6.2.4. Спрацювання і стійкість різальних інструментів

Спрацювання — це поступове руйнування поверхонь інстру­мента, що контактують зі стружкою й заготовкою і перебува­ють під дією високого тиску, тертя та температури. Розрізня­ють декілька механізмів спрацювання різальних інструментів: абразивне; адгезійне; дифузійне; теплове (оксидувальне).

Абразивне спрацювання відбувається внаслідок дряпання поверхні інструмента твердими частинками оброблюваного ма­теріалу (карбідами, оксидами, зернами піску, який є на поверхні виливків).

Адгезійне спрацювання тісно пов'язане з утворенням нарос­ту та подальшим його руйнуванням, коли разом з наростом відо­кремлюються і виносяться стружкою частинки матеріалу різаль­ного інструмента.

Дифузійне спрацювання спричинене взаємною дифузією мате­ріалу заготовки й інструмента, внаслідок чого інструмент част­ково втрачає вуглець і легувальні елементи, що призводить до зниження його твердості, а відповідно й зносостійкості. Зростан­ня температури в зоні різання підсилює дифузійне спрацювання.

Рис. 6.2.4. Види спрацювання різців:

переважно по задній поверхні (а); переважно по передній поверхні (б); змішане (в);

/ь — висота смужки спрацювання; Л» — глибина і В — ширина спрацювання;

/ — ширина фаски

Теплове спрацювання відбувається внаслідок утворення на поверхні інструмента оксидів, які мають підвищену крихкість і схильність до руйнування. Зруйновані оксиди виносяться стружкою. Інтенсивність теплового спрацювання залежить від температури й хімічного складу матеріалу інструмента. Особли­во активно теплове спрацювання відбувається, коли темпера­тура перевищує 700...800 °С. Для інструментальних і швидко­різальних сталей теплове спрацювання незначне і ним можна знехтувати.

Окрім перелічених вище механізмів спрацювання виника­ють також пошкодження різального вістря у вигляді сколів, зумовлених механічними й тепловими перевантаженнями. Такі сколи можна спостерігати в інструментах з підвищеною крих­кістю (тверді сплави, керамічні матеріали).

Під час обробки металів різанням виявляються такі види спрацювання:

• переважно по задній поверхні (рис. 6.2.4, а);

• переважно по передній поверхні (рис. 6.2.4, б);

• по передній і задній поверхнях — змішаний вид (рис. 6.2.4, в). Спрацювання по задній поверхні характеризується висотою

утвореної плоскої смужки п₃ і виявляється у випадку обробки крихких матеріалів, а також пластичних матеріалів, якщо тов­щина зрізуваного шару а не перевищує 0,1 мм.

Спрацювання по передній поверхні характеризується глиби­ною h_n і шириною В заглибини й відбувається під час обробки пластичних металів за великих швидкостей різання й значної товщини зрізуваного шару а > 0,5 мм.

Змішаний вид спрацювання спостерігається під час обробки пластичних металів із середніми швидкостями різання, якщо товщина зрізу а = 0,1...0,5 мм.

Кількісний вираз допустимого значення спрацювання нази­вається критерієм затуплення інструмента. У випадку спра­цювання по задній поверхні інструмента, а також, якщо вид спрацювання змішаний, критерієм затуплення служить величи­на Л₃ . Для токарних різців із швидкорізальної сталі допустиме значення спрацювання Л, = 1.5...2 мм, для різців з пластинка­ми з твердого сплаву Л_а =0,8... 1 мм, для різців з пластинками з інструментального керамічного матеріалу h₆ = 0,5, ... 0,8 мм.

У разі спрацювання по передній поверхні критерієм затуп­лення є розміри заглибини (Л„ і В) та значення /.

Допустимому значенню затуплення інструмента відповідає період його стійкості.

Періодом стійкості Т різального інструмента називається час неперервної його роботи в хвилинах до моменту допустимо­го затуплення при певному режимі різання. Період стійкості токарних різців перебуває в межах від ЗО до 90 хв. Він зале­жить від властивостей матеріалу інструмента та заготовки, ре­жиму різання, геометрії інструмента й умов обробки. Найбіль­ший вплив на стійкість має швидкість різання.