загрузка...
 
1.3.3. Види і криві зношування різальної частини інструменту
Повернутись до змісту

1.3.3. Види і криві зношування різальної частини інструменту

Незалежно від типу та призначення всі інструменти можуть зношуватися переважно по задній поверхні (перший вид зношування) з однаковою інтенсивністю по задній і передній поверхнях одночасно (другий вид зношування) або переважно по передній поверхні (третій вид зношування) (рис. 1.48). При чистовій обробці характерним є перший вид зношування

(рис. 1.48 а), при напівчистовій - другий (рис. 1.48б), а при чорновій обробці (рис. 1.48в) і в умовах стійкого наростоутворення (рис. 1.49) – третій.

  

    

а)                                   б)                                   в)

Рисунок 1.48 - Види зношування інструменту

Рисунок 1.49 - Зношування інструменту по передній поверхні в умовах стійкого наростоутворення

В останньому випадку наріст виступає за різальну кромку і контактує з поверхнею різання. Внаслідок цього задня поверхня захищається від контакту з поверхнею різання, а отже, і зношування.

При зношуванні за першим видом на задній поверхні інструменту утвориться площадка зношування шириною dз.

Обриси площадки зношування на задній поверхні в перерізі головною січною площиною приблизно нагадують форму поверхні різання. Уздовж головного леза ширина площадки зношування в загальному випадку неоднакова. Як правило, максимальна ширина площадки зношування спостерігається біля вершини леза (рис. 1.48а,б). У деяких випадках локальне зношування у вигляді проточини спостерігається в зоні торкання вільного краю стружки і оброблюваної поверхні (рис. 1.50а).

а)

б)

 

в)Рисунок 1.50 - Проточини на лезі інструменту (а), епюра зміни радіуса кривизни лунки на передній поверхні (б) і збільшення радіуса округлення різальної кромки (в) у процесі зношування

При зношуванні за другим видом поряд зі зношуванням задньої поверхні має місце і зношування передньої поверхні. У результаті зношування передньої поверхні утворюється лунка, розташована на деякій відстані від різальної кромки. У процесі різання довжина lл і глибина dл лунки збільшуються, а радіус її кривизни Rл зменшується (рис. 1.50б).

Звичайно довжина лунки зростає у бік різальної кромки повільніше, ніж у протилежний бік. При одночасному зношуванні передньої й задньої поверхонь леза інструменту (див. рис. 1.48б) ділянка передньої поверхні f, що перебуває між лункою зношування і різальною кромкою, поступово зменшується із двох боків. Зменшується також і кут загострення b (див. рис. 1.48в). У результаті міцність різальної кромки знижується, відбувається викришування різальної кромки, і зростає дійсний радіус округлення різальної кромки rфакт, що супроводжується значним збільшенням питомих навантажень і призводить до крихкого або інтенсивного пластичного руйнування різальної частиуи інструменту на ділянці катастрофічного зношування (див. рис. 1.52).

Вид зношування визначається, головним чином, родом матеріалу оброблюваної деталі, товщиною зрізуваного шару (подачею) і швидкістю різання.

При обробці пластичних матеріалів (наприклад, сталей) зношування інструментів за першим і другим видами зношування зустрічається однаково часто.

При обробці крихких матеріалів (наприклад, чавунів, кремнію й ін.) зношується в основному задня поверхня, тобто спостерігається, як правило, перший вид зношування.

Найбільший вплив на вид зношування має товщина зрізуваного шару а. При різанні пластичних матеріалів на малих товщинах зрізу (при обробці сталей з товщиною зрізуа ? 0,1 мм) переважно зношується задня поверхня.

У міру збільшення товщини зрізу разом із задньою починає зношуватися й передня поверхня, причому при більших а (чорнова обробка) передня поверхня зношується інтенсивніше задньої, тобто при чорновій обробці має місце переважне зношування по передній поверхні – третій вид зношування. Наприклад, при обробці сталей така ситуація спостерігається при а ? 0,5 мм. Характер впливу цих факторів можуть змінювати передній кут і властивості застосовуваного мастильно-охолоджувального технологічного середовища (МОТС). Наприклад, при збільшенні переднього кута й застосуванні МОТС із високою охолодною дією перший вид зношування переходить у другий при більших значеннях а і V.

За міру зношування (затуплення) інструменту звичайно беруть одну з лінійних характеристик зношеної поверхні. Найчастіше про зношеність задньої поверхні судять за максимальною шириною площадки зношування dз, а передньої поверхні – за максимальною глибиною лунки зношування dл. При чистовій розмірній обробці зношеність інструменту оцінюють величиною розмірного зношування dр (точнісна відмова), що характеризує переміщення вершини або перехідного леза інструменту в напрямку, перпендикулярному до обробленої поверхні, у результаті зношування його задньої поверхні. Величина розмірного зношування dр визначає збільшення, наприклад, при обточуванні (див. рис. 1.48а,б і рис. 1.50в) або зменшення, наприклад, при розточуванні, розміру оброблюваної деталі в процесі зношування інструменту. При дослідженні впливу різних факторів, що визначають процес різання, на інтенсивність зношування інструменту використовують критерій відносного зношування. Під відносним зношуванням розуміють відношення лінійного або розмірного зношування до якого-небудь показника, що характеризує продуктивність роботи (наробіток) інструменту до моменту його затуплення. Такими показниками можуть бути: шлях, пройдений інструментом (шляхове напрацювання), площа обробленої поверхні (поверхневе напрацювання), об'єм зрізаного шару (об'ємне напрацювання) і т.п. Найбільш часто величину зношування dз або dр відносять до шляху L, пройденого інструментом при різанні (шляху різання) за час його роботи. При точінні шлях різання, м, можна обчислити за формулою

