Нарост при резании, сущность явления, динамика нароста, положительная и отрицательная роль нароста, влияние условий обработки на наростообразование

При резