книги из ГПНТБ / Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента

Как и сплав Т15К6, сплав Т5КЮ подвержен трещинообразованию, однако значительные трещины для этого сплава появляют­ ся при больших подачах на зуб. Если для сплава Т15К6 при s2= = 0,16-10_3 м/зуб трещины весьма многочисленный имеют большие размеры, то для сплава Т5КЮ даже при sz=0,4 . 10-3 м/зуб ко­ личество трещин невелико и только при s2=0,6 . ІО-3 м/зуб наб­ людается угрожающее трещинообразование (см. рис. 1.16 и 1.17).

Сравнивая различные методы фрезерования при одинаковых подачах на зуб и скоростях резания, можно заметить, что при встречном фрезеровании трещины значительно более развиты, чем при попутном и симметричном фрезеровании. При встречном фрезеровании, помимо трещин, перпендикулярных к режущей кромке и параллельных между собой, имеются трещины, парал­ лельные режущей кромке, т. е. на передней поверхности образу­ ется как бы сетка из трещин (сравн. рис. 1.16 и 1.17).

Рассматривая последовательно фотографии на рис. 1.17, за­ мечаем, что разрушение режущей кромки происходит отдельными сегментами, заключенными между взаимно-перпендикулярными трещинами.

Трещинообразование на передней поверхности сплавов Т5К12В и ТТ7К12 имеет совершенно другой характер.

Во всем исследованном диапазоне скоростей резания и подач не было обнаружено значительных трещин, перпендикулярных к режущей кромке, присущих сплавам Т15К6 и Т5КЮ.

Как для сплава Т5К12В, так и для сплава ТТ7К12

Рис. 1.18. Схема зарождения трещины на вспомогательной ре­ жущей кромке:

1 — твердосплавный нож торцо­ вой фрезы; 2 — обрабатываемый материал; 3 — место зарождения трещины.

характерной является сравнительно неглубокая трещина на пе­ редней поверхности, зарождающаяся на вспомогательной режущей кромке в точке, разделяющей активную зону от неактивной зоны режущей кромки (рис. 1.18).

40

На рис. 1.19 представлены фотографии передней поверхности/ твердосплавных пластин Т5К12В, а на рис. 1.20 — пластины ТТ7К.12. На всех фотографиях заметна трещина, начинающаяся

^ 3 ,'ь ^ jc cK I'M ,2 "/сек

Рис. 1.19. Трещины на передней поверхности твердосплавных

на вспомогательной режущей кромке и направленная под углом 30=45°, к последней. На рис. 1.21 для наглядности дана фотогра­ фия твердосплавной пластины с такой трещиной в аксонометрии.

Рис. 1.20. Трещина на передней поверхности пластинки ТТ 7І02, возникающая при фрезеровании стали 40Х(хі6).

Ѵ=0°; а = 15°; «1=10°; ф=60°; фі=30°; Х=0°.

о=2,9 м/сек. sz= 0 ,4 -l0 _3M/3y6;

6=2 . 10-з.м.

В связи с малой глубиной этих трещин, вызываемые ими раз­ рушения режущей кромки незначительны и не приводят к появ­ лению местных сколов. Незначительная глубина этих трещин и

41

отсутствие термических трещин, перпендикулярных к режущей кромке, объясняется в основном высокой пластичностью сплавов Т5К12В и ТТ7К12, так как прочность этих сплавов не намного превосходит прочность сплава Т5КЮ.

Рис. 1.21. Твердосплавная пластина

редней поверхности

Вышеизложенный механизм местных сколов, обусловленный термическим трещинообразованием, хорошо согласуется < практи­ ческими данными. Действительно, наиболее подверженные терми­ ческим трещинам сплавы Т15К6 и Т5К10 чаще всего скалываются при фрезеровании, причем для более хрупкого сплава Т15К6 мес­

которых не характерны термические трещины по передней поверх ности, почти не подвержены местным сколам.

На этом завершаем рассмотрение результатов исследования внутриконтактных разрушений (выкрашиваний и местных сколов) и переходим к законтактным разрушениям (скалывание).

§ 1.5. СКАЛЫ ВАНИЕ РЕЖ УЩ ЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ СВОБОДНОМ ТОЧЕНИИ

Для исследования скалывания при свободном точении опыты были проведены в условиях поперечного и продольного резания

(рис. 1.22).

42

На рнс. 1.22 s — подача, ѵ — скорость резания. При опытах, применялись резцы с механическим креплением пластин.

Рис. 1.22. Схема свободного резания а) поперечное резание, б) продольное резание

'Методика экспериментов состояла в следующем.

