Виды износа. Основными видами износа являются абразивное, молеку­лярное и диффузионное изнашивание и приработочный износ.

Абразивный износ — это царапание твердыми частицами, находя­щимися в обрабатываемом материале, режущих поверхностей инструмента. Большой абразивный износ причиняют инструменту окалина и литейная кор­ка на заготовках.

Молекулярный износ про­исходит в результате действия молекулярных сил сцепления (прилипание, спекание) между материалами заго­товки (стружки), вызывающих при трении скольжения отрыв (захватывание) мельчайших частиц материала инструмента. Этот вид износа харак­терен при обработке стали и других вязких материалов.

При контакте одноименных матери­алов схватывание начинается при тем­пературах, равных (0,3—0,4) Тпл, а при контакте разноименных материалов (0,35—0,5) Тпл, при очень высоких температурах контактирования процесс схватывания приводит к спека­нию. Молекулярный износ можно уменьшить применением СОЖ, кото­рые создают на контактных поверхно­стях защитные пленки, уменьшающие силы прилипания.

Диффузионное изнаши­вание — это диффузионное раство­рение металла инструмента в обраба­тываемом материале при температу­рах 800—850 °С. Интенсивность проте­кания диффузионных процессов замет­но уменьшается при применении инст­рументальных материалов, химически инертных по отношению к обрабаты­ваемому материалу.

Резец по времени изнашивается не­равномерно. В начале работы быстро истираются неровности, шероховатости режущей кромки и обезуглероженный слой инструмента, появившийся при его термической обработке. Этот износ называется приработочным.

Стойкость инструмента. На рис. 15 процесс износа изображен графически.

Рис. 15. Зависимость износа резца по задней поверхности от продолжительности работы: зоны: 1 — приработки, 2— нормального износа, 3 — разрушения; Т — период стойкости резца

Сначала в зоне 1 от А до В будет приработочный процесс. В зоне 2 — пря­мая ВС изображает нормальный износ, высота площадки из равномерно рас­тет. Затем высота достигает определенной величины hзмах. Их дальнейший из­нос и перегрев резца вызывает резкое увеличение площадки износа, разру­шение режущей кромки — зона 3. Чтобы не допустить разрушения режу­щей кромки, резец (или другой инст­румент) снимают и перетачивают раньше, чем износ достигнет опреде­ленной допускаемой величины hздоп. Время работы инструмента до износа на величину hздоп называется перио­дом стойкости (стойкостью) Т (мин). Иначе говоря, стойкостью называется машинное время работы резца до переточки.

На износ и стойкость инструмента влияют скорость резания, физико-меха­нические свойства обрабатываемого и инструментального материала, состояние поверхности режущих кромок инструмента, жесткость технологической системы станка (СПИД), свойства применяемой СОЖ. элементы режима резания, углы резца и др.

Наибольшее влияние на стойкость инструмента оказывает скорость резания. Чем скорость выше, тем больше энергии расходуется на процесс резания, тем больше выделяется тепла, тем интенсивнее происходит износ трущих­ся поверхностей режущей части инструмента и тем меньше период стойкости. Исследованиями и практикой установлено, что небольшое приращение скорости резания вызывает значительное изменение стойкости резца. Например, если скорость резания при работе твердосплавным резцом увеличивается в два раза, то стойкость резца уменьшится в 32 раза.

В процессе работы все виды инст­рументов изнашиваются. Обслуживающий персонал — мастера, наладчики должны знать, до какого предела затупления (износа) можно доводить инструмент и когда изношенный или затупившийся инструмент снять для переточки или замены новым. Если до­водить износ до точки b (рис. 15), та­кой износ будет неэкономичен, так как резец придется слишком часто перетачивать. Если доводить резец до слиш­ком большого износа (до точки с), то при переточке придется удалять слиш­ком много металла, инструмента. Кроме того, при работе с затуплен­ным инструментом увеличиваются силы резания, ухудшается чистота обработки, повышается температура резания и усиливается сам процесс изнашивания.

Существует несколько способов определения износа инструментов.

Критерии блестящей по­лоски—при появлении на поверх­ности резания блестящей полоски (при обработке стали), а при обра­ботке чугуна — темных пятен резец считается затупившимся. Появление блестящей полоски соответствует на­чалу третьего периода износа (зона 3,рис. 15). Этот способ не применяют при работе сложным и дорогостоя­щим инструментом и при чистовых работах.

Силовой критерий (критерий Шлезингера) — резец считается затупленным, когда начинается за­метное увеличение сил резания. Пока­зание амперметра, включенного в цепь якоря мотора, может служить критерием износа. г»тог способ приме­няется при исследовательских рабо­тах, когда станки оснащены специ­альными приборами для измерения сил резания. Современные станки 16К20, 1К62, 1А16 и другие имеют на щитках управления амперметры. Ам­перметр покажет при затуплении ин­струмента резкое возрастание расхо­дуемой мощности на резание.

Критерий оптимального износа подразумевает износ, при котором общий срок службы инстру­мента получается наибольшим. Об­щий срок службы резца М (в мин) определяется как произведение коли­чества переточек К на время работы (стойкость) Т,за которое этот износ образовался:

 

^{В процессе резания режущий инструмент изнашивается. Различают два вида износа: по передней и по задней граням (рис. 9).}

^{Износ по передней грани (рис. 9, а) появляется вследствие трения стружки. На передней грани появляется лунка диаметром øл и глубиной h}_л^{. Режущую кромку резца защищает застойная зона — нарост, поэтому лунка появляется за пределами нароста (1—2 мм от режущей кромки). Износ по задней грани (рис. 9, б) появляется вследствие трения задней грани и обработанной поверхности. На задней грани появляется площадка износа h}_з^{. Износ по передней грани преобладает при черновой обработке, по задней грани — при чистовой обработке.}

^{Рис. 9. Виды износа резца: а — по передней грани, б — по задней грани}

^{Зависимость износа от времени работы резца показана на рис. 10, а. Различают три стадии износа:}

^{1. приработка,}

^{2. установившийся износ,}

^{3. катастрофический износ.}

^{Важно не доводить инструмент до критического износа h}_к^{. Это ведет к разрушению резца, увеличению трудоемкости его восстановления и сокращению срока службы.}

^{При черновой обработке устанавливают критерий износа h}_з^{=2-3 мм, после чего резец перетачивают. Заточка восстанавливает исходную геометрию инструмента (см. рис. 9).}

^{При чистовой обработке следует учитывать размерный износ инструмента hр (рис. 10,б). Резец изнашивается в радиальном направлении, при этом уменьшается его; длина и соответственно увеличивается диаметр обрабатываемой детали.}

^{Величина радиального износа: hр=h}_з^{* tga.}

^{Кроме того, большой износ по задней грани увеличивает шероховатость обработанной поверхности. Обычно принимают при чистовой обработке критерий износа h}_з^{=0,2—0,4 мм.}

Нанесение износостойких покрытий приводит к снижению коэффициента трения на передней поверхности, что вызывает уменьшение источника теплоты трения на передней поверхности и в конечном итоге увеличивает период стойкости инструмента