,                                        (1.11)

де D – діаметр заготовки, мм; lр.х - довжина робочого ходу інструменту (див. розд. 2.2.2), мм; S - подача на оберт заготовки, мм/об.

Тоді відносне лінійне (розмірне) зношування dр.з, мкм/м, за час роботи інструменту Т до досягнення зношування dз = dр можна визначити за формулою 1.12:

.                                 (1.12)

Рисунок 1.51 - Криві зношування інструменту при переважному зношуванні по задній поверхні – перший вид зношування

Графічне зображення закономірності зміни зношування за час роботи інструменту називають кривою зношування (рис. 1.51 та 1.52). Оскільки задня поверхня зношується практично в усіх випадках роботи інструменту, то криві зношування прийнято будувати при вимірюванні максимального значення ширини площадки зношування на задній поверхні dз залежно від часу роботи інструменту t або шляху різання L.

При першому виді зношування (рис. 1.48а) крива зношування має вигляд, показаний на рис. 1.51. На цій кривій є дві ділянки ОА і АВ. Початкова ділянка кривої зношування ОА характеризується інтенсивним зношуванням і називається ділянкою припрацювання (І – період припрацювання). На цій ділянці гостро заточений інструмент неначе «пристосовується» до умов роботи. Площа контакту задньої поверхні леза з поверхнею різання відносно мала, внаслідок чого на ній розвиваються значні питомі навантаження, що призводять до інтенсивного зношування. З появою площадки контакту, шириною dр.н = 0,05-0,1мм напруження, що діють на ній, різко знижуються, і далі зношування переходить у стадію робочого (або нормального) зношування – ділянка АВ (ІІ – період нормальної роботи). При досягненні зношуванням прийнятого критерію (див. розд. 1.3.5), наприклад, значення dр, процес обробки припиняють і проводять заміну зношеного леза. Час роботи інструменту до цього моменту і є періодом стійкості Т (див. розд. 1.1).

Рисунок 1.52 - Криві зношування інструменту при одночасному зношуванні по передній і задній поверхнях - другий вид зношування

Якщо інструмент зношується одночасно по задній і по передній поверхнях (див. рис. 1.48б) - другий вид зношування,- то на кривій зношування з'являється ділянка ВС (рис. 1.52), яка характеризується різким підвищенням зношування і називається ділянкою «катастрофічного» зношування (ІІІ – період катастрофічного зношування).

У цьому випадку розширення й поглиблення лунки зношування на передній поверхні відбувається одночасно зі збільшенням ширини площадки зношування на задній поверхні.

Фактичний кут загострення bфакт (див. рис. 1.48б) у процесі зношування стає значно менше, ніж статичний (заданий кресленням) кут загострення леза. Зменшення кута b приводить до різкого зниження міцності леза й погіршення умов тепловідведення від об'ємів інструментульного матеріалу біля різальної кромки. Тому зменшення кута b може призводити як до теплового розм‘якшення (втрати твердості) і пластичного руйнування («змащування») різальної кромки леза за рахунок підвищення температури в цій зоні, так і до крихкого руйнування – відколів і викришування. Продовження експлуатації інструменту в зоні катастрофічного зношування (зона III, рис. 2.1) недоцільно через значне збільшення обсягів руйнування леза, що призводять до зменшення ресурсу інструменту Ри (міри, що дорівнює або пропорційна сумарній кількості придатної продукції, виготовленої за термін експлуатації інструменту). Тому при досягненні зношування, величина якого наближається до його граничного значення dр, роблять або переточування інструменту, або заміну різальної кромки (при використанні змінних багатогранних непереточуваних пластин (ЗБП)).

У теорії різання часто використовують поняття «відносне граничне зношування» dв.г.з, мкм/м, величину якого можна визначити за формулою (див. (1.12))

де dр і dр.н – відповідно граничне розмірне зношування й початкове радіальне зношування (після періоду припрацювання), відповідно, в точках В і А (рис. 1.52, 2.1), мкм; L і Lп – шляхи різання і припрацювання (у точках В і А відповідно), м; Т і Тп – періоди розмірної стійкості і припрацювання (у точках В і А відповідно), хв.

Допустима (гранична) величина зношування інструменту dр визначається критеріями «технологічного» і «оптимального» зношування (див. розд. 1.3.5).

На величину зношування із параметрів режиму різання найбільший вплив мають швидкість різання, потім подача і найменше - глибина різання. Це свідчить про те, що характер впливу параметрів режиму різання на величину зношування задньої поверхні аналогічний їхньому впливу на температуру різання.



загрузка...