1 сурет. Өңдеудің технологиялық әдістерінің жіктелуі

По сравнению с основным массивом твердого сплава третий слой является более хрупким и разупрочненным, что приводит к срезу с контактных поверхностей инструмента слоев инструментального материала движущимся стружкой и поверхностью резания. Таким образом, в общем случае изнашивание твердосплавного инструмента происходит вследствие собственно диффузионного растворения и диспергирования разупрочненных контактных поверхностей.

Вследствие значительной пористости металлокерамических твердых сплавов окислительным процессам подвергаются не только сами контактные поверхности инструмента, но и зерна твердого сплава, лежащие на некоторой глубине от этих поверхностей. Продуктами окисления кобальтовой фазы является окислы СО₃ О₇ и СаО и карбидов WО₃ и ТіО₂. Твердость продуктов окисления в 40…60 раз ниже твердости твердых сплавов. В результате значительного размягчения кобальтовой фазы нарушается монолитность сплава и ослабляется связь между зернами карбидов вольфрама и титана с цементирующей связкой. Это создает благоприятные условия для выравнивания карбидных зерен силами трения, действующими на передней и задней поверхностях инструмента, и изнашивания этих поверхностей.

Склонность твердых сплавов к окислению определяется их химическим составом. Однокарбидные сплавы окисляются сильнее, нежели двухкарбидные. С увеличением содержания кобальта в твердом сплаве интенсивность и скорость окисления возрастают. Необходимо отметить, что в суммарном механизме изнашивания инструмента окислительные процессы имеют существенное значение только в интервале температур 700…900⁰С. Оценивая достоверность различных гипотез изнашивания инструментов, следует отметить, что только абразивное и адгезионное изнашивание получило экспериментальное подтверждение. Прямых экспериментальных доказательств, подтверждающих существование диффузионного и окислительного изнашивания, нет.

Нарастание износа за время работы инструмента. Изображение закономерности нарастания износа за время работы инструмента называется кривой износа. Характерные кривые износа задней поверхности инструмента представлены на рисунке 45.

а) б) в)
а, б – алдыңғы беттермен; в – тек артқы бетпен ғана.

45 сурет. Жүзді құралдардың тозу қисық сызықтары

Если инструмент изнашивается одновременно по передней и задней поверхностям, то кривая износа задней поверхности (рис.45, а) состоит из трех более или менее отчетливо выраженных участков. Участок ОА кривой с интенсивным нарастанием ширины площадки износа, соответствует периоду приработки инструмента. При дальнейшей работе инструмента нарастание износа замедляется, т.к. это связано с уменьшением контактных касательных напряжений на площадке износа по мере увеличения ее размеров. Участок АВ кривой соответствует периоду нормального изнашивания инструмента. По достижению некоторой величины линейный износ задней поверхности вследствие роста температуры вновь начинает резко расти, и кривая износа идет круто вверх.

Участок кривой за точкой В соответствует периоду катастрофического изнашивания инструмента. В этом периоде износ нарастает настолько быстро, что если не прекратить дальнейшую работу, то это может привести к чрезмерно большому износу задней поверхности, при котором резко сократится число переточек, допускаемых инструментом, и увеличится время, затрачиваемое на переточку. Поэтому рациональная эксплуатация инструмента исключает работу в период катастрофического изнашивания.

При средних скоростях резания период нормального изнашивания составляет 85…90% периода стойкости инструмента. По мере увеличения скорости резания период нормального изнашивания сокращается и при очень высоких скоростях резания становится настолько малым, что после периода приработки почти сразу наступает период катастрофического изнашивания. Геометрические параметры инструмента должны быть такими, чтобы максимально увеличить период нормального изнашивания и сократить или полностью устранить период приработки.

При изнашивании инструмента преимущественно по задней поверхности, когда износ передней поверхности незначителен, кривая износа (рис.45, б) вогнута относительно оси абцисс. В этом случае период приработки отсутствует и на участке АВ кривой износа, соответствующем периоду нормального изнашивания, износ в начале медленно, а затем более быстро возрастает до точки начала периода катастрофического изнашивания.

Если инструмент изнашивается только по задней поверхности, то кривая износа имеют вид, изображенный на рис.45, в. После периода приработки, период нормального изнашивания продолжается значительно дольше, чем в первых двух случаях. Период нормального изнашивания в последнем случае настолько велик, что, как правило, работу инструмента прекращают еще до перехода в период катастрофического изнашивания.

Величина износа передней и задней поверхностей инструмента зависит от времени работы инструмента, температуры резания и скорости перемещения поверхности резания и стружки относительно задней и передней поверхностей. В результате обработки опытных данных, полученных при изучении влияния времени работы инструмента, глубины резания, подачи и скорости резания на ширину площадки износа и глубину лужки износа, были составлены эмпирические формулы, описывающие связь между величиной износа и факторами режима резания для периода нормального изнашивания инструмента. формула имеет вид:

h= C ·T · ·S ·t (47)

Как показали опыты, величины показателей степени в зависимости от вида работ, рода обрабатываемого и инструментального материалов колеблются в широких пределах. Но во всех случаях и при любых режимах резания mh>nh>qh, т.е. на величину износа наибольшее влияние оказывают скорость резания, затем подача и наименьшее – глубина резания. Из этого следует, что интенсивность влияния параметров режима резания на величину износа задней поверхности такая же, как и на температуру резания.

Критерии износа. При эксплуатации инструмента по мере его изнашивания наступает такой момент, когда дальнейшее резание инструментом должно быть прекращено, а инструмент отправлен на переточку. Момент затупления инструмента устанавливают с помощью критерия износа. Под критерием износа понимают, сумму признаков (или один решающей признак), при которых работа инструментом должна быть прекращена. Используют следующие критерии:

1. 
   Критерий- блестящей полоски. Резец считается изношенным и его надо перетачивать, когда при обработке стали, на поверхности резания появляется блестящая полоска, а при обработке чугуна – темные пятна. Режущая кромка в отдельных местах начинает выкрашиваться, в этих местах резец производит большое смятие поверхности резания.
   
2. 
   Силовой критерий. Резец изношен, когда Ру, Рх резко возрастает. В производственных условиях этот критерий не используется.
   
3. 
   Критерий оптимального износа. Под оптимальным износом подразумевается такой износ, при котором общий срок службы инструмента получается наибольшим.
   

где К – количество переточек; Т – машинное время работы (стойкость) инструмента, соответствующее данному износу.

4. 
   Технологический критерий. Инструмент считается изношенным, когда не обеспечиваются технологические требования к обработанной поверхности.
   
5. 
   Размерная стойкость – стойкость соответствующая определенной величине износа в радиальном направлении.