплавов.
Твердость продукта окисления в 40…60 раз меньше, чем у исходного твердого сплава. Затем силами трения карбиды титана и вольфрама вырываются, происходит износ.
Однокарбидные твердые сплавы (ВК8)окисляются сильнее, чем 2-х (Т15К6) и 3-х карбидные (ТТ7К12).

за время работы инструмента называют кривой износа.
На ней выделяют характерные

участки:
ОА – участок приработки;
АВ – равномерный износ;
за точкой В – катастрофический износ.
Геометрические параметры инструмента должны позволять максимально увеличить период равномерного изнашивания АВ

износа передней поверхности инструмента.
Образовавшаяся лунка имеет ширину, глубину, длину.
Первые

следы износа появляются в т.О (максимальная температура резания). В процессе изнашивания размеры лунки увеличиваются. Глубина лунки сначала растет быстро, а затем замедляется, то есть можно различить период приработки, равномерного износа и катастрофического износа.

– т.е. суммы признаков, при которых работа должна быть прекращена.
Используют

два критерия:
критерий оптимального износа;
критерий технологического износа

суммарный период стойкости инструмента достигает максимальной величины
Тсумм. = і Т,

і – число переточек, допускаемых инструментом до его полной утилизации;
Т – период стойкости, время резания инструментом между двумя заточками.
Критерий оптимального износа применяют при исследованиях в лабораториях

Критерий технологического износа
Это износ, при котором работу инструмента прекращают по технологическим ограничениям:
- резкое увеличение шероховатости;
потеря инструментом размера;
возникновение вибраций;
перегрев детали;
поломка инструмента.
Данный критерий используют при эксплуатации инструмента, предназначенного для чистовой обработки

разрушение является следствием зарождения и развития трещин. Различают выкрашивание и

сколы. Выкрашивание связывают с поверхностными дефектами инструментального материала. Сколы зависят от углов заточки, прерывистости процесса резания.
Пластическое разрушение характеризуется пластическим течением тонких слоев инструментального материала вдоль задней поверхности.