 |
Таблица 7.1. Влияние прочностных свойств инструментального материала на. 7.1.2 Вязкое (пластическое) разрушение
|
|
|
|
Таблица 7. 1.
Влияние прочностных свойств инструментального материала на
величину предельной толщины срезаемого слоя [30]
| Инструментальный материал | Прочность  ,
МПа
| Предельная толщина
срезаемого слоя
 , м
|
| СТМ | 470¸ 1000 | (0, 2¸ 0, 6)· 10-3 |
| Минералокерамика ЦМ332 | 350 ¸ 700 | 0, 8· 10-3 |
| Твердый сплав Т30К4 | 1, 0· 10-3 | |
| Твердый сплав Т15К6 | 1, 2· 10-3 | |
| Твердый сплав ВК8 | 1, 4· 10-3 | |
| Быстрорежущая сталь | 2000¸ 2500 | (3¸ 4)· 10-3 |
Величина зависит также от угла заострения режущего клина b и свойств обрабатываемого материала (рис. 7. 4).
Рис. 7. 4. Влияние угла заострения b на предельные толщины
при обработке: 1 – минералокерамика ЦМ332; 2 – сталь Р6М5;
3 – сплав ВК8; 4 – сплав Т15К6
Увеличение заднего угла влияет не только на величину b, но и на положение нейтральной поверхности изгиба, что приводит к увеличению растягивающих напряжений на передней поверхности. При увеличении переднего угла g угол заострения b уменьшается, но уменьшаются и силы резания, поэтому эффект, связанный с поворотом нейтральной поверхности изгиба, в данном случае ослаблен или может отсутствовать.
7. 1. 2 Вязкое (пластическое) разрушение
Для осуществления процесса резания твердость инструмента должна превышать твердость обрабатываемого материала. При недостаточной твердости инструментального материала последний под воздействием высоких контактных напряжений начнет пластически деформироваться и разрушаться, в результате чего режущая часть инструмента быстро потеряет необходимую форму клина и процесс резания прекращается. Имеет место разрушение режущей части инструмента в результате его пластической деформации. Картина пластического деформирования режущего лезвия инструмента приведена на рис. 7. 5.
|
|
|
Развитию процесса пластического течения контактных слоев режущей части инструмента способствует интенсивный разогрев и размягчение инструментального материала при высоких режимах резания, а также неравномерное всестороннее сжатие режущей кромки, в результате которого пластичность инструментальных материалов повышается.
|
| Рис. 7. 5. Общий вид пластического деформирования лезвия инструмента |
Пластическая деформация режущей части инструмента происходит в окрестностях режущей кромки на передней и задней поверхностях (рис. 7. 6, а). Передняя поверхность как бы оседает (рис. 7. 6, б), задний угол приближается по своему значению к нулю, в результате чего резко возрастает коэффициент трения, что приводит к повышению температуры в зоне резания и, в свою очередь – к отказу режущего инструмента. Поэтому процесс резания таким инструментом осуществить дальше нельзя.
|
|
| а | б |
| Рис. 7. 6. Момент пластического разрушения режущей части
| |
; 
; 
; 
м/с; 
мм; 
мм/об)
В зависимости от свойств инструментального материала и условий обработки пластическое разрушение инструмента наступает при различных режимах обработки. Например, пластическое разрушение инструмента из углеродистой стали при точении конструкционных сталей со средними толщинами среза 
м наступает при скоростях резания порядка 0, 4÷ 0, 25 м/с, когда температура разогрева режущей кромки превысит 570 К [29]; инструмента из быстрорежущей стали – при скоростях 0, 6÷ 1, 0 м/с, когда температура на режущей кромке превышает 970 К; твердосплавного инструмента – при 5, 8÷ 8, 3 м/с, когда разогрев режущей кромки достигает 1370÷ 1470 К [27]. Для сверхтвердых материалов скорости достигают значений 
80 м/с и температуры 
1800 К [4].
|
|
|
Пластическую прочность режущего инструмента предложено оценивать предельной температурой резания – 
(теплостойкость инструментального материала) или предельной скоростью резания – 
[29].
По мере увеличения скорости резания происходит увеличение температуры. При этом твердость инструментального материала уменьшается (рис. 7. 7). Пластическую прочность режущей части инструмента характеризуют коэффициентом запаса пластической прочности
, (7. 1)
где 
– твердость инструментального материала; 
– твердость стружки.
Коэффициент запаса пластической прочности определяют по формуле [27]:
, (7. 2)
где 
– твердость пластически деформируемых контактных слоев обрабатываемого материала вдоль задней поверхности при температуре, достигаемой у режущей кромки.
| |
| Рис. 7. 7. Температурные зависимости от твердости различных инструментальных материалов (в разных масштабах на оси HV): 1 – алмаз; 2 – эльбор; 3 – карбид кремния; 4 – электрокорунд; 5 – Т15К6; 6 – ВК8; 7 – Р18; 8 – У12 | |
Коэффициент запаса пластической прочности зависит от свойств инструментального материала и температуры (рис. 7. 8).
Считается, что устойчивость режущей части инструмента против пластического формоизменения гарантируется при соблюдении условия:
. (7. 3)
В конечном итоге предлагается комплексный критерий прочности инструментального материала, который равен произведению предельной толщины среза 
, допускаемой по хрупкой прочности, и предельной скорости резания , допускаемой при этой толщине по пластической прочности [27]:
. (7. 4)
Поэтому комплексный критерий предпочтительно использовать при выборе инструментального материала.
|
Рис. 7. 8. Температурные зависимости от коэффициента запаса
пластической прочности  различных материалов инструмента при обработке стали 40Х: 1 – ЦМ-332; 2 и 3 – маловольфрамовые сплавы; 4 – ВК8; 5 – Т5К10; 6 – безвольфрамовый твердый сплав; 7 – Р18
|
В процессе резания при взаимодействии обрабатываемого материала с инструментальным контактные площадки на передней и задней поверхностях инструмента изнашиваются. Износ контактных площадок инструмента происходит непрерывно на протяжении всего процесса резания практически при всех возможных условиях резания и физико-механических свойствах как инструментального, так и обрабатываемого материалов.
|
|
|
|
|
|
