Нарастание износа за время работы инструмента
Нарастание износа за время работы инструмента
Изображение закономерности нарастания износа за время работы инструмента называют кривой износа. Характерные кривые износа задней поверхности инструмента представлены на рис. 1.
Рис.1. Кривые износа инструмента: по передней и задней поверхности (а, б), только по задней поверхности (в)
Если инструмент изнашивается одновременно по передней и задней поверхностям, то кривая износа задней поверхности (рис. 1, а) состоит из трех более или менее отчетливо выраженных участков. Участок ОА кривой с интенсивным нарастанием ширины площадки износа соответствует периоду приработки инструмента. При дальнейшей работе инструмента нарастание износа замедляется, так как это связано с уменьшением контактных касательных напряжений на площадке износа по мере увеличения ее размеров. Участок АВ кривой соответствует периоду нормального изнашивания инструмента. По достижении некоторой величины линейный износ задней поверхности вследствие роста температуры вновь начинает резко расти и кривая износа идет круто вверх. Участок кривой за точкой В соответствует периоду катастрофического изнашивания инструмента. В этом периоде износ нарастает настолько быстро, что если не прекратить дальнейшую работу, то это может привести к чрезмерно большому износу задней поверхности, при котором резко сократится число переточек, допускаемых инструментом, и увеличится время, затрачиваемое на переточку. Поэтому рациональная эксплуатация инструмента исключает работу в периоде катастрофического изнашивания.
При средних значениях скоростей резания период нормального изнашивания составляет 85 - 90% периода стойкости инструмента. По мере увеличения скорости резания период нормального изнашивания сокращается и при очень высоких скоростях резания становится настолько малым, что после периода приработки почти сразу наступает период катастрофического изнашивания. Геометрические параметры инструмента должны быть такими, чтобы максимально увеличить период нормального изнашивания и сократить или полностью устранить период приработки.
При изнашивании инструмента преимущественно по задней поверхности, когда износ передней поверхности незначителен, кривая износа (рис. 1, б) вогнута относительно оси абсцисс. В этом случае период приработки отсутствует и на участке АВ кривой износа, соответствующем периоду нормального изнашивания, износ вначале медленно, а затем более быстро возрастает до точки В начала периода катастрофического изнашивания.
Рекомендуемые материалы
Если инструмент изнашивается только по задней поверхности, то кривая износа имеет вид, изображенный на рис. 1, в. После периода приработки период нормального изнашивания продолжается значительно дольше, чем в первых двух случаях. Период нормального изнашивания в последнем случае настолько велик, что, как правило, работу инструмента прекращают еще до перехода в период катастрофического изнашивания.
Ри.2 Схема износа передней поверхности инструмента
На рис. 2 изображена схема износа передней поверхности инструмента. Образовавшаяся на ней лунка износа характеризуется размерами: шириной lл, длиной bл и глубиной dл. По мере работы инструмента первые следы износа появляются в точке О, соответствующей максимальной температуре передней поверхности. Ширина и глубина лунки постепенно увеличиваются, а радиус кривизны кривой, очерчивающей дно лунки, уменьшается. Одновременно сокращается перемычка f от .края лунки до главного лезвия. Центр кривизны лунки по мере изнашивания передней поверхности отодвигается от главного лезвия, а поэтому по ширине лунка от главного лезвия удаляется значительно быстрее, чем приближается к нему. Перемычка f между главным лезвием и краем лунки имеется только в том случае, когда на передней поверхности образуется хорошо развитый и устойчивый нарост, отодвигающий стружку от главного лезвия инструмента. Когда нароста нет или он настолько мал, что не может оказать защитного действия по отношению к инструменту, то перемычка отсутствует и лунка полностью не формируется.
Рис.2. Изменение размеров лунки по мере работы инструмента
Изменение размеров лунки по мере изнашивания передней поверхности изображено на рис. 3. Длина bл лунки, равная рабочей длине главного лезвия, за все время работы инструмента остается одинаковой. Глубина dл лунки вначале возрастает быстро, затем ее рост замедляется и только после определенного периода работы инструмента вновь интенсивно возрастает. Таким образом, на кривой, характеризующей рост глубины лунки, наблюдаются периоды приработки, нормального и катастрофического изнашивания. Ширина lл лунки, как и ее глубина, вначале возрастает быстро, а затем ее рост замедляется. Перемычка f, если она имеется, интенсивно уменьшается при быстром росте ширины лунки. Когда же темп роста ширины лунки замедляется, то замедляется и уменьшение перемычки.
Объективным количественным показателем протекания изнашивания инструмента является интенсивность нарастания износа, выраженная в миллиграммах за 1 м рабочего пути лезвия. Масса изношенного инструментального материала в зависимости от пути резания L может быть выражена формулой М = CL`Lи, а интенсивность нарастания износа формулой
Интенсивность изнашивания может быть также определена через линейный износ на вершине инструмента. Для этого в формулу для определения массы изношенной части подставим значение, выраженное через путь резания dо = Cd`Lk. Произведя дифференцирование, получим
Используя понятие интенсивности изнашивания dM/dL, можно сравнивать износостойкость различных инструментальных материалов и судить о влиянии на стойкость инструмента его геометрических параметров и факторов режима резания.
Величина износа передней и задней поверхностей инструмента (ширина площадки износа и глубина лунки) зависит от времени работы инструмента, температуры резания и скоростей перемещения поверхности резания и стружки относительно задней и передней поверхностей. В результате обработки опытных данных, полученных при изучении влияния времени Т работы инструмента, глубины резания, подачи и скорости резания на ширину площадки износа и глубину лунки износа, были составлены эмпирические формулы, описывающие связь между величиной износа и факторами режима резания для периода нормального изнашивания инструмента. Формулы имеют вид
d = СdTpdvmdsndtqd (1)
Для различных видов работ были получены следующие формулы износа:
1) при точении детали из стали, имеющей sв = 82 кгс/мм2, резцом из твердого сплава Т5К10
Информация в лекции "3 Атеросклероз и возраст" поможет Вам.
d = СdT1,42v4,9snd3,2t0,5
2) при сверлении детали из стали 40Х сверлом из стали Р18
d = СdT0,7v5,3s2,4
3) при фрезеровании детали из стали 40Х цилиндрической осевой фрезой из стали Р18
d = СdT1,75v4,2s1,38t1,22
Как видно из формул, величины показателей степени в зависимости от вида работ, рода обрабатываемого и инструментального материалов колеблются в широких пределах. Но во всех случаях и при любых режимах резания md > пd, > qd, т. е. на величину износа наибольшее влияние оказывает скорость резания, затем подача и наименьшее - глубина резания. Из этого следует, что интенсивность влияния параметров режима резания на величину износа задней поверхности такая же, как и на температуру резания. Параметры режима, которые оказывают большее влияние на температуру резания, также сильнее влияют и на износ задней поверхности инструмента и наоборот. Последнее подтверждает, что величина линейного износа инструмента пропорциональна температуре резания.
