ТехИнфо

Технологическая   информация

Износ и стойкость режущих инструментов


Исследования, проведенные советскими и зарубежными учеными, показали, что важнейшими факторами, влияющими на условия трения и износа режущих инструментов являются: физико-механические свойства обрабатываемого материала и режущего инструмента, химический состав и структурное состояние трущихся поверхностей, скорость резания (трения), величина срезаемого слоя материала, величина нормального давления (напряжения), температура в зоне трения, применение смазочно-охлаждающих жидкостей, состояние станка, жесткость технологической системы СПИД и др.

Указанные факторы, влияющие на износ, определяют период стойкости режущих инструментов, расчетное количество переточек и расход инструментов. При резании металлов возникают высокие удельные давления и температуры. Удельные давления доходят до 200-400 кг/мм2, а температура в зоне резания часто превышает 800-900°C. Следует также учесть, что величина контактных поверхностей в процессе резания в большинстве случаев весьма небольшая. Все это влияет на интенсивность процесса износа режущего инструмента.

В процессе резания происходит износ режущего инструмента. Этот износ внешне будет проявляться истиранием рабочих поверхностей режущей части инструмента и выкрашиванием режущей кромки. Если величина износа будет превосходить допустимую величину практически процесс резания затупившимся инструментом необходимо прекратить во избежание потери точности, резкого ухудшения чистоты обработанной поверхности и др.

В практике обработки резанием наблюдаются следующие формы износа режущих инструментов: по задней поверхности, по передней поверхности и износ по задней и передней поверхностям.

Исследования показали, что преимущественный износ по задней поверхности режущих инструментов наблюдается при обработке хрупких материалов, когда образуется стружка надлома; во время обработки вязких материалов (стали) с малыми толщинами (0,1+0,15 мм) при высоких скоростях резания, при которых не образуется нарост, износ протекает больше по задней поверхности; при малых толщинах среза (менее 0,1 мм) с применением COЖ, в случаях когда условия для образования нароста в этой зоне скорости резания ухудшаются, износ будет наблюдаться и по задней поверхности.

Преимущественный износ по передней поверхности инструмента будет наблюдаться при обработке пластичных металлов в случаях больших удельных давлений на передней поверхности, при больших толщинах срезаемого слоя и высокой температуре в зоне резания, когда создаются условия образования лунки на передней поверхности. Эта форма износа наблюдается при образовании нароста. В дальнейшем по мере износа образовавшейся лунки у резца наступает окончательный износ.

На уменьшение износа режущих инструментов влияет шероховатость поверхностей рабочей части инструмента после заточки. Значительное уменьшение износа наблюдается у тех инструментов, у которых после заточки осуществляется доводка рабочих поверхностей и режущих кромок. Стойкость таких инструментов повышается в два-три раза.

При большом износе инструмента резец дальше работать не может, считается затупленным и подлежит переточке или замене. Существует несколько критериев (признаков) затупления. В тех случаях, когда по характеру выполняемой работы не предъявляются особые требования к точности размеров, форме и шероховатости обработанной поверхности, целесообразно доводить затупление режущего инструмента до такой величины, которая даст возможность получить общий срок работы инструмента максимальным. Такой износ инструмента называют оптимальным износом или оптимальным критерием износа.

В данном случае оптимальный износ будет соответствовать максимальному сроку работы инструмента.

При оптимальном критерии (величине) износа расход режущих инструментов будет также наименьшим, а следовательно, производительность труда будет возрастать.

Если же при выполнении той или иной операции мы ограничены заданной точностью и чистотой обработанной поверхности, тогда решающую роль будут играть технологические соображения. В этих случаях пользуются так называемым технологическим критерием износа режущего инструмента.

Этот критерий затупления состоит в том, что величина затупления режущего инструмента определяется по какому-либо технологическому признаку: когда чистота обработанной поверхности детали ухудшается и не отвечает техническим требования ГОСТ 2789-57, или когда размеры детали нарушаются и выходят за пределы поля допуска.

В условиях эксплуатации автоматических линий, механизации технологических процессов при резании металлов и высоких требованиях к точности размеров введено понятие «критерий размерного износа».

Стойкость режущего инструмента, соответствующая достигнутой величине износа в радиальном направлении, при котором теряется заданный размер обрабатываемой заготовки и ухудшается чистота обработанной поверхности, называется размерной стойкостью.

Следует ответить, что лимитирующей величиной износа режущего инструмента чаще всего является износ по задней поверхности.

Износ инструмента по мере его работы связан с изменением геометрии заточки.

Как показали исследования и практика обработки вязких металлов, по мере износа резцов и другого инструмента изменяется вид стружки, по которой можно судить о выработке лунки на передней поверхности и приближении полного затупления инструмента.