4. Обоснование допустимых критериев износа инструмента.

В процессе эксплуатации режущего инструмента на передней поверхности образуется лунка, а на задних поверхностях площадка. Лунка образуется в результате трения о переднюю поверхность сходящей по ней стружки. Площадка является следствием трения задних поверхностей резца о заготовку.

Количественно износ по передней и задней поверхностям происходит по зависимости, приведенной на рис. 26

З а время работы инструмента возрастание износа происходит неравномерно. Для приведенной зависимости характерны три периода: I – период приработки, II – период нормального изнашивания, III – период катастрофического изнашивания. В течение всего времени происходит возрастание площадки износа. Это сопровождается ростом температур и механических напряжений на контактных поверхностях. В период III значения этих температур и напряжений превышают критические значения для конкретного инструментального материала. Следствием этого является резкое повышение скорости (интенсивности) изнашивания инструмента. Продолжение работы инструмента в период III может привести к разрушению инструмента.

Износ режущего инструмента включает следующие меха­низмы: абразивный, адгезионный (молекулярный), диффузионный, окислительный, тепловой.

Абразивный износ происходит в результате царапания ма­териала инструмента твердыми структурными составляющими об­рабатываемого металла (этому способствует наличие окалины и литейной корки на заготовке).

Адгезионный (молекулярный) происходит путем вырывания частиц на передней поверхности инструмента вследствие схваты­вания контактных поверхностей стружки и резца. Процесс протека­ет на молекулярном уровне.

Диффузионный износ происходит в результате растворения материала инструмента в обрабатываемом материале. Процесс протекает на атомном уровне. При этом происходит диффузия не молекул химического соединения, а атомов отдельных элементов (например, С, W, Ti, Co и др.) В частности, диффузия углерода мате­риала инструмента в обрабатываемый материал приводит к обезуг­лероживанию рабочих поверхностей инструмента и этим ускоряет износ. Диффузионный износ наблюдается при высоких скоростях ре­зания, когда температура резания превышает 900-1000°С.

Окислительный износ происходит в результате окисления рабочей поверхности инструмента. Прочность окислов, как прави­ло, ниже прочности основного материала инструмента, что спо­собствует его поверхностному разрушению при взаимодействии с обрабатываемым материалом.

Тепловой износ является следствием повторяющихся воздей­ствий нагрева и охлаждения инструмента. Образующиеся при этом термические напряжения вызывают образование мелких трещин на поверхности инструмента, которые облегчают разрушение его по­верхности при взаимодействии со стружкой или поверхностью дета­ли. Тепловой износ характерен для прерывистого процесса резания.

Н а рис. 24 показаны тенденции развития изнашивания пла­стины из твердого сплава при непрерывном процессе резания.

За критерий износа обычно принимают размер площадки из­носа по задней поверхности инструмента.

На практике используют следующие критерии:

- силовой;

- экономический;

- критерий блестящей полоски;

- критерий появления вибрации в технолог. системе;

- критерий цветов побежалости;

- критерий появления искрения;

- критерий увеличения шероховатости обработанной поверхности.