Резание производилось до образования сколов режущей часта

сцелью определения предельных толщин среза. Механическое крепление, с одной стороны, облегчало быструю смену поломан­ ных пластин, измерение и фотографирование сколов. С другой стороны, это исключало возможность возникновения остаточных напряжений при напайке. После заточки производилась доводка

которая должна была способствовать исключению остаточных на­ пряжений, могущих возникнуть при заточке. Выше было отмече­ но, что ступеньки на поверхности образцов являются концентра­ торами напряжении. В данном случае ступеньками являются штри­ хи заточки, и удаление их производится при доводке. Таким образом по возможности исключалось выкрашивание с тем, чтобы иметь скалывание в чистом виде. При резании производился сбор струж­ ки для определения ее усадки. Усадка стружки была необходима для определения ширины контакта стружки с передней поверх­ ностью (измеренной в направлении, перпендикулярном режущей

кромке) по формуле Н . Г. Абуладзе [I]. Первоначально эта форму­ ла имела вид:

43

а— толщина среза;

£— усадка стружки;

у— передний угол.

степени зависит от ее формы и, главным образом, определяется углом заострения ß и передним углом у. Толщина среза оказыва­ ет наибольшее влияние на скалывание. Ширина среза воздейству­ ет в меньшей степени, чем толщина среза. Скорость резания и сре­ да не оказывают столь существенного влияния, как толщина сре­

за. Следовательно, в качестве величины, характеризующей скалы­ вание, может служить предельная толщина среза.

На рис. 1.23 и 1.24 показано влияние угла заострения режу­ щей части на предельные толщины среза [24, 86].

44

Как видно из рис. 1.23 и 1.24, чем меньше угол заострения; тем меньше предельная толщина среза, при которой наступает скалывание, и наоборот, чю позволяет считать обоснованной экс­ траполяцию кривых, показанную на данных рисунках пунктиром. Чем труднее обрабатывать материал, тем более пологой является кривая, и наоборот. Для исключения застойных явлений, в ка­ честве среды нами был использован СС14.

Для определения влияния переднего угла на предельные тол­ щины среза были проведены опыты при одних и тех же неизмен­ ных углах заострения с разными передними и задними углами, (рис. 1,25, 1.26 и 1.27).

Как видно из рис. 1.25, 1.26 и 1.27 при данном угле заостре- н ия резцу с большим передним углом соответствует большая пре­ дельная толщина среза, а резцу с меньшим передним углом — меньшая предельная толщина среза. Это объясняется тем, что с увеличением переднего угла силы резания уменьшаются и соот­ ветственно понижаются напряжения в режущей части инструмен­

45

та. Наоборот, при том же угле заострения меньшему переднему углу к большему заднему углу соответствует увеличение сил резания и соответственно повышение напряжений в режущей части инстру-

Рис. 1.27. Зависимость предель­ ных толщин среза от угла заострения.

ЦМ332 — ХН 35ВТЮ (ЭИ787) о=0,0616 м/сек (3,7 м/мин)

мента. Изменение сил резания в зависимости от переднего угла при неизменные углах заострения и разные толщинах среза наг­ лядно видно на рис. 1.28 и 1.29—[с увеличением толщины среза

46

силы резания повышаются; при данном угле заострения для каж­ дой толщины среза большему переднему углу соответствует мень­ шая сила резания и, наоборот, меньшему переднему углу соответ­ ствует большая сила резания. Соответственно изменяются напря­ жения, и режущей части инструмента.

Следует отметить, что В. Ф. Бобров считает более правильным З'станавливать предельные толщины среза в зависимости от изме­ нения переднего угла при постоянном заднем угле.

Как было отмечено выше, ширина среза воздействует на ска­ лывание режущей части инструмента в меньшей степени, чем тол­

На рис. 1.31 показано влияние скорости резания на предель­ ные толщины среза. Скорость резания (в рассматриваемом диапа­ зоне) не оказывает существенного влияния на разрушение. Так

47

Т а б л и ц а 1.1

Влияние среды на величины предельных толщин среза

Как видно из таблицы 1.1, среда не оказывает существенного влияния на величины предельных толщин среза.

Сопротивление обрабатываемого материала резанию характе­ ризуется касательным напряжением на условной плоскости сдви­ га хф. Повышение хф вызывает уменьшение предельных толщин среза и наоборот. Для одного и того же обрабатываемого матери­ ала в зависимости от фазового состояния величина хф может ме­ няться в широких пределах. На рис. 1.32 дана зависимость пре­ дельных толщин среза от угла заострения при обработке резцом,, оснащенным Т15К6, стали 9 ХС сырой и закаленной до твердос­ ти по Роквеллу H R C=62 .

Как видно из рис. 1.32, при одном и том же угле заострения предельные толщины среза значительно больше при обработке сырой стали, чем при обработке закаленной стали. В зависимос­ ти от фазового состояния обрабатываемого материала, как было отмечено выше, касательное напряжение на условной плоскости