Кінематичні і геометричні параметри процесу різання (стр. 6 из 6)

В процесі різання передня і задня поверхні різця сприймають значні зусилля. На передню поверхню інструменту тисне стружка, а на задню – оброблена поверхня. Найбільший тиск в безпосередній близькості біля різальної кромки і дальше від неї поступово зменшується до нуля. Чим більша міцність і твердість оброблюваного матеріалу, чим більша подача і менший передній кут, тим більший тиск на контактних площадках леза. Максимальний тиск може коливатись в широких межах Рmax=2-70 гПа, а на токарних різцях Рmax=10-60гПа. Для порівняння це в 100-1000 разів більше ніж у контактних парах тертя. Відносна швидкість ковзання по задній поверхні Vков=V, а по передній поверхні Vков=

, де к –коефіцієнт усадки стружки.

При різанні металів без охолодження так і з охолодженням має місце сухе тертя по лезу інструмента, тому що значні тиски не дають проникнути рідині в зону тертя. Умови тертя леза залежать від коефіцієнта тертя, який має значення: Т15К0 – сталь45 μ=0,58 при Vковз=75 м/хв і μ=0,43 при Vковз=200 м/хв.; Р18- сталь45 μ=0,8 при Vковз=10 м/хв і μ=0,6 при Vковз=80 м/хв.

Зношування проходить в складних умовах, спостереження за ходом цього процесу неможливе. Тому появилось декілька гіпотез теорії зношування.

1. Гіпотеза механічної теорії зношування. Поверхні що труться мають нерівності. Виступи макро і мікро нерівностей одного тіла розміщуються в макро і мікро впадинах другого тіла. В процесі взаємного ковзання нерівності оброблюваного матеріалу руйнують нерівності інструменту. Цю гіпотезу прийнято за основу механізму спрацювання інструменту.

2. Гіпотеза абразивного зношування ґрунтується на тому, що оброблюваний матеріал має абразивні включення, які зношують (спрацьовують) лезо мікро царапанням. Ця гіпотеза добре узгоджується з практикою при різанні литих заготовок, що мають поверхневу кірку, гаряче штампованих і термооброблених заготовок з окалиною, а також при різанні силуміну з великим вмістом кремнію, пластмас, склопластиків…

3. Гіпотеза про окислювальну природу зношування. В проміжку між контактною поверхнею леза з одної сторони і поверхнею різання з другої -проникає газове або рідинне середовище. Кисень повітря окислює поверхневу плівку інструментального матеріалу і так як окисли слабші основного матеріалу, то вони руйнуються силами тертя і виносяться стружкою. Для підняття зносостійкості бажано не допустити кисень в зону різання.

4. Гіпотеза адгезійного зношування. Тверді тіла в певних умовах взаємодії “схоплюються” (склеюються) під дією адгезійних (молекулярних) сил. Ця гіпотеза повніше інших підтверджується практикою різання. В конкретних умовах різання, коли на контактних поверхнях діють значні температури і тиски і існує ювенільний стан поверхонь тертя, ці поверхні можуть зблизитись настільки, що між атомами металів інструменту і оброблюваної заготовки можуть виникнути сили зчеплення. В послідуючий момент в зв’язку з тим, що має місце рухомий контакт, проходить руйнування матеріалу в тих місцях, де тільки що був контакт. Руйнування іде або по лезу, або по стружці. Ця гіпотеза підтверджується методами мікрорентгенспектрального аналізу продуктів зношування лез різальних інструментів.

5. Гіпотеза про дифузійну природу спрацювання. В ході різання проходить безперервне дифузійне перенесення атомів вуглецю, вольфраму, хрому, молібдену з приганичного шару інструментального матеріалу леза в контактуючий з ним шар оброблюваного матеріалу. З ростом швидкості різання і, відповідно, температури в зоні різання, дифузійне перенесення становиться основним фактором, що визначає механізм спрацювання леза.

6. Гіпотеза гальваномагнітних дефектів. Деякі дослідники вважають, що виникаючі в контактній області термоструми, а також термомагнітні і гальваномагнітні ефекти можуть впливати на інтенсивність спрацювання інструменту.

Залежно від умов процесу різання спрацювання інструменту може проходити по різному: 1. Спрацювання переважно по задній поверхні має місце при обробці пластичних матеріалів з товщиною зрізу меншою 0,1 мм крихких матеріалів з утворенням стружки надлому (рис.14а). При цьому на задній грані інструменту утворюється площадка висотою hз з α=0о. 2. Спрацювання переважно по передній поверхні, коли обробляються пластичні матеріали з товщиною зрізу більшою 0,5 мм. Цей вид спрацювання характеризується глибиною лунки hл і її шириною в при ширині перемички fі довжині лунки l. Повне спрацювання настає тоді, коли f=0. 3. Спрацювання одночасно по передній і задній грані, коли оброблюється пластичний матеріал з товщиною зрізу 0,1-0,5 мм. Дереворізальні інструменти в процесі спрацювання збільшують свій радіус заокруглення ρ. Вгострому добр доведеному інструменті він може бути 0,005 мм. і в процесі роботи постійно збільшується. Різні види спрацювання інструменту показано на рис14.

Рис. 14

Залежність величини спрацювання h від часу роботи t різального інструмен-ту показана на рис.15 Тут 1 – період припрацювання на протязі якого відбувається інтенсивне стирання найбільш виступаючих частинок поверхні. Чим менша шорсткість поверхні інструменту, тим плавніше походить його припрацювання. 11-період нормального спрацювання,hпоступово і плавно зростає з ходом часу роботи. 111- період прискореного спрацювання, різко підвищується температура різання і проходить інтенсивне спрацювання, яке може призвести до руйнування різальних кромок. Для збільшення терміну роботи інструменту необхідно зменшити h на першому періоді і збільшити другий період.

Рис. 15

Для нормальної експлуатації інструменту необхідно знати коли наступає третій період роботи і недопустити його, відправити інструмент на переточування. Для цього для визначення періоду нормальної роботи інструменту використовують декілька ознак (критеріїв):

1. Критерій блискучої смужки – при обробці сталі на поверхні деталі появляються блискучі смужки, а при обробці чавуну – темні плями. Це результат того, що різальна кромка в окремих місцях починає викришуватись і на поверхні деталі з’являються блискучі смужки – це початок третього періоду зношування. Через 1-2 хв. Наступить повне руйнування різальної кромки. Цього допускати не слід.

2.Силовий критерій. Інструмент вважають спрацьованим, якщо різко збільшується сила різання. Для визначення сил різання на верстаті повинні бути спеціальні прилади.

3. Технологічний критерій. Інструмент вважають спрацьованим, якщо розміри, або шорсткість обробленої поверхні не відповідають технічним умовам. Цей критерій використовують, в основному, для оцінки спрацювання інструментів для чистової обробки.