lectures_resanie (533317), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Это объясняется тем, что с увеличением глубины резания пропорционально ей увеличивается длина рабочего участка главной режущей кромки, и напряженность процесса резания не изменяется, остается прежней.Лекция 8. Износ режущих инструментов8.1. Общие положенияРежущий инструмент в процессе резания воздействует на обрабатываемыйматериал и вызывает образование стружки и формирование новой поверхности,однако сам при этом подвергается воздействию со стороны обрабатываемогоматериала и интенсивно изнашивается. Режущие инструменты работают в чрезвычайно тяжелых условиях действия громадных давлений на поверхностях контакта и высокой температуры, в условиях трения чистых, вновь образованныхювенильных поверхностей.
По этим причинам интенсивность изнашивания режущих инструментов в тысячи и десятки тысяч раз превосходит интенсивностьизнашивания трущихся деталей машин. Так, согласно результатам проведенныхв Грузинском Политехническом Институте исследований износ трущихся поверхностей деталей машин, например шеек коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, до предельно допустимой величины происходит после путиметров, а износ режущих инструментов до установленной нортрениямативной величины износа, наблюдается уже после пути трения всего лишьметров.
Путь трения при резании легко определяется умножением скорости резания (м/мин) на величину стойкости (мин). Так, например, при скорости резания 100 м/мин и нормативной стойкости 30 мин, путь, пройденный режущим инструментом по поверхности резания, составит:что подтверждает сказанное выше сравнение интенсивности изнашиваниятрущихся деталей машин и режущих инструментов.В результате изнашивания режущее лезвие инструмента теряет свою первоначальную форму и, как следствие, режущую способность. Для восстановлениярежущей способности инструмента производится затачивание его рабочих поверхностей. В процессе затачивания инструмента с его рабочей части срезаютсядовольно большие слои дорогостоящего инструментального материала. Крометого, на смену затупившегося инструмента затрачивается время, которое увеличивает продолжительность операции механической обработки, а следовательнои ее стоимость; срезаемый при затачивании абразивным инструментом дорогостоящий инструментальный материал переводится в шлам и безвозвратно теряется.
В целом все это существенно удорожает механическую обработку и ограничивает ее эффективность. Поэтому, задача уменьшения интенсивности изнашивания режущих инструментов и увеличения срока его службы была и остается одной из главных задач металлообработки.8.2. Характер износа режущих инструментовХарактер износа режущего инструмента, то есть распределение его по рабочим поверхностям инструмента, зависит от многих конкретных условий, в которых производится резание. Износ режущего инструмента выражается в появлении лунки на передней поверхности, площадок износа на главной и вспомогательной задних поверхностях и в уменьшении вылета вершины резца или режущего лезвия иного инструмента.а- общий вид режущей части инструмента со следами износа;б- износ по задней поверхности;в- износ по передней поверхности.Рис. 8.1 Распределение износа по поверхностям инструмента:Износ режущего инструмента только по задней поверхности наблюдаетсяпри обработке хрупких материалов, при резании которых образуется стружканадлома, не представляющая собой сплошного прочного тела.
Износ по заднейповерхности является также превалирующим в случае резания с малыми толщинами среза, при малых значениях задних углов и при обработке сталей исплавов, обладающих ярко выраженным упругим последствием и сильным обработочным упрочнением.Износ режущего инструмента только по передней поверхности происходитв случае обработки вязких металлов с большими сечениями среза, когда образуется устойчивый нарост, исключающий контакт задней поверхности с обрабатываемым материалом. В большинстве же случаев практики резания металловинструмент изнашивается как по передней, так и по обеим задним поверхностям(рис. 8.2 и рис.8.3).Рис.
8.2 Параметры износаещего инструмента.Рис.8.3. Износ резцов из быстрорежущей стали Р18 при точении стали 40Х: (а) по задней, (б) передней поверхностям; твердого сплава ВК8 при точении коррозионно-стойкойстали: (в) по задней, (г) передней поверхностям.Изнашивание передней поверхности происходит, как правило, на некоторомудалении от главной режущей кромки. Образующаяся лунка с течением времени работы резца углубляется и незначительно расширяется в сторону от режущей кромки. Износ инструмента полностью характеризуется указанными нижепараметрами.Ширина фаски на задней поверхности hз, исключая период начального изнашивания, растет пропорционально времени резания. Ширина лунки В изменяется очень мало, а ширина полки fn на передней поверхности уменьшается.
