Вплив на зношування умов різання

При різанні крихких матеріалів (чавун, бронза) різці зношуються в основному по задній поверхні незалежно від матеріалу різця. Це пояснюється тим, що сипуча стружка надлому має малу дію стирання на передню поверхню різця, тоді як його задні поверхні знаходяться з заготовкою в постійному контакті. І лише при високих швидкостях різання спостерігається знос і по передній поверхні. Внаслідок великої дії стирання чавуна різець вийде із ладу при більш низькій температурі різання в порівнянні з температурою різання під час оброблення сталі.

При різанні пластичних металів знос різця буде протікати більш складно. На малій швидкості різання, коли наріст відсутній, зношується в основному задня поверхня. Це пояснюється тим, що швидкість тертя по задній поверхні буде більшою в порівнянні із швидкістю тертя стружки по передній поверхні (із-за усадки стружки). Однак при товстих стружках, коли тиск на передню поверхню більший, утворюється лунка.

При швидкостях різання, коли наріст стійкий, він може дещо захищати задню поверхню від зносу, а тому при товстих стружках і відсутності МОР знос в основному буде протікати по передній поверхні різця (за наростом). По мірі збільшення ширини лунки і зменшення опорної площадки під наростом наріст зменшується настільки, що перестає захищати задню поверхню і вона починає зношуватись. При тонких стружках і з використанням МОР утворення наросту погіршується, а тому знос в цій зоні швидкостей буде проходити і по задній поверхні.

На високих швидкостях різання, починаючи з яких наріст відсутній, (a < 0,1 мм) знос протікає більше по задній поверхні. При товстих стружках – по передній. Це пояснюється тим, що при товстих стружках поряд з великим тиском на передню поверхню температура на ній вища, чим на задній.

Розглянутий характер зносу при обробленні сталі різцями із швидкорізальної сталі зберігається в основному і для твердосплавних різців. Однак внаслідок крихкості твердих сплавів знос по задній поверхні у них більший, чим по передній; особливо це відноситься до оброблення на малих швидкостях різання, коли знос по лунці майже відсутній. Наріст для твердосплавних різців не є захисним фактором від зносу, і може, навпаки, стати причиною руйнування різальної кромки, тому що руйнування наросту може супроводжуватись підсиленим викришуванням твердого сплаву. На знос твердосплавних різців впливає і вид оброблюваного металу; сплави групи ТК менше зношуються при обробці сталі і більше при обробці чавуна.

Мінералокерамічні різці зношується в основному по задній поверхні.

На знос різця сильно впливає шорсткість поверхонь заточування різця. Чим менша шорсткість передньої і задньої поверхонь різця, тим менше тертя між контактуючими поверхнями, тим менше знос.

При збільшенні кута різання δ знос по передній поверхні збільшується тому, що збільшуються сили різання.

Чим більше радіус округлення різальної кромки ρ, тим більший знос по задній поверхні, особливо при малих товщинах зрізу, коли вплив ρ на деформацію зрізу і сили різання більш інтенсивний.

Використання МОР зменшує знос різця, особливо по передній поверхні, що пояснюється полегшенням утворення стружки, зменшенням сил тертя на поверхнях ковзання і зменшенням температури нагрівання інструменту.

Величина зношування може бути визначена за допомогою емпіричних формул, які описують зв’язок між величиною зносу і режимами різання для періоду нормального зношування інструмента

h_з = C_h T^p V^m sⁿ t^q.

В цій формулі m > n > q, тобто на величину зносу найбільш впливає швидкість різання, потім подача і найменше глибина різання. Із цього маємо, що інтенсивність впливу параметрів режиму різання на величину зношування така ж, як і на температуру різання.

11.1.5 Критерії зносу інструмента

Знос інструмента впливає на сили різання (тертя на задній поверхні збільшується), температуру різання, параметри шорсткості обробленої поверхні, точність оброблення, вібрації. Тому необхідно встановити критерії, за допомогою яких можливо визначити час, після якого різець необхідно переточити.

Існує декілька критеріїв зносу різців.

Критерій блискучої смужки. Різець вважається зношеним і його необхідно переточити, коли при обробці сталі на поверхні різання появиться блискуча смужка (рис. 11.5), а при обробці чавуна – темні плями. В даний момент окремі точки різальної кромки вже починають викришуватись, в цих місцях різець зминає поверхню різання і як би полірує її. Поява блискучої смужки відповідає початку третього періоду зносу.

Рисунок 11.5 – Блискуча смужка на поверхні різання

При роботі твердосплавними різцями смужку і плями помітити важко.

Силовий критерій (критерій Шлезінгера). Різець вважається затупленим, коли починається різке збільшення сил, особливо P_у і P_х. Недолік методу – необхідність мати на верстаті спеціальні прилади для вимірювання сил.

Критерій оптимального зносу. Оптимальним зносом вважається такий знос, при якому загальний термін служби інструменту виходить найбільшим. Загальний термін служби інструменту М визначається як здобуток кількості переточувань k, яку дозволяє розмір пластини при даній величині зносу, на час роботи Т, за який цей знос утворився, тобто

М = kТ.

Кількість переточувань, яку дозволяє розмір пластини, при її зносі по передній поверхні (рис. 6.6, а)

,

де С – товщина пластини, мм;

h_л –глибина лунки, мм;

Δ – допуск на заточування. Δ = 0,1-0,2 мм.

Кількість переточувань, яку допускає розмір пластини при зносі по задній поверхні (рис. 11.6, б), визначається через знос в напрямку передньої поверхні p:

p = a/ cos γ; a = h_з tg α,

тоді

p = h_з tg α/ cos γ.

Звідси

,

де B – довжина пластини, мм.

Рисунок 11.6 – Розрахункові схеми для визначення кількості переточувань

Залежність загального терміну роботи різця від величини допустимого зносу по задній поверхні має вигляд (рис. 11.7)

Рисунок 11.7 – Вплив величини зносу на загальний термін

роботи інструменту

Критерій оптимального зносу використовується в дослідницьких роботах по визначенню різальних властивостей інструменту, призначеного для чорнових і напівчистових робіт. Він може використовуватися і в виробничих умовах для інструменту, призначеного для оброблення деталей масового виробництва, а також інструменту дорогого і складного в виготовленні.

До недоліків цього критерію відноситься необхідність доведення різця при дослідженнях до значного зносу.

Технологічний критерій. Цей критерій використовують до інструменту, який призначений для чистового оброблення. Його сутність полягає в тому, що інструмент вважається зношеним, коли оброблена поверхня перестає відповідати технічним умовам (рис. 11.8).

Рисунок 6.8 – Схема, яка пояснює сутність технологічного критерію

Із розглянутих критеріїв найбільше розповсюдження здобули критерій оптимального зносу і технологічний критерій.

Для токарних прохідних і підрізних різців з пластинками із твердих сплавів рекомендуються в якості критеріїв наступні величини зносу по задній поверхні:

а) при чорновій обробці сталей h_з = 1,0-1,4 мм, при чистовій – 0,4-0,6 мм;

б) при чорновій обробці чавуна h_з = 0,8-1,0 мм, чистовій – 0,6-0,8;

в) для відрізних різців h_з = 0,8-1,0 мм.

Для оцінювання якості різального інструменту використовуються і інші критерії: величина відносного зносу (відношення величини зносу по задній поверхні або радіального зносу до довжини шляху різання або до площі обробленої поверхні); величина інтенсивності зносу, яка виражена в мм³ або мг зношеної маси інструмента за 1 метр шляху різання або на 1 см² обробленої поверхні.