7.1.3 Постепенный износ контактных поверхностей

7. 1. 3 Постепенный износ контактных поверхностей

режущей части инструмента

 

В зависимости от условий резания и свойств инструментального и обрабатываемого материалов наблюдается износ инструмента на задних поверхностях (рис. 7. 9, а), на передней поверхности (рис. 7. 9, б) и на режущих кромках (в виде увеличения радиусов округления r и выкрашивания) инструмента. В общем случае износ по задним и передней поверхностям инструмента протекает одновременно с превалированием износа по задним поверхностям (рис. 7. 9, в).

 

а
б
в
Рис. 7. 9. Геометрия износа режущего инструмента (е – глубина лунки;  – длина лунки;  – ширина площадки износа по задней поверхности;  – ширина фаски): а – на задних поверхностях; б – на передней поверхности; в – одновременно на передней и задней поверхностях

 

На задних поверхностях сильнее изнашиваются участки, прилегающие к режущим кромкам, где контактные напряжения особенно высоки. Это приводит к появлению участков (фасок) износа с нулевыми либо небольшими отрицательными задними углами. Вдоль главных режущих кромок износ по задним поверхностям протекает неравномерно. Изношенная поверхность имеет неровные края, у вершины инструмента и по краям площадки контакта износ резко возрастает (рис. 7. 10).

В определенных условиях резания происходит образование проточин по главной или вспомогательной задним поверхностям.

 

Рис. 7. 10. Неравномерный износ по задней поверхности инструмента

 

В ряде случаев образование проточин является превалирующим в износе инструмента.

Особенностью износа передней поверхности является образование лунки на некотором расстоянии от режущей кромки. По мере износа длина и глубина лунки увеличиваются, кривизна уменьшается, а площадка износа увеличивается. Обычно длина лунки растет в сторону режущей кромки медленнее, чем в противоположную сторону. Наибольшая интенсивность износа чаще всего находится на границе пластического и упругого участков контакта. Объясняется это тем, что в начале упругого участка контакта движущаяся ювенильная поверхность стружки впервые вступает в соприкосновение с инструментом (на пластическом участке контакта она была отдалена от инструмента застойной полоской обрабатываемого материала либо развитым наростом). Кроме того, максимум контактной температуры располагается также у границы пластического контакта, что дополнительно интенсифицирует изнашивание в этом месте.

Превалирующий износ задних поверхностей инструмента наблюдается чаще всего при малой толщине среза, особенно при обработке малопластичных материалов (чугун, кремний и т. п. ). Превалирующий износ передней поверхности имеет место сравнительно редко, когда задняя поверхность предохраняется от износа наростом или в том случае, когда температура передней поверхности значительно превышает температуру задней поверхности.

Оценку величины износа инструмента можно произвести двумя принципиально различными методами:

1) по величинам геометрических изменений формы его режущей части (например, по ширине фаски износа на задней поверхности, по глубине лунки на передней поверхности и т. п. );

2) по объему или весу инструментального материала, удаленного в процессе изнашивания.

Первый из этих методов не может дать всесторонней оценки степени износа инструмента, так как форма изношенной поверхности в общем случае достаточно сложна, что не позволяет охарактеризовать износ однозначно и точно какой-нибудь одной линейной величиной. Однако он прост в реализации, так как определение линейных параметров износа (рис. 7. 9) может производиться с помощью доступных измерительных устройств без снятия инструмента со станка.

Второй метод [26, 29, 31] принципиально более адекватен, чем первый, но труднее осуществим. Точное определение объема изношенного материала невозможно из-за сложной формы поверхности износа. Определение же веса продуктов износа возможно лишь путем взвешивания инструмента до и после опыта. Для этого необходимо снимать инструмент со станка, очищать его перед взвешиванием, при этом точность измерений будет небольшой, так как вес продуктов износа ничтожно мал по сравнению с весом инструмента. Кроме того, этот метод не позволяет определять величину износа отдельно по задней и передней поверхностям.

По указанным причинам преимущественное распространение получил первый из названных способов оценки износа инструмента при резании. Величина износа по задней поверхности измеряется с помощью специальных микроскопов с точностью до 0, 01…0, 05 мм. Для измерения глубины лунки пользуются индикатором.

Основными геометрическими характеристиками износа режущего инструмента являются:

· ширина фаски износа по задней поверхности –  (рис. 7. 9, а);

· величина радиального износа –  (рис. 7. 11);

· глубина е и длина лунки  на передней поверхности (рис. 7. 9, б).

Величина радиального износа иногда называется нормальным износом [4] или размерным износом [27]. Удвоенная величина размерного износа определяет погрешность обработки, связанную с износом инструмента. Между , и  имеется связь. Для простейшей формы режущего клина:

,                                                      (7. 2)

где a – главный задний угол.

Для режущего клина с отрицательной фаской (рис. 7. 11):

 

,                       (7. 3)

где  подставляется с соответствующим знаком.

Рис. 7. 11. Схема к расчету соотношения между износом по задней поверхности  и размерным износом

 

При исследовании износа инструмента строят зависимости величины износа от времени работы инструмента. На рис. 7. 12 приведены кривые износа по задней поверхности резцов из твердого сплава Т15К6 от времени , полученные при обработке стали средней твердости с различными скоростями резания [21].

Как видно из графика, кривые изменения износа имеют различный вид. В общем случае эти кривые могут быть сведены к трем разновидностям (рис. 7. 13, а). Наиболее общей по форме и чаще всего встречающейся является кривая 2, на базе которой представляется типичная кривая износа (рис. 7. 13, б). Эта кривая состоит из трех участков:

I – участок приработки, период начального износа (происходит сглаживание местных пиков контактных напряжений, микронеровностей и «приработка» контактных поверхностей инструмента);

II – участок или период нормального (линейного) износа (ему соответствует приближенно прямолинейный участок кривой, что свидетельствует о постоянной интенсивности износа в течение этого периода; при этом идет установившийся процесс изнашивания, когда линейный параметр износа изменяется пропорционально времени резания);

III – участок или период катастрофического износа, который чаще всего заканчивается вязким или хрупким разрушением режущей части инструмента.

Если провести касательную к кривой износа в некоторой ее точке k (рис. 7. 13, б), то ее наклон к оси абсцисс определяет интенсивность (или скорость) износа в соответствующий момент времени:

 

.                                            (7. 4)

 

Рис. 7. 12. Кривые износа режущего инструмента Т15К6 при точении стали

(Плохо видны цветные надписи в кружочках на графиках)!!!

Закономерность изменения величины u во времени, иллюстрируется кривой износа (рис. 7. 13). На участке нормального износа интенсивность износа имеет наименьшую величину:

 

.                                (7. 5)

Аналогично можно определить интенсивность износа по приращению глубины лунки и размерного износа (рис. 7. 14).

В ряде случаев рассматривают приращение износа по отношению к приращению пути инструмента относительно заготовки:

.                                (7. 6)

Величина  называется относительным износом (или относительным линейным износом). Из выражения (7. 6) следует , так как  и , то:

.                                      (7. 7)

а

б

Рис. 7. 13. Разновидности кривых износа режущего инструмента (а) и типичная кривая износа (б)

 

Относительным поверхностным износом называется отношение приращения размерного износа к 1000 см² обработанной поверхности [27], мкм/103 (см²)

 

.                       (7. 8)

 

 

Допускать до зоны катастрофического износа нельзя, так как инструмент мгновенно выйдет из строя. Необходимо установить критерии износа.

 

Рис. 7. 14. Зависимость интенсивности износа от времени работы инструмента

 

Критерии, характеризующие износ режущего инструмента. Выбор линейного параметра, используемого для оценки износа, зависит от условий резания. Чаще всего за такой параметр принимают ширину фаски износа по задней поверхности , дифференцируя для многокромочных инструментов место и способ ее измерения.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: