Зношування і стійкість різального інструмента - студопедія

Зношування - процес руйнування поверхні твердого тіла при впливі на нього іншого твердого тіла і (або) зовнішнього середовища.

Знос - результат зношування, що оцінюється в умовних одиницях (наприклад, довжини, об'єму, маси і т.п.)

Зношування ріжучого інструменту відбувається в результаті тертя стружки об передню поверхню леза інструменту і задніх поверхонь леза об поверхню заготовки.

Механізм зношування дуже складний, і при зношуванні мають місце різні процеси, що зумовлюють руйнування поверхні. Відповідно розрізняють наступні види зношування інструменту:

Абразивне зношування. Відбувається в результаті дряпання і мікрорізання окремих ділянок поверхні інструменту твердими включеннями вашому виробу матеріалі, а так само частинками періодично руйнується наросту.

Адгезионное зношування. Відбувається в результаті дії сил молекулярного зчеплення (адгезії), який проявляється в злипанні або схоплюванні (утворення містків зварювання) поверхневих шарів ріжучого інструменту з оброблюваним матеріалом. Частинки матеріалу вириваються з поверхні інструменту і несуться зі стружкою.

Дифузійне зношування. Відбувається в результаті дифузійного розчинення інструментального матеріалу в оброблюваному. Взаємною диффузионному розчиненню металу інструменту і заготовки сприяє висока температура, великі пластичні деформації і схоплювання в контакті. При цьому відбувається дифузія окремих елементів (вуглецю, кобальту, титану, вольфраму і т.п.), що входять до складу інструментального матеріалу. Найбільш інтенсивно диффузионное зношування йде при високих швидкостях різання, коли темпеартура перевищує 800 ... 850 о С.

Окислювальне зношування. Відбувається внаслідок корозії металів в умовах активного охолодження зони різання і газонасичення; при цьому на поверхні утворюється оксидна плівка, яка видаляється при дряпанні про заготівлю і стружку, матеріал знову окислюється і оксидна плівка видаляється при механічному впливі, і процес повторюється знову.

В умовах різання зазначені види зношування відбуваються спільно і впливають один на інший. Питома вага кожного з цих видів залежить від властивостей контактуючих матеріалів і умов взаємодії (швидкості різання і т.п.). При різанні в умовах сухого і напівсухого тертя переважає абразивне зношування інструменту.

Види зносу інструменту показані на ріс.4.15. На передній поверхні токарного різця може утворюватися лунка шириною b і глибиною Hл. а на головній задній поверхні - стрічка шириною hз. Залежно від умов обробки і властивостей матеріалу може переважати знос по передній або по задній поверхнях. У різців з швидкорізальної сталі при зрізанні тонкої стружки (а ≤ 0,15 мм) переважає знос по головній задній поверхні (див. Ріс.4.15, а), а при товщині шару, що зрізається а ≥ 0,5 мм на великих швидкостях різання - знос по передній поверхні (див. ріс.4.15, в); при середніх швидкостях різання і товщині 0,15 <а <0,5 мм происходит одновременный износ передней и главной задней поверхностей (см. рис.4.15, б), в этом случае на передней поверхности может образовываться перемычка. Для инструментов с пластинками из твердых сплавов характерен износ по главной задней поверхности. При обработке заготовок на настроенных станках износ инструментов приводит к разбросу размеров обработанных поверхностей заготовок, что снижает качество сборки изделий при условии соблюдения взаимозаменяемости деталей.

Ріс.4.15. Основні види зносу ріжучого інструменту: по задній поверхні (а), по задній і передній поверхнях (б), по передній поверхні (в).

Кінетична крива зношування інструменту показана на рис.4.16. Гранично допустима величина зносу, при якій інструмент втрачає нормальну працездатність, називається критерієм затуплення. За критерій затуплення зазвичай приймають певну величину зносу задньої поверхні інструмента hз. так як зі збільшенням зносу задньої поверхні зростають сили різання і температура різання, зростає робота тертя, збільшується шорсткість обробленої поверхні. Криву зношування можна розбити на три періоди: I - приробітку; II - нормального (сталого) зношування і III - катастрофічного зношування.

Обробку різанням, очевидно, треба припинити в точці В, в якій знос відповідає критерію затуплення інструменту. Для відновлення відповідної геометричної форми леза інструмент заточують повторно.

Рис.4.16. Кінетична крива зношування інструменту.

Стійкість інструменту Тс - час його роботи між переточуваннями при певному режимі різання (тобто час до досягнення зносом критерію затуплення).

Стійкість інструменту залежить від матеріалів інструменту і заготовки, а також параметрів режиму різання. Найбільший вплив на стійкість інструменту надає швидкість різання, при цьому

де сonst - постійна, що залежить від умов обробки і матеріалу заготовки і різця, n - показник ступеня, рівний 3 ... 10.

Стійкість дуже впливає на продуктивність праці П. витрати на виготовлення і експлуатацію інструменту І і собівартість обробки С (ріс.4.17).

Стійкість вибирають зазвичай такий, щоб собівартість обробки була мінімальною (Тс = Тсеб). Однак в ряді випадків вигідно працювати при Тс = ТП. тобто при максимальній П. При роботі верстатів-автоматів для забезпечення безперебійної роботи автоматичних ліній доцільно працювати при мінімальній V різання, тобто при Тс = ТІ.

Ріс.4.17. Залежність продуктивності, собівартості обробки і витрат

на виготовлення інструменту.

Рекомендовані значення стійкості:

· Для різців з швидкорізальної сталі Тс = 30 ... 60 хв;

· Для різців з твердим сплавом Тс = 45 ... 90 хв;

· Для Мінералокераміческіе різців Тс = 30 ... 40 хв;

· Для різьбових і фасонних різців Тс = 120 хв.