Диффузионное изнашивание.

Согласно гипотезе Т.Н. Лоладзе при высоких температурах выше 800 … 850⁰ С происходит интенсивный диффузионный процесс (взаимное растворение) компонентов инструментального и обрабатываемого материалов. Причем, наиболее быстро диффудирует углерод. В результате в поверхностных слоях инструментального материала уменьшается содержание углерода, а также легирующих элементов. Вследствие этого теряется твердость и прочность и эти слои уносятся стружкой и деталью. Диффузионное изнашивание характерно для высоких скоростей резания.

Химическое и окислительное изнашивание.

Согласно гипотезе изнашивания контактных поверхностей инструмента объясняется химическими реакциями в зоне контакта и последующим разрушением и уносом менее прочных продуктов этих реакций. Окислительные процессы наиболее активны при скоростях, соответствующих температуре резания 700 … 800⁰ С. необходимо иметь в виду, что изнашивание инструмента происходит в результате одновременного действия различных процессов. А в зависимости от конкретных условий преобладающим может быть тот или иной процесс.

Оценивая достоверность различных гипотез, следует отметить, что только абразивное и адгезионное изнашивание получили надежное экспериментальное подтверждение.

4.8.2. Внешнее проявление изнашивания инструмента.

Независимо от типа и назначения все инструменты могут иметь 3 основных вида износа (рис.4.10.):

Рис. 4.10. Виды износа инструмента: а) по задней поверхности; б) по передней поверхности; в) по задней и передней поверхностям.

а) по задней поверхности. Износ характеризуется образование площадки шириной  на задней поверхности с заданным углом . Такой вид износа образуется при малой силовой и тепловой нагрузке на переднюю поверхность. Поэтому износ только по задней поверхности характерен для инструментов, работающих с малыми толщинами срезаемых слоев ( мм) и малыми скоростями резания с применением СОЖ: протяжек, разверток, метчиков, плашек, чистовых фасонных резцов и фрез, зуборезных инструментов (долбяков, червячных фрез, шеверов) и др.;

б) по передней поверхности. В центре давления стружки на передней поверхности остается лунка. По мере износа ширина и глубина лунки растут, а радиус кривизны уменьшается. Причем ширина лунки в сторону режущей кромки растет медленнее, чем в противоположенную сторону, а центр давления стружки и центр лунки отодвигаются от режущей кромки.

Такой вид износа образуется при большой силовой и тепловой нагрузке передней поверхности. По передней поверхности изнашиваются черновые инструменты из быстрорежущих сталей (например, резцы), снимающие большие толщины срезаемого слоя ( мм) при высоких скоростях резания без охлаждения. В чистом виде такой износ встречается редко и свидетельствует о завышенных режимах резания, когда температура резания превышает критическую;

в) по задней и передней поверхности. При работе с малыми и средними скоростями резания (инструменты из быстрорежущих сталей при резании конструкционных сталей) между главной режущей кромкой и краем лунки остается перемычка , уменьшающаяся по мере развития износа. Это связано с наростом, предохраняющим часть передней поверхности, прилегающей к главной режущей кромке, от истирающего действия стружки. При работе с высокими скоростями резания (инструменты из твердых сплавов), когда нарост отсутствует, край лунки сливается с изношенной задней поверхностью и на окончательно изношенном инструменте остается только часть лунки. Износ по передней и задней поверхностям имеет место при средних условиях резания, соответствующих образованию 1-го и 2-го видов износа. Изнашиваются по передним и задним поверхностям резцы, сверла, зенкеры, цилиндрические и торцовые фрезы и др. инструменты, работающие с большими толщинами срезаемого слоя ( ) и высокими скоростями резания.

На вид износа основное влияние оказывают:

1. род материала обрабатываемой детали. При обработке пластичных материалов одинаково часто встречаются как 1-й, так и 3-й виды износа. При обработке хрупких материалов (чугунов) инструменты по первому виду износа изнашиваются значительно чаще, чем по третьему.

2. Толщина срезаемого слоя и скорость резания. С увеличением a и V увеличивается силовая и тепловая нагрузка на переднюю поверхность. Помимо износа по задней поверхности начинает появляться и износ по передней поверхности. По мере увеличения a и V износ по передней поверхности все больше преобладает над износом по задней поверхности. В меньшей степени на вид износа оказывает влияние передний угол и СОЖ. При увеличении переднего угла и использовании СОЖ, обладающей высокой теплопроводностью, уменьшается силовая и тепловая нагрузка на переднюю поверхность, доля износа по передней поверхности. Поэтому в этом случае значения a и V, при которых 1-й вид износа переходит в 3-й, сдвигается в область больших значений.

Помимо указанных основных 3-х видов износа, встречаются и другие. Изнашивание инструмента, изготовленного из хрупких инструментальных материалов, например твердого сплава, может сопровождаться осыпанием и выкрашиванием вершины режущего клина. Под осыпанием понимают частичное или сплошное разрушение лезвий размером, не превышающим 0.3 мм. По выкрашиванием понимают частичное или сплошное разрушение лезвий и поверхностей инструмента размером от 0,3 до 1 мм. Более крупные разрушения (сколы) относятся к контактному разрушению режущей части инструмента, а не к износу.

При резании инструментами с очень высокими силовой и тепловой нагрузками, износу инструмента иногда предшествует пластическое деформирование вершины режущего клина. При этом опускается часть передней поверхности, примыкающей к главной режущей кромке, и выпучивается задняя поверхность, изменение геометрии способствует интенсивному износу. Особенно подвержены таким деформациям безвольфрамовые твердые сплавы, сталь ХВГ и некоторые другие.