Методы исследования износа режущих инструментов
1.
Микрометрический метод. Измеряют
линейные величины износа (по задней
поверхности
,
)
с помощью лупы Бринелля или на
инструментальном микроскопе. Метод
простой и распространенный. Его недостаток
– измеряются только линейные размеры,
а они не определяют физическую сущность
износа.
2. Метод взвешивания. Определяет износ – весовым способом, т.е. инструмент взвешивают до и после обработки. Не дает большую точность, не всегда применим.
3. Метод радиоактивных изотопов (1910 г.) режущую пластинку облучают в урановом реакторе, получают изотопы вольфрама. Облученную пластинку прикрепляют к резцу и сходящая стружка увлекает за собой изотопы. Затем счетчиком импульсов определяют объемную величину износа.
Ранее было сказано, что наибольшее влияние на износ, а значит и на стойкость инструмента оказывает температура в зоне резания. А она в большей степени зависит от скорости резания. Таким образом, стойкость инструмента в основном зависит от скорости резания.
Размерный износ инструмента
Превалирующий износ по задней поверхности обычно наблюдается при обработке сталей с малой толщиной среза (не более 0,15 мм) и низкими скоростями резания, а также при обработке чугуна. Объясняется это тем, что:
при малых толщинах среза радиус округления режущего лезвия соизмерим с толщиной среза;
при тонкой стружке возрастает относительное значение упругой деформации поверхностного слоя;
путь трения по задней поверхности больше, чем по передней (из-за наличия усадки стружки).
Преимущественное затупление по задней поверхности наблюдается при работе протяжками, метчиками, зуборезными долбяками, фасонными резцами, т.к. перечисленные инструменты работают на низких скоростях резания и при малых толщинах среза.
Преимущественный износ по передней поверхности наблюдается в случае большого удельного давления на контактной площадке, когда возникает высокая температура. Эти условия возникают при обработке стали без охлаждения с высокими скоростями резания и большими толщинами среза (а>0,5мм). При обработке сталей без охлаждения быстрорежущие резцы изнашиваются в основном по передней поверхности, а при работе с охлаждением износ происходит как по передней, так и по задней поверхностям.
Износ резцов по передней поверхности происходит следующим образом. В процессе резания ширина Вл и глубина лунки Нл постепенно увеличиваются. При этом ширина лунки растет быстрее в сторону, противоположную режущему лезвию резца. Кривизна лунки постепенно уменьшается, а площадка износа увеличивается и, когда ширина перемычки достигнет нуля, наступает полный, или катастрофический, износ инструмента.
На практике чаще всего наблюдается одновременный износ инструмента по задней и передней поверхностям. Он является наиболее общим видом износа. Кроме этого, происходит округление режущего лезвия инструмента. Таким образом, в зависимости от скорости резания, толщины среза и других факторов изменяется характер износа режущих инструментов.
Основной мерой величины износа для большинства инструментов в производственных условиях является ширина изношенной площадки по задней поверхности зуба hз, а для инструментов с преобладающим износом по передней поверхности — глубина Hл и ширина лунки Вл. При экспериментальном изучении износа зубьев инструментов Нл и Вл измеряют с помощью луп или специальных микроскопов с точностью до 0,02...0,05 мм. Для измерения глубины лунки пользуются индикатором. Эти измерения называются микрометрическими. В производственных условиях иногда ограничиваются величиной hз, определяемой с точностью до 0,1 мм.
Графическое изображение закономерности нарастания величины износа (рис. 4.3 и 4.4) за время работы инструмента называется кривой износа.
Рис. 4.3. Характер изменения износа инструмента из БРС за время его работы.
I – зона приработки, II – зона нормального износа, III - зона лавинного (катастрофического износа).
Рис. 4.4. Характер изменения износа инструмента из ТС за время его работы:
II – зона нормального износа, III - зона лавинного (катастрофического износа)
В общем случае на кривой износа можно выделить три участка: 1 — период приработки, или начального износа, продолжительностью всего несколько минут. На этом участке наблюдается ускоренный износ, являющийся следствием истирания выступающих участков исходных неровностей на заточенной поверхности инструмента; 2 — период нормального износа. Он начинается с того момента, когда величина шероховатости становится небольшой. При этом износ постепенно увеличивается приблизительно пропорционально времени работы инструмента. Это наиболее продолжительный период работы; 3 — период быстрого (катастрофического) износа, сопровождающегося выкрашиванием и даже поломками инструмента. Этот вид износа недопустим для нормальной работы инструмента.