11.1. Зовнішні ознаки зношування, лінійний та масовий показник зношування інструмента

Різання проходить при високих контактних навантаженнях на поверхні інструменту що перевищують σ_Т матеріалу заготовки і супроводжується значною пластичною деформацією матеріалу що зрізується. Це призводить до неминучого зношування поверхонь інструменту рис 11.3.

а – знос по передній поверхні; б - знос по задній поверхні; в – одночасний знос по передній і по задній поверхні; г – пластична деформація ріжучого клину.

Рисунок - 11.3 Характер зносу ріжучого клину.

Механізм зношування вміщує майже всі види зношування:

- складова нормального зношування має місце у всіх випадках;

- абразивне зношування має місце при обробці матеріалів з великим змістом твердої фази або при обробці поверхонь ливарних заготовок;

- схоплювання I роду має місце при обробці в режимах І зони наростоутворення;

- схоплювання II роду спостерігається при високих швидкостях та температурах;

- фретінг-процесс свідчить про високі вібрації при точінні;

- контактна утома виявляється при надкритичній кількості теплозмін при режимах що викликають великі швидкості охолодження та забезпечують занадто великий в часі термін стійкості інструменту.

Здатність протистояти зношуванню визначається як стійкість різального інструменту.

11.2. Фізична природа зношування і причини зношування:

- абразивна дія оброблюваного матеріалу;

- адгезійна взаємодія між інструментальним матеріалом та матеріалом заготовки;

- дифузійне розчинення інструментального матеріалу;

- кисневе зношування.

11.3. Закономірності зростання зношування за час роботи інструмента

11.4. Критерії зношування:

- критерій оптимального зношування;

- критерій технологічного зношування;

- критерій зношування за найвищою продуктивністю.

Якщо представити зношування задньої й передньої поверхонь леза від тривалості ф або від довжини L шляхи в напрямку результуючого руху різання, то можна бачити, що в початковий період різання на відрізку 0-1 кривій h_3max крива зношування опукла (мал.1). На наступному відрізку 1-2 вона практично являє собою похилу пряму. На кінцевому відрізку 2-3 крива ввігнута. Такий вид кривої зношування h_3max (ф) дає підставу вважати, що при роботі різця існує три періоди з різною інтенсивністю зношування. Свіжо загострений різець спочатку зношується з дуже великою інтенсивністю, що потім швидко зменшується. Цей період називається періодом приробки. У цей час зношуванню піддається поверхневий шар інструмента, що одержав структурні ушкодження при заточенні. Ділянка 1-2 відповідає сталому процесу зношування. На кінцевій ділянці 2-3 інтенсивність зношування знову сильно зростає.

Рис. 1

Це викликано збільшенням роботи сил тертя на зношених контактних поверхнях леза, підвищенням температури на них і пов'язаними із цим структурними змінами в прикордонних шарах інструмента, що контактують із обробним матеріалом. На кривої зношеної маси задньої поверхні крапок перегину немає: відбувається монотонне зростання зношеної маси m₃ протягом усього часу різання, тобто в міру росту контактної площадки на задній поверхні леза одночасно прискорюються процес зношування й збільшення маси продуктів зношування. Залежність m₃ (ф) більш об'єктивно відбиває ті фізичні явища, які лежать в основі процесу зношування інструментального матеріалу уздовж всієї фактично ріжучої довжини леза, у той час як залежність h_3max (ф) показує закономірність збільшення місцевого зношування в одній крапці леза.

У практично використовуваному інтервалі режимів різання криві зношування можна апроксимувати функціями виду:

_{/ і}

де g₁ і g₂ - числові значення показників ступеня причому g₁<l, а g₂>l;

З₁ і З₂ - коефіцієнти.

с₁, з₂, g₁ і g₂ визначають на основі графоаналітичної обробки результатів експериментальних досліджень.

У ряді випадків, наприклад, для оцінки продуктивності, довжина шляху L ковзання тертьової пари є більше зручним параметром для об'єктивного порівняння й аналізу окремих факторів процесу зношування. Справа в тому, що за те саме час різання ф у різних режимних умовах виконується різна робота сил тертя, що зношує леза, W_T=F_TL, де F_T - сила тертя; L - шлях відносного робочого руху. У свою чергу, довжина шляху різання зв'язана зі швидкістю різання L = V-Ф.

Криві h_3mах (L) і m₃ (L) графічно схожі на залежності h_3max (ф) і m₃ (ф) і апроксимуються також за допомогою статечних функцій (мал.2).

Рис.2

Про критерії рівного зношування й критерії оптимального зношування.

Інтенсивність зношування й поточне значення h_3mах залежать не тільки від тривалості ф різання, але й від ряду інших факторів: швидкість різання; подача; задній кут; фізико-механічні властивості оброблюваних і інструментальних матеріалів. Для кожного сполучення конкретних значень факторів може бути побудована своя крива зношування. На мал.3 побудоване сімейство кривих зношування для раз-

особистих швидкостей різання V_i за умови, що інші фактори залишаються незмінними.

По технічних і економічних показниках доводиться обмежувати гранично припустиму величину h_3max· Для различных видов и типоразмеров режущего инструмента допустимые значения износа h_3max публикуются в справочной и нормативной литературе.

Розглядаючи роботу у виробничих умовах групи інструментів, які можуть експлуатуватися при різних випадкових сполученнях факторів, найбільше просто припустиме максимальне лінійне зношування h_3mах по задній поверхні леза встановлювати рівновеликим для всього сімейства кривих зношування. Його прийнято називати критерієм рівного зношування. На мал.3 це горизонтальна лінія, що перетинає криві зношування в крапках 1, 2, 3. При використанні критерію рівного зношування в цехових умовах необхідно стежити за станом зношування задньої поверхні леза й при досягненні встановленого критерію, зношений інструмент потрібно переточити або замінити новим.

Рис.3

На кінцевих ділянках кожній кривій (мал.3) досить чітко позначаються крапки перегину кривій зношування для найменшої з досліджених швидкостей різання. Тому крапки перегину для більших швидкостей різання розташовуються вище лінії рівного зношування. Наявність прямолінійних відрізків (2-4, 3-5), що лежать між горизонтальною лінією рівного зношування й крапками перегину, говорить про те, що при роботі зі швидкостями різання V>V₁ при використанні критерію рівного зношування залишаються невикористані резерви ріжучих властивостей інструментів. У зв'язку із цим у ряді практичних випадків, наприклад, на автоматичних лініях або верстатах зі ЧПУ, доцільно замість критерію рівного зношування застосовувати критерій оптимального зношування. Лінія критерію оптимального зношування криволінійна й проходить точки 1, 4, 5 перегини кривих зношування на мал.3.