15.Износ режущего инструмента. Адгезионное изнашивание. Окислительное изнашивание. Диффузионное изнашивание.
Процесс резания материалов происходит в условиях больших давлений и высоких температур в зоне резания, интенсивного трения между стружкой и передней поверхностью лезвия инструмента, а также его главной задней поверхности с поверхностью резания заготовки.
Виды изнашивания режущего инструмента:При обработке резанием различают следующие основные виды изнашивания режущего инструмента: адгезионное, диффузионное, окислительное, абразивное.
Адгезионное изнашивание. Адгезия – это возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных тел, приведенных в соприкосновение.
В процессе резания в результате действия сил молекулярного сцепления (адгезии) происходит схватывание поверхностных слоев режущего инструмента с обрабатываемым материалом заготовки. В точках контакта, где установилось адгезионное схватывание, происходит разрушение материала инструмента. Частицы материала вырываются с поверхности инструмента и уносятся стружкой.
Диффузионное изнашивание. Диффузия – это взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества. В процессе резания происходит непрерывный и направленный диффузионный перенос углерода и вольфрама из приграничного слоя инструментального материала лезвия инструмента в контактирующий с ним слой обрабатываемого материала заготовки. По мере увеличения скорости резания, и, следовательно, температуры диффузионное изнашивание увеличивается. Наиболее активно диффузионному изнашиванию подвергаются твердые сплавы, работающие при высоких скоростях резания, когда температура контактных слоев более 900-950 ℃.
Окислительное изнашивание. В пространство между контактной поверхностью лезвия инструмента и опорной поверхностью срезаемого слоя и поверхностью резания заготовки проникает газовая или жидкая среда. Это приводит к непрерывному окислению тонкого поверхностного слоя инструмента и образованию оксидов. Оксиды менее прочны, чем исходный материал инструмента, поэтому они разрушаются силами трения и удаляются в виде продуктов износа.
Абразивное изнашивание. Трение между стружкой и передней поверхностью лезвия инструмента, а также его главной задней поверхности с поверхностью резания заготовки вызывает износ режущего инструмента. Трущиеся поверхности инструмента и заготовки имеют шероховатость, поэтому в процессе взаимного скольжения неровности обрабатываемого материала разрушают неровности на лезвии инструмента. Этот процесс абразивного разрушения принимается за основу в условиях сухого и полусухого трения.
Износ режущего инструмента приводит к снижению точности размеров, например, при обработке точением поверхности колец в условиях серийного производства, размеров и геометрической формы при обработке поверхности на валах за счёт уменьшения длины вылета режущего инструмента (резца).
16.Геометрия изношенного инструмента. Критерий затупления и стойкость инструмента
а) преобл износ по задней поверхности при обработке пластичных мат-ов с толщиной среза до 0.1мм. При обр-е хрупких мат-ов со стружкой надлома , а также при работе сверла, фрез и тд.
б) износ по перед пов-и при обр-е пластичных мат-ов с толщиной среза более 0.5мм. При работе с наростом
в) износ по передней и заднй пов-и. При обр-е пластичных материалов толщиной среза от 0,1 до 0,5мм и работа с применением сож.
г) износ по радиусу. При обработке материала с низкой теплопроводностью(пластмасса), а также высоких прочных материалов.
Наибольшее влияние на изнашивание оказывает скорость резания. Меньшая подача и глубина резания.
Критерий затупления и стойкость инструмента
Крит затуп – это предельно допустимая величина износа при которой инстр теряет норм-ую работоспособность, за крит затуп как правило принимают износ задней поверхности. При чистовой обр-е уст. тех-ии критер затуп., т.е. така величина износа при которой точность обр. и шероховатость перестают удовлетворять техн. требования.
Для резцовой быстрореж-ей стали вел-на допустимого износа 0,5-2мм. Для пластин из твер-ого сплава 0,8-1мм. Для минерала-керамики 0,5-0,8мм.
График зав-и износа по задней поверхности в от времени работы
1уч ОА) уч-ок начального изнашивания или приработка. На этом участке происходит выравнивание микронеровностей пов-и и увеличене опорной пов-и трения.
Высокая инт.изнашивания объясняется высоким давлением по причине малой S тр-ся пов-ей.
2уч АВ) уч-ок нормального износа.
3 уч ВС) период катастрофического разрушения. В т.С износ соответсвует таким вел-ам при кот работа инстр-а не возможна. Инстр- т категорически недопустимо доводить до уч-ка катастр-ого разрушения, т.к. при этом возможна как поломка инст-а или детали, так и значительные удаления мат-а инстр-а при его последующей заточке.
Время работы инструмента между переточками при опр-ом режиме резания наз-ся стойкостью инструмента.
Самое большое влияние на стойкость ин-а оказывает Uрез. Uрез=c/Tm, c-величина, зав-ит орт вида обр-ого матер-а., m-показатель относит-ой стойкости.
Т.о т.к m число дробное и больше 1, то незнач-ое изм-е Up приведет к значительному изм-ю стойкойсти. Недопустимо изменение расчетной Upез.
Способы увеличения стойкости инструмента:
1)Упрочнение созданием пленки на пов-и: электролитическое осаждение, осаждение твердых осадков из паров, напыление износостойких покрытий, химическое оксидирование, фосфатирование, нанесение СМ, барирование и др.
2)Упрочнение изм-ем хим-ого состава пов-ого слоя.
3)Деффузионное насыщение, хромирование, барирование, азотирование
4)Изменение структуры пов-ого слоя. –физико-термическая обр.(лазерная, плазменная закалка) –Электро-физическия обработка(электро-импульсная, ультразвуковая и др), - мех-ая обработка(упроч-е вибрациями, дробеструйная обработка, обработка взрывом)