Износ режущего инструмента

Виды изнашивания

Износ и связанное с ним затупление режущего инструмента происходят в результате сложного взаимодействия механических, физических и химических явлений. Доминирующее влияние одного явления над другими приводит к различным видам изнашивания режущего инструмента. На основании многочисленных экспериментальных исследований процесса резания материалов установлено три вида изнашивания режущих инструментов: абразивное, адгезионное и диффузионное.

Абразивное изнашивание инструмента происходит за счет царапания его рабочих поверхностей стружкой (элементами стружки), частицами нароста, а также твердыми включениями, имеющимися в материале обрабатываемой заготовки. Возможность царапания рабочих поверхностей режущего инструмента, более твердых по сравнению с обрабатываемой заготовкой, обусловлена тем, что инструментальный материал по своей основе неоднороден. В связи с этим на его рабочих поверхностях имеются участки как большей, так и меньшей твердости. Поэтому под воздействием вышеуказанных факторов происходит удаление частиц инструментального материала с менее твердых участков, разрыхление поверхностных слоев с последующим их более интенсивным изнашиванием.

Адгезионное изнашивание заключается в молекулярном взаимодействии (схватывании) поверхностных слоев режущего инструмента и обрабатываемого материала и последующем вырывании частиц материала инструмента.

Природа данного явления обусловлена тем, что контактные

поверхности режущего инструмента и обрабатываемого материала не являются идеально гладкими, то есть имеют вполне определенную шероховатость. Поэтому их точками соприкосновения в процессе резания являются выступающие участки микрорельефа (рис. 31), что вызывает в местах контакта большие удельные нагрузки, разрушающие окисные пленки.

Рис. 31. Схема образования «мостиков холодной сварки»

В результате такого контакта происходит образование «мостиков холодной сварки», которые разрушаются и вновь образуются вследствие движения деформируемого материала относительно режущего клина. Причем процесс разрушения «мостиков» сопровождается вырыванием частиц инструментального материала и образованием адгезионных пятен. Данное явление активно проявляется, когда температура в зоне резания составляет более 600 .

Диффузионное изнашиваниеинструмента происходит в результате взаимного растворения металла заготовки и материала инструмента. На активность процесса растворения оказывает влияние высокая температура (900…1200 ) контактного слоя, возникающая при высокой скорости резания. Процесс диффузионного изнашивания приводит к изменению химического состава и физико-химических свойств поверхностных слоев инструмента, снижает его износостойкость. Поэтому диффузионное изнашивание можно рассматривать как разновидность химического изнашивания.

Износ инструмента происходит по определенным закономерностям. В самом общем виде, независимо от вида изнашивания и типа режущего инструмента, зависимость его износа от времени работы может быть представлена в виде графика, показанного на рис. 32.

На данной графической зависимости можно выделить три характерные зоны:

I – зона начального износа или зона приработки инструмента

( ~ 0,05…0,1 мм). В этой зоне инструмент подвергается в основном абразивному износу;

Рис. 32. Зависимость изменения износа инструмента от времени работы

II – зона нормального износа. Значение износа , соответствующее точке 2 перегиба на кривой износа, называется величиной допустимого износа, которая может составлять 1…2 мм. В этой зоне доминирующим является, как правило, адгезионный износ.

III – зона катастрофического износа. Если не допускать работу инструмента в зоне III, то срок его службы значительно увеличится. В этой зоне превалирует диффузионный износ.