Износ режущего инструмента

В процессе резания в результате трения передней и задней поверхностей инструмента о стружку и материал заготовки, происходит изменение геометрии режущей части инструмента. При этом на передней поверхности образуется лунка, износ же по задней поверхности приводит к изменению величины заднего угла  и появлению площадки на задней поверхности, где угол  близок к 0.

Износ инструмента по задней поверхности является определяющим. Износ определяется различными явлениями, происходящими при резании, поэтому существует несколько теорий износа:

1. Абразивный износ. При трении стружки и заготовки об инструмент, их твердые микровключения (частички нароста, цементит, сложные карбиды и т.д.) постоянно разрушают верхние слои инструмента. Длительное истирание приводит к уносу массы материала инструмента, который и определяет изменение его геометрии.

2. Адгезионый износ. При контакте чистых движущихся поверхностей происходит схватывание между отдельными частичками материала резца и стружки или заготовки, то есть происходит постоянное образование и разрушение металлических связей, что и приводит к износу инструмента.

3. Диффузионный износ. При высоких температурах резания создаются условия, при которых материал инструмента или его связка (у твердых сплавов) и материал заготовки взаимно проникают (диффундируют) друг в друга. При длительном резании этот процесс происходит достаточно интенсивно.

4. Окислительный износ. При нагреве инструмента в среде кислородного воздуха на его поверхности образуются малопрочные окислы (в 40-60 раз меньше, чем у твердых сплавов). Эти окислы легко разрушаются под действием движущейся стружки или заготовки.

5. Усталостный износ. При контакте между движущимися микронеровностями, в материале режущей части возникают волны деформации. Перед микронеровностью материал сжимается, а после – растягивается. Такое циклическое чередование волн приводит к усталостному износу.

В реальных условиях износ инструмента, вероятней всего, есть результат действия всех перечисленных факторов. На скорость износа влияют свойства обрабатываемого материала, геометрия резца, качество обработки и материал режущей части инструмента, элементы режима резания и применение СОЖ.

Силы резания

В результате сопротивления срезаемого материала, упругой пластической деформации, трения между поверхностями резца и заготовки возникают силы резания.

При работе токарного резца сила резания Р может быть представлена в виде трех составляющих, где модуль силы Р вычисляется как корень квадратный из суммы квадратов составляющих:

P_z - сила касательная к поверхности резания и по направлению совпадает с направлением главного движения;

Р_x – осевая сила, параллельная оси заготовки;

P_y – радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси заготовки.

Обычно P_y, Р_x принято выражать в долях P_z:

Р_y=0,40,5 P_z

P_x=0,250,35 P_z

Для приближенных расчетов достаточно определить P_z. При продольном точении

P_i=C_Pit^xiS^yiVⁿⁱk_i, тогда

P_z=C_Pzt^xpzS^ypzV^npk_P

i - индекс составляющей силы резания,

C_P - коэффициент, значение которого опре-деляется при значении всех факторов (коэффициентов), определяющих условия резания равным единице.

t - глубина резания,

S – подача резания,

V - скорость резания,

x,y,n – степенные показатели, определяющиеся по таблице,

x – влияние глубины резания,

y – влияние подачи на силу резания,

n – отрицательный показатель, что говорит о том, что с ростом скорости реза-ния, усилие уменьшается.

Существует также обобществленный коэффициент, учитывающий изменение значения факторов, определяющих резание и отличный от факторов, включенных в C_Pi.

k_Pi=k_iM+k_ip+k_i+k_in+…