Установлено, что работоспособность режущего инструмента в значительной мереопределяется наличием полки на его передней поверхности. Разрушение ее приводит к потере режущей способности инструмента и его катастрофическомуразрушению – посадке. На рис.8.4 показаны наиболее характерные зависимостивеличины износа резца из быстрорежущей стали от времени резания при точении стали 40ХРис.8.4 Характерные зависимости износа режущего инструмента от времени резания.Глубина резания – 1,5 мм, подача – 0,25 мм/об, скорость резания –35 м/мин.Критериями затупления инструмента и необходимости его переточки нарядус указанными также могут быть: ухудшение качества обработанной поверхности, образовании фаски износа на задней поверхности инструмента, появлениена ней светлых полос, вибрации, увеличение потребляемой мощности и другие.Обычно за критерий затупления принимается величина (ширина) площадкиизноса на задней поверхности режущего инструмента как наиболее легко обнаруживаемая и измеряемаяПри выполнении различных исследований или оценке эффективности какого-либо технического мероприятия износ режущего инструмента может оцениваться в относительных единицах величиной относительного износа.
Относительный износ выражается величиной износа по любому из перечисленных выше критериев, отнесенной к показателю выполненного объема работы: пройденному при заданном режиме пути резания, площади обработанной поверхности, объему или весу срезанного материала. Наиболее часто относительный износ выражают отношением величины износа по задней поверхности ( ) к величине пройденного (L) пути резания.Время работы режущего инструмента до затупления по выбранному и принятому критерию называется стойкостью, или периодом стойкости, обозначающимися прописной буквой Т латинского алфавита.8.2.
Механизм изнашивания режущего инструментаРабочие поверхности режущего инструмента изнашиваются как от механического воздействия на него обрабатываемого материала, так и в результате молекулярно-термических процессов происходящих в зоне резания на поверхностях контакта инструмента с обрабатываемым материалом. Инструмент можетподвергаться различным по своей природе,видам изнашивания: абразивному,адгезионному, химическому, диффузионному, электроэрозионному и другим. Впроцессе резания все эти виды изнашивания могут иметь место, но в зависимо-сти от конкретных условий один из них является доминирующим, определяющим интенсивность изнашивания и стойкость режущего инструмента.Абразивное изнашивание. Происходит по причине царапания поверхностейинструмента твердыми включениями обрабатываемого материала.
Твердыевключения при этом как микрорезцы скоблят поверхность инструмента.О.М- обрабатываемый материал;И.М. — инструментальный материал.Рис. 8.5 Абразивное изнашивание:М- инструментальный материал,С- среда,М хС — пленка химического соединения толщиной ,- время восстановления пленки до толщины .Рис. 8.6 Абразивно-химическое изнашиваниеЧастицы инструментального материала, вырываемые стружкой или частицыпериодически разрушающегося нароста, обладающего твердостью, близкой ктвердости инструментального материала, проволакиваясь по контактным поверхностям, уносят некоторый объем инструментального материала и оставляют следы в виде царапин.
При резании твердым сплавом абразивный износ происходит путем выскабливания мягкой кобальтовой связки и механического вырывания твердых зерен карбидов.При резании в химически активных средах возможен абразивно-химическийизнос в результате интенсивного образования, соскабливания и уноса образующихся мягких пленок соединений элементов среды с материалом инструмента.Адгезионное изнашивание. Совершается путем отрыва силами адгезии мельчайших частиц инструментального материала. Поскольку при резании на поверхностях контакта действуют колоссальные давления и в контакт приходятвновь образованные ювенильные поверхности, свободные от каких-либо пленок, создаются благоприятные условия для интенсивной адгезии контактирующих материалов. При сближении их на расстояние примерно 100 ангстрем проявляются силы молекулярного взаимодействия и образуются так называемые«мостики холодного сваривания».
Разрушение может проходить как в объемеинструментального материала, так и по объему менее прочного обрабатываемого материала. В этом случае образовавшийся на поверхности инструмента налипвызывает осложнение перемещения стружки, дополнительное ее деформирование и локальное повышение температуры, которое приводит к ослаблению силметаллической связи инструментального материала.А- мостики холодного сваривания,Б- зависимость твердости обрабатываемого (О.М.) и инструментального (И.М.) материалов от температуры.tкр — температура красностойкости инструментального материалаРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
