Режущий инструмент - Филиппов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Qctp = AVlOOO или QCTp = sF/106,
где F — площадь поперечного сечения, удаляемая при обработке, мм2.
Объем снимаемого с инструмента стружкой слоя невелик, однако это металл с самых нагруженных участков передней и задней годней, и он определяет критическое состояние лезвий инструмента ъ процессе резания. Критическое потому, что износ инструмента рассматривается только до момента, после которого инструмент становится неработоспособным (в отличие от технологических критериев: ухудшение шероховатости или точности обрабатываемой поверхности, достижение заданной стойкости). Потеря работоспособности может происходить в результате износа по передней поверхности (лункообразный износ), износа по задней поверхности, скруглення режущих кромок, «смазывания» режущих кромок или отдельных их участков, пластической деформации режущего клина.
Износ по передней поверхности вследствие трения стружки о поверхность происходит при обработке вязких материалов с большой скоростью резания и при снятии больших припусков, износ по задней поверхности — при обработке хрупких металлов (стружка надлома при этом не создает значительной нагрузки на переднюю поверхность), чистовой обработке сталей и сплавов. Одновременный износ по передней и задней поверхностям происходит при обработке сталей, склонных к наклепу. Закругляются кромки при чистовой обработке аустенитных сталей, пластмасс и других материалов с повышенными абразивными свойствами, «Смазывание» кромок осуществляется при чистовой обработке с очень тонкими стружками на больших скоростях резания.
Пластическое разрушение имеет место при резании инструментом из инструментальных сталей и твердых сплавов в условиях повышенных скоростей резания.
18
Износ инструмента по передней поверхности в виде лунки hjt выражается приведенной на рис. 1.5, а линейной зависимостью и является типичным при обработке пластичных материалов при нормальном тепловом режиме и нормальном уровне подач. Причинами износа инструмента по передней поверхности являются: абразивный износ при трении стружки о переднюю поверхность, адгезия (приварка частиц стружки к передней поверхности и последующее ее удаление вместе с частицами, вырванными с передней поверхности, потоком стружки), диффузионный или химический износ. Износоустойчивость при абразивном износе может характеризоваться твердостью инструментального материала.
Износоустойчивость при диффузионном износе зависит от инертности пары инструментального материала к материалу изделия и пропорциональна толщине диффузионного слоя в стружке, определяемой температурой в зоне резания. При низких и средних скоростях резания, когда температура в контактных слоях относительно невысока, скорость диффузии практически равна нулю и износ определяется абразивными и адгезионными процессами. При повышении температуры в зоне контакта до 900—950 °С скорость диффузии возрастает и износ определяется процессами диффузии. Очевидно, что диффузионному износу подвержены инструменты, материал рабочей части которых сохраняет режущие свойства при таких высоких температурах (твердый сплав, мине-ралокерамика, сверхтвердые материалы). Износ инструмента по задней поверхности в зависимости от времени резания характеризуется кривыми, приведенными на рис. 1.5, б, где Zi3 —ширина изношенной контактной площадки на задней поверхности. На кривой выделяют три зоны: 1 —зону приработки; 2 —зону нормального износа и 3 — зону катастрофического износа. Зависи-
vf<v2<vs
V,<V2< Vj.
Рис. 1.5. Зависимости износа резца от времени резания
19
мость стойкости T от скорости V на участке нормального износа может быть выражена формулой
V = CJT",
где Cv — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, режимов резания, геометрии инструмента; т —показатель относительной стойкости.
В двойных логарифмических координатах она выражается прямолинейной зависимостью.
Причинами износа инструмента по задней поверхности при относительно невысоких температурах являются абразивный износ, а при повышенных температурах в контактной зоне—диффузионные процессы на поверхности резания. Последние имеют место у твердосплавного инструмента, инструмента из минерало-керамики и сверхтвердых материалов. Кривая износа ha—% может быть использована для прогнозирования износа при испытаниях инструмента; пример такого прогнозирования будет рассмотрен ниже.
Кроме износа в процессе резания на поверхностях инструмента наблюдаются выкрашивание, сколы, местные сколы [б], пластическое деформирование и разрушение режущей части. Выкрашивание и сколы режущих кромок —следствие зарождения, развития трещин и хрупкого разрушения кромок обычно имеют место у твердосплавного инструмента, инструмента из минералокера-мйки и сверхтвердых материалов. Выкрашивание происходит даже при малых толщинах среза, при низких и средних скоростях резания и в малой степени зависит от формы режущей части инструмента, а скалывание — при предельных толщинах среза. К хрупкому разрушению относятся также местные сколы вдоль задней поверхности, захватывающие участки передней поверхности в пределах зоны ее контакта со стружкой. Они наступают при относительно высоких скоростях резания и подачах на зуб, значительно меньших предельных подач и наблюдаются в основном при фрезеровании. Выкрашивание — внутриконтактный вид разрушения — сводится к отделению мелких частиц инструментального материала, проявляется в виде изломов и вырывов различной глубины на передней и задней поверхностях и связано с поверхностными дефектами, неоднородностью структуры, остаточными напряжениями инструментального материала.
