Тема 3.5 Теплообразование при резании и износ режущего инструмента

1. Источники образования тепла и его распределение

Источником образования теплоты при резании металлов является работа, затрачиваемая:

а) на преодоление трения по передней и задней поверхностям резца;

б) на упругие и пластические деформации в срезаемом слое металла.

Количество тепла, выделяющегося при резании

кал/мин,

где Pz V – работа, затрачиваемая при резании (джоуль/мин)

Е – механический эквивалент тепла Е= 427 дж/кал;

Количество тепла тем больше, чем выше физико-механические свойства обрабатываемого металла σ_в , скорость, глубина резания, подача, угол резания δ , износ резца. Всё тепло распределяется между стружкой, резцом, деталью и окружающим пространством. Уравнение теплового баланса Q=Q₁ +Q₂ + Q₃ +Q₄, где:

Q₁ = (50-80)% от Q – тепло, уходящее в стружку;

Q₂= (40-10)% от Q - тепло, перешедшее в резец;

Q₃ = (9-3)% от Q – тепло, уходящее в деталь;

Q₄= 1% - в воздух.

Тепло, переходящее в резец Q₂ размягчает его (снижает твёрдость) и делает его менее износоустойчивым.

2. Износ резцов (рис.36)

При резании металлов в результате трения стружки о переднюю поверхность и задней поверхности об обрабатываемую поверхность происходит износ резца, протекающий в виде истирания и удаления микрочастиц с поверхности резца, а также в виде микросколов (выкрашивания) режущей кромки. На износ инструментов влияет ряд факторов: физико-механические свойства обрабатываемого металла, материала инструмента, состояние режущих кромок инструмента, состояние станка, жёсткость системы СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь) и ряд других. Резец изнашивается по передней и задней поверхностям. Износ по задней поверхности характеризуется высотой площадки h_з по задней поверхности. По передней поверхности - глубиной лунки h_л и шириной лунки в. Когда лунка достигает режущей кромки, последняя разрушается и резец выходит из строя. Для восстановления его необходимо переточить, сняв слой металла по передней и задней поверхностям (см. пунктирную линию)

3. Критерии износа резцов (рис.37)

На графике зависимости износа резца от времени его работы различают 3 характерных зоны (периода):

I период – приработка (начальный износ);

II период – период нормального износа;

III период – период катастрофического износа.

В какой точке следует производить переточку резца? В точках А и В переточка нежелательна, т.к. в точке А резец придётся слишком часто перетачивать, а в точке В придётся удалять большой слой металла.

Установлены следующие критерии (признаки) износа инструмента:

а) критерий блестящей полоски – когда на поверхности резания появляется блестящая полоска (происходит смятие поверхности резания затупившимся резцом). Применяется редко т.к. полоску трудно увидеть.

б) критерий оптимального износа

Оптимальным считается износ, при котором общий срок службы инструмента получается наибольшим. Оптимальное значение допускаемого износа по задней поверхности h_{з опт}= 1.3 мм, что соответствует 40-60 мин. резания (используется наиболее часто)

в) технологический критерий

Инструмент считается изношенным, когда обработанная поверхность перестаёт отвечать предъявляемым требованиям (точность и чистота ухудшаются). Этот критерий применяется к инструменту, предназначенному для чистовой (окончательной) обработки