2. Формы очагов износа
Износ по передней поверхности в виде лунки (рис. 12.1) образуется при обработке пластичных сталей с устойчивым наростом, защищающим режущую кромку. Чаще всего этот вид износа наблюдается при работе с большими сечениями среза, а также при завышенных скоростях резания. Лунка износа характеризуется шириной bл и глубиной hл, размеры которых увеличиваются с течением времени работы инструмента. Точка максимального износа на передней поверхности инструмента располагается на расстоянии половины площадки контакта инструмента со стружкой. Это соответствует максимальной температуре резания и максимальной адгезии в застойной зоне контакта. Между краем лунки и главной режущей кромкой существует ленточка f , которая постоянно сокращается по мере роста лунки.
Износ по задней поверхности (рис. 12.2) образуется в виде площадки на главной задней поверхности, выходящей на вершину и вспомогательную заднюю поверхность. Площадка часто имеет четко выраженный рельеф в виде зубчиков и неравномерную высоту h3. В условиях окислительного износа максимальная высота площадки износа h3 соответствует расстоянию от вершины, равному ширине среза. Износ в виде фаски на задней поверхности чаще всего образуется при обработке хрупких материалов, а также вязких сталей обладающих большим упругим последействием.
Рис. 12.1. Износ резца по передней поверхности
Износ по передней и задней поверхности (сбалансированный износ) (рис.12.3) имеет место при обработке сталей, обладающих истирающей способностью и склонностью к наклепу. В этом случае размеры лунки на передней поверхности и высота фаски на задней поверхности увеличиваются одновременно. Ширина ленточки f на передней поверхности постепенно уменьшается, при чрезмерно большой глубине лунки возникает опасность поломки режущей кромки.
Рис. 12.2. Износ резца по задней поверхности
Радиальный износ. С увеличением высоты фаски h3 износа по задней поверхности фактическое положение вершины резца смещается от оси заготовки (рис. 12.4). Соответственно фактический диаметр обработанной поверхности становится больше расчетного. При чистовых операциях допустимое смещение вершины (радиальный износ) должно быть регламентировано по условиям точности обработки.
Рис. 12.3. Износ резца по передней и задней поверхностям
Рис. 12.4. Радиальный износ резца
3. Критерии затупления инструмента
Наиболее часто износ режущих инструментов протекает по задней или передней поверхностям одновременно. Размер износа по задней поверхности удобно использовать в качестве критерия затупления инструментов, поскольку интенсивность нарастания этого износа связана с технологическими факторами, а его величина довольно просто поддается измерению. На рис. 12.5 показаны графики зависимости высоты фаски износа по задней поверхности от времени резания. Каждый такой график состоит из трех характерных участков. Участок I начальный износ режущей кромки, характеризующийся сравнительно высокой интенсивностью (наклон графика к горизонтальной оси). Участок II нормальный износ режущей кромки, в течение которого величина износа увеличивается почти линейно, а интенсивность определяется конкретными режимами резания. Участок III катастрофический износ, характеризующийся резким увеличением интенсивности, ростом температуры и опасностью поломки инструмента. Работать до момента наступления катастрофического износа не рекомендуется т.к. в этом случае снижается число возможных переточек. Промежуток времени от момента начала работы до наступления катастрофического износа называется периодом стойкости инструмента. Этот промежуток времени уменьшается с увеличением скорости резания. Величина износа фаски h3кр, соответствующая периоду стойкости, называется критерием затупления. С увеличением критерия затупления, т.е. допустимой величины износа уменьшается время на замену инструментов и их переточку, однако увеличиваются затраты, связанные с возможными поломками. Поэтому существуют рекомендации по назначению критерия затупления в зависимости от инструментального материала и условий работы. При черновых операциях критерий затупления определяется опасностью разрушения режущей кромки. Поэтому для резцов из быстрорежущей стали при обработке чугуна рекомендуется h3кр=34 мм, а при обработке стали (более высокие силы резания) h3кр=1,52 мм. Для твердосплавных инструментов, работающих в тех же условиях, рекомендуется принимать h3кр=1,41,7 мм для чугуна и h3кр=0,81,2 для стали. В этом случае различие значений h3кр связано с тем, что твердые сплавы обладают меньшей прочностью, чем быстрорежущие стали.
Рис. 12.5. Графики зависимости износа по задней поверхности от времени работы при разных скоростях резания
В условиях чистовой обработки независимо от вида инструментального и обрабатываемого материала рекомендуется hЗкр=0,20,25 мм, поскольку при большой высоте фаски износа уменьшается точность обработки и увеличивается шероховатость обработанной поверхности.