Механический износ.

Мельчайшие сколы, прижоги, микротрещины на рабочих поверхностях инструмента и на режущих лезвиях являются концентраторами напряжений. В процессе резания возникают высокие механические и тепловые нагрузки, которые способствуют разрушению инструментального материала. Внешне это проявляется в выкрашивании на отдельных участках и округлении режущих лезвий.

Наиболее ярко такой вид износа проявляется при обработке вязких и прочных материалов с невысокими скоростями резания инструментами, оснащенными твердым сплавом и минералокерамикой.

6.Окислительный износ.

На контактирующих поверхностях стружки, инструмента, детали в процессе резания адсорбируется кислород воздуха. Диффундируя в пластически деформированные слои металла, кислород образует с ними твёрдые растворы и химические соединения. В результате этого на трущихся поверхностях образуются защитные плёнки окислов, физико-механические свойства которых определяют темп и характер износа.

В процессе резания под воздействием сил и температур, твёрдых составляющих обрабатываемых материалов нарушается сплошность плёнок на отдельных участках, где в результате наблюдается непосредственный (чистый) контакт между материалами.

Так как плёнки окислов имеют, как правило, меньшую прочность по сравнению с основным материалом, то темп износа определяется скоростью образования и разрушения этих плёнок. В этом смысле и употребляется термин «окислительный износ».

Добавление в СОЖ Р, S, Cℓ способствует образованию более прочных окисных плёнок, что уменьшает интенсивность изнашивания инструментов.

Технологический (размерный) износ – это такие условия обработки, при которых размеры и шероховатость поверхности соответствуют техническим условиям на деталь.

Рисунок. Виды износа W при различных скоростях резания V_c. SANDVIK:1-абразивное изнашивание; 2-диффузионное изнашивание; 3-окислительное изнашивание;4-адгезионное изнашивание.

Критерии износа: признаки, по которым инструмент считается затупленным, предельная величина износа называются критерием износа или критерием затупления. В зависимости от условий обработки используются различные критерии затупления:

1. Критерий блестящей полоски.

2. Силовой критерий.

3. Технологический критерий (размер, шероховатость поверхности), при чистовой обработке.

4. Радиальный износ (соответственно используется размерная стойкость).

5. Акустический и др.

Если по характеру операции к шероховатости поверхности и точности размеров не предъявляются особые требования, то доводить износ следует до такой величины, при которой общий срок службы инструмента будет наибольшим. Такой износ называется оптимальным или наивыгоднейшим.

Общий срок службы инструмента рассчитывается по формуле:

ΣΤ = Τ· (К + 1),

где ΣΤ – суммарная стойкость или общий срок службы инструмента,

К – количество переточек.

Стойкость Τ инструмента и скорость резания, допускаемая инструментом V_т

Рисунок. Зависимость стойкости инструмента от скорости резания для различных обрабатываемых и материалов инструмента: 1.Чугун, углеродистые, легированные стали – инструмент из быстрорежущей стали; 2.Углеродистые, легированные, жаропрочные стали – инструмент с твердым сплавом.

Рис. Зависимость стойкости инструмента от скорости резания: сталь 40Х, ВК8, t = 1мм;

s = 0,1 мм/об (а); схема влияния скорости резания на линейный износ и стойкость инструмента, обработка стали твердосплавным инструментом (б).

По В.Ф. Боброву немонотонный характер кривых T= f(V) связан с относительным изменением износа инструмента.

Поправочные коэффициенты k₁, k_{2 …} учитывают материал инструмента, его геометрические параметры, жесткость системы СПИД, применение СОЖ, способ крепления заготовки и др.

При неизменном обрабатываемом материале интенсивность изнашивания инструментов меняется при различных режимах резания потому, что при этом меняется температура резания.

При снятии слоя металла с заданной площадью поперечного сечения среза стойкость инструмента тем выше, чем меньше толщина среза и больше ширина среза.

Рисунок. Зависимость стойкости инструмента от скорости резания: резец-Т15К6; сталь 45;

T = 2 мм; s = 0,63 мм/об.

V = c_v / T^m

τ _общ = τ_маш + τ_всп + τ_см + τ_отд.

τ_{маш =} (ℓ / n· s) × (Δ / t);

n = 1000v /πd;

Δ – припуск на обработку.

Показатель относительной стойкости инструмента – m

Чем тяжелее условия работы инструмента в отношении высоких температур и сильного истирания обрабатываемого материала, тем хуже инструмент сопротивляется износу, тем меньше m. Например, при обработке сталей и чугунов твёрдым сплавом m=1/3…1/5.

Y_v, X_v – также как и m, изменяются при различных условиях обработки:

Y_v – увеличивается при увеличении абсолютных значений толщин среза, но уменьшается с увеличением отношения a/b (S/t).

X_v – увеличивается при больших абсолютных значениях a и b (S и t), но уменьшается с увеличением отношения b/a (t/S).

Как правило, Y_v>X_v. Это связано с тем, что при увеличении толщины среза, a(S), более резко увеличивается скорость резания при определённой Т вследствие более сильного влияния температуры в зоне резания на износ инструмента при увеличении a.

Для материалов одной партии для расчета V_т возможно использовать для ориентировочных расчетов зависимости

соответственно для сталей и чугунов, но при этом необходимо учитывать структуруметаллов (ферритная, перлитная и др.), поскольку при близких значениях по σ_b и HB ошибка по V_т может составить до 150…200%.

Рисунок. Схема влияния стойкости инструмента на себестоимость С и производительность обработки П.

Стойкости, соответствующие наибольшей сменной производительности, называются стойкостями наибольшей производительности T_пр, а соответствующие им режимы резания – режимами наибольшей производительности.

Стойкости, при которых обеспечивается наименьшая себестоимость обработки, называются стойкостями наименьшей себестоимости обработки Т_ст или экономической стойкостью.

T_пр = (μ – 1)· t_см;

Т_ст = (μ – 1)· (t_см + S / E).

S – затраты на изготовление и эксплуатацию инструмента,

E - зарплата и затраты по станку.

Дата добавления: 2015-07-26