- •Введение
- •Раздел № 1. Физико-механические основы обработки металлов резанием
- •1.1. Классификация движений в металлорежущих станках. Схемы обработки
- •1.2. Методы формообразования поверхностей деталей машин
- •1.3. Режим резания и геометрия срезаемого слоя
- •1.4. Элементы токарного проходного резца. Определение углов резца
- •1.5. Геометрия инструмента и ее влияние на процесс резания и качество обработанной поверхности
- •1.6. Физическая сущность процесса резания
- •1.7. Силы резания
- •1.8. Наростообразование при резании металлов
- •1.9. Упрочнение при обработке резанием
- •1.10. Тепловые явления процесса резания
- •1.11. Трение, износ и стойкость инструмента
- •1.12. Влияние вибраций на качество обработки
- •Раздел № 2. Лезвийная обработка заготовок деталей машин резанием
- •2.1. Общая характеристика лезвийной механической обработки резанием
- •2.2. Точение
- •Токарные резцы
- •Режим резания
- •1) Глубина резания t, [мм] – толщина слоя материала, срезаемая за один рабочий ход резца.
- •Проверка элементов режима резания по мощности электродвигателя станка
- •Нормирование токарной операции
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых точением
- •2.3. Сверление
- •Режущий инструмент
- •Основные операции обработки заготовок на сверлильных станках
- •Режим резания
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых сверлением
- •2.4. Фрезерование
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых фрезерованием
- •2.5. Протягивание
- •Протяжки
- •Элементы круглой протяжки (рис. 2.5.1)
- •Геометрия зуба протяжки
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых протягиванием
- •2.6. Строгание
- •Технологические требования к конструкциям деталей, обрабатываемых строганием
- •Раздел № 3. Абразивная и отделочная обработка заготовок деталей машин резанием
- •3.1. Общая характеристика абразивной механической обработки резанием
- •Основные характеристики абразивного инструмента
- •3.2. Шлифование
- •3.3. Притирка
- •3.4. Хонингование
- •3.5. Суперфиниширование
- •3.6. Полирование
- •Раздел № 4. Электрофизические и электрохимические методы обработки заготовок деталей машин
- •4.1. Общая характеристика электрофизических и электрохимических методов обработки
- •4.2. Электроэрозионная обработка
- •Область применения ээо
- •Методы ээо
- •4.3. Электрохимическая обработка
- •Сущность метода эхо
- •4.4. Химическая обработка
- •Особенности химического травления
- •4.5. Ультразвуковая обработка
- •4.6. Лучевые методы обработки
- •Электронно-лучевая обработка
- •Светолучевая обработка
- •4.7. Плазменная обработка
- •4.8. Комбинированные физико-химические методы обработки
- •Химико-механическая обработка
- •Ультразвуковая механическая обработка
- •Плазменно-механическая обработка
1.11. Трение, износ и стойкость инструмента
Т рение между стружкой и передней поверхностью инструмента и между его главной задней поверхностью и поверхностью резания заготовки вызывает износ режущего инструмента. В условиях сухого и полусухого трения преобладает абразивное изнашивание инструмента (твердые микрокомпоненты стружки и заготовки скоблят и царапают трущиеся слои инструмента). Высокие температуры и контактные давления также вызывают другие виды изнашивания: окислительное – окисление поверхностных слоев инструмента, а затем быстрое разрушение поверхностных оксидных пленок; адгезионное – вырывания частиц материала инструмента стружкой или материалом заготовки вследствие их молекулярного сцепления; термическое – структурные превращения в материале инструмента при его нагревании.
Рис. 1.11.1. Износ резца (а) и изменение размеров резца и заготовки в результате износа (б)
Рассмотрим общий характер износа режущего инструмента на примере токарного резца (рис. 1.11.1, а). При износе резца на передней поверхности образуется лунка шириной b, а на главной задней поверхности – ленточка шириной h. У инструментов из разных материалов и при разных режимах резания преобладает износ передней или главной задней поверхности. При одновременном износе по этим поверхностям образуется перемычка f.
Износ резца по главной задней поверхности в процессе обработки изменяет глубину резания, так как уменьшается вылет резца на величину u=l – lu (рис. 1.11.1, б). Значение износа резца пропорционально времени обработки, поэтому по мере роста значения и глубина резания t уменьшается. Обработанная поверхность получается конусообразной с наибольшим диаметром Du и наименьшим D.
Количественное выражение допустимого значения износа называют критерием износа. За критерий износа принимают в большинстве случаев износ инструмента по главной задней поверхности h. Для токарных резцов из быстрорежущей стали допустимый износ h = 1,5 – 2 мм, для резцов с пластинками твердого сплава h = 0,8 – 1 мм; с минералокерамическими пластинками h = 0,5 – 0,8 мм. Допустимому износу инструмента соответствует определенная его стойкость.
Под стойкостью инструмента Т понимают суммарное время (мин) его работы между переточками на определенном режиме резания. Стойкость токарных резцов, режущая часть которых изготовлена из разных инструментальных материалов, составляет 30 – 90 мин. Стойкость инструмента зависит от физико-механических свойств материала инструмента и заготовки, режима резания, геометрии инструмента и условий обработки. Наибольшее влияние на стойкость оказывает скорость резания.
Между величинами V и T существует зависимость:
или ,
где С – постоянная величина; m – показатель относительной стойкости инструмента (для резцов m=0,1 – 0,3).
Так как величина m мала, то стойкость резцов резко падает даже при незначительном повышении скорости резания. Поэтому обработку следует вести на расчетной скорости. Это условие легко выполнимо на станках с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя. На станках со ступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя обработку ведут на ближайшей меньшей к расчетной частоте вращения заготовки. В данном случае при небольшом уменьшении скорости резания стойкость инструмента будет больше принятой. Это уменьшит время на смену затупившегося инструмента, но, как правило, не снизит производительность.
Износ инструмента приводит не только к снижению точности размеров и геометрической формы обработанных поверхностей. Работа .затупившимся инструментом вызывает рост силы резания. Соответственно увеличиваются составляющие силы резания, что вызывает повышенную деформацию заготовки и инструмента и еще более снижает точность и изменяет форму обработанных поверхностей заготовок. Увеличиваются глубина наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения между заготовкой и инструментом, что, в свою очередь, увеличивает теплообразование в процессе резания.
При обработке на настроенных станках износ инструмента приводит к рассеянию размеров обработанных поверхностей заготовок, что снижает качество сборки деталей в условиях взаимозаменяемости. Уменьшить влияние износа на точность обработки можно периодической подналадкой станка.