9. Износ и стойкость режущих инструментов

В процессе резания выделяется большое количество тепла, дей­ствуют большие контактные давления и происходит интенсивное трение между инструментом, заготовкой и стружкой, что обуслов­ливает износ режущего инструмента.

При действии контактных давлений и температур в зоне реза­ния начинают действовать силы молекулярного сцепления -адгезия, выражающаяся в слипании материала инструмента со стружкой Это сопровождается вырыванием отдельных части ма-териала инструмента сходящей стружкой, что ускоряет процесс

При обработке без смазочно-охлаждающих жидкостей преобла-дающим абразивное изнашивание. Вследствие действия указанных факторов происходит износ режущих инструментов по передней и по задней поверхности.

Степень и характер износа режущего инструмента оказывают существенное влияние на расход режущего инструмента, качество обработки и размеры деталей.

С понятием об износе инструмента тесно связано понятие о его стойкости, под которой понимается промежуток времени непре­рывной работы инструмента, в течение которого его износ дости­гает установленной величины. Стойкость измеряется в минутах и обозначается буквой Т. Наибольшее влияние на износ, а соответ­ственно и на стойкость оказывает скорость резания.

Обычно задаются такими режимами резания, чтобы стойкость инструмента была в пределах 30—90 мин.

10. Упрочнение при обработке резанием

Как известно, все режущие инструменты работают по принципу действия клина, причем чем остреее клин, тем легче отделяется

Рис. 229. Схема образования наклепа при точении:

а — схема срезания стружки,- б — структура приповерхностного объема металла

после обработки; в — изменение твердости по зонам // и ///

стружка. Однако на практике режущий клин даже заточенного инструмента имеет некоторый радиус закругления (около 0,02 мм).

При срезании с заготовки припуска с глубиной резания t (рис. 229) при наличии радиуса закругления режущего клина В в стружку будет переходить лишь часть металла, лежащая выше линии АВ. Слой металла, лежащий ниже, будет подвергаться упругой и пластической деформации, образуя обработанную по­верхность. В результате такого воздействия обработанная поверх­ность приобретает повышенную по сравнению с исходным металлом твердость. Это явление упрочнения обработанной поверхности называется наклепом. В результате проявления наклепа твердость обработанной поверхности может повышаться в 2 раза и более. Величина упрочнения и глубина наклепанного слоя будет зависеть от физико-механических свойств обрабатываемого металла, гео­метрии режущего инструмента и режима резания,

После прохождения резца относительно обработанной поверх­ности происходит частичное упругое восстановление размера де­формированного слоя h_y. В результате этого образуется контакт­ная площадка шириной Н, по которой обработанная поверхность контактирует со вспомогательной режущей кромкой и вспомога­тельной задней поверхностью резца.

11. Производительность и выбор режима резания

Производительность обработки определяется количеством заго­товок, изготовляемых в единицу времени, шт/мин.

Q = 1/Тшт,

_гле T -штучное время. Величина Т_шт - это среднее время, затрачиваемое на изготовление одной детали. Оно складывается из суммы отдельных составляющих

T_шт = T₀ + Тв + Т_обСл + Tотд,

гле Т₀-основное технологическое время, затрачиваемые на снятие припуска с заготовки, T_в - вспомогательное время, затрачиваемое на выполнение вспомогательных действии, обеспе­чивающих выполнение основной работы: установку и съем детали, управление станком и т. д., Т_обсл - время обслуживания рабо

чего места и станка Тотд— время перерывов на отдых.

Величина основного технологического времени Т₀ определяется расчетным путем в зависимости от способа обработки и режимов

Рис. 230. Схема к расчету основного технологического времени при точении цилиндров

где L = l + l₁ + l₂ (мм) — расчетная длина пути режущего ин­струмента относительно заготовки в направлении подачи (рис. 230), / — длина обрабатываемой заготовки, 1₁ — путь врезания инстру­мента, l₂ — путь выхода (перебег) резца, п — частота вращения заготовки, мин^-1; S — продольная подача, мм/об, i — число про­ходов инструмента, необходимое для снятия всего припуска h, мм; при работе с глубиной резания t, мм.

При обработке резанием главной составляющей T_шт, является основное технологическое время Т₀ (до 75 %), поэтому для повы­шения производительности труда необходимо принимать все меры для его сокращения. На практике для повышения производитель­ности труда используют методы высокопроизводительного вреза­ния, основанные на максимально возможном увеличении скорости резания (скоростное резание) и увеличении подачи (силовое реза­ние). Скоростное резание тре­бует применения инструментов, оснащенных наиболее теплостой­ким и износостойким инструмен­тальным материалом.

Для широкого внедрения си­лового резания необходимо иметь

режущие инструменты, обеспечивающие при работе с большими величинами подач высокое качество обработанной поверхности. Основной особенностью таких режущих инструментов является наличие вспомогательной режущей кромки с углом ф = 0°.

Элементы режима резания выбирают в следующей последова­тельности. Вначале задаются значением глубины резания. При этом стремятся снять за один проход весь припуск. Если, исходя из технологических требований, необходима последующая чисто­вая обработка, то за первый черновой проход снимается 80 % припуска, а за второй — остальные 20. Затем выбирается величина подачи. При этом необходимо назначать наибольшую допустимую подачу, исходя из требований точности и шероховатости обрабо­танной поверхности. На практике для выбора величины S и t существуют соответствующие таблицы.

В зависимости от выбранных глубины резания и подачи опре­деляется оптимальная скорость резания

где с_v — коэффициент, учитывающий физико-механические свой­ства обрабатываемого материала, материал режущей части инстру­мента и т. д., Т — период стойкости инструмента. Выбирается в зависимости от технологической схемы обработки. Для наруж­ного точения Т = 60-90 мин, t — глубина резания, мм, S — подача в мм/об, К_v — поправочный коэффициент, учитываю-

Результатом воздействия режущего инструмента на заготовку является появление в поверхностном слое обработанной поверх­ности внутренних остаточных напряжении. Эти напряженш в зависимости от условий обработки могут быть растягивающими или сжимающими: Напряжения сжатия повышают работоспособ­ность деталей, а растягивающие остаточные напряжения -пони-

жают.

Формирующийся в процессе обработки поверхностный слой можно разделить на три зоны (рис. 229):

I-зона разрушенной структуры, III -основной недеформиро-вянный металл II — зона наклепанного металла.

Зона разрушенной структуры является дефектной. Она содер­жит острые глубокие канавки и трещины, являющиеся микро­концентраторами напряжений.

В зоне наклепа твердость металла резко меняется от 2-3-крат-ной на верхней границе до равной твердости основного металла на нижней Глубина этого слоя составляет от нескольких милли-' метров при червовой обработке до сотых долей миллиметра при

чистовой обработке.

Наличие наклепа на обработанной поверхности благоприятно после проведения окончательной чистовой обработки при условии, что образуются остаточные сжимающие напряжения.

Упрочнение, полученное при черновой обработке, являете безусловно вредным/так как при дальнейшеи обработке инстру­менту приходится срезать металл повышенной твердое

щий особенности геометрии заточки инструмента, применение смазочно-охлаждающих средств и т. п., т, х_v, у_v — показатели степеней, величины которых определяются свойствами обрабаты­ваемого и инструментального материалов и условиями обработки. По оптимальной скорости резания находят частоту вращения шпинделя станка: n = 1000-v/ПD.