Проникновение внешней среды на поверхности контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом

Проявление благотворного влияния технологических сред на процесс реза­ния и изнашивания режущего инструмента возможно лишь при условии про­никновения их на поверхности контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом. При низких скоро­стях резания контакт режущего инструмента и обрабатываемого материала не сплошной и вся зона его испещрена мельчайшими порами - капиллярами раз­мером от долей микрометра до нескольких их десятков. Периодическое тормо­жение и остановка отдельных объемов срезаемого слоя металла на поверхности инструмента вызывают образование вакуумных полостей, способствующих проникновению смазочной жидкости или иной технологической среды в зону резания и образованию смазочных слоев на поверхностях контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом.

Изучая микрофотографию корня стружки видно, что отдельные элементы типич­ной стружки скалывания разделены между собой капиллярами, насквозь прони­зывающими стружку на всю ее толщину, с прирезцовой стороны стружки рядом с каждым элементом видны вакуумные полости, ширина которых составляет примерно третью - четвертую часть ширины основания элемента стружки. При образова­нии сливной стружки отдельные элементы ее слабо различимы, но капилляры в ней видны достаточно четко. Вакуумные по­лости образуются также в результате частичного разрушения нароста.

Между основа­нием нароста, в передней его части, и обрабатываемым материалом образуется вакуумная полость в результате отрыва или раз­рушении части вершины нароста сходящей по нему стружкой, которые образуются в процессе резания и, естественно, заполняются окружающей зону резания технологической средой. Среда таким путем поступает на поверхность контакта инструмента с обрабатываемым материалом.

Кроме того, имеющие место при резании металлов низкочастотные колебания заготовки не совпадают по фазе с высокочастотными колебаниями инструмента, в результате чего поверхность контакта его с обрабатываемым материалом периодически становится открытой для проникновения внешней среды на поверхности кон­такта режущего инструмента с обрабатываемым материалом. В результате этого в разные мо­менты времени плотность контакта инструмента с обрабатываемым материалом различна и достаточно велика вероятность полного нарушения контакта и обра­зования открытых каналов для проникновения в них окружающей среды и обра­зования смазочных слоев. Хотя механизм проникновения технологических сред в зону резания до на­стоящего времени остается предметом обсуждения, установленным является тот факт, что СОЖ и другие среды, несмотря на громадные давления, проникают на поверхности контакта и существенно влияют на процесс резания и изнашивания режущего инструмента, Поскольку температура в зоне резания почти всегда выше 100 ⁰С, жидкость попадает на поверхности контакта не в обычном своем агрегатном состоянии, а в виде паров и отдельных частиц - молекул, их радика­лов или ионов.

Путем применения СОЖ можно существенно повысить экономичность ме­ханической обработки. В некоторых случаях применение эффективной техноло­гической среды является единственным техническим средством, обеспечиваю­щим возможность нормального резания. Решение вопросов применения СОЖ и других сред при резании металлов осуществляется двумя путями: синтезирова­нием эффективных смазочно-охлаждающих жидкостей и разработкой новых способов подачи их в зону резания, путем создания новых технологических сред.

Эффективность какой-либо технологической среды может оцениваться ко­эффициентом увеличения стойкости инструмента К_Т, представляющим собой отношение стойкости режущего инструмента Т_тс., при применении какой-то технологической среды или выбранного какого-то способа ее подачи, к стойко­сти режущего инструмента на той же технологической операции и при том же режиме резания, в среде атмосферного воздуха Т_возд.

(10.1)

Здесь видно, что чем эффективнее среда или метод ее подачи, тем больше значение этого коэффициента.

Применение СОЖ обычно обеспечивает увеличение стойкости режущего инструмента в 1,5…2,0 раза. Соответственно этому и коэффициент увеличения стойкости имеет значения К_Т = 1,5…2,0 в зависимости от химического состава, смазочно-охлаждающей жидкости и способа ее подачи в зону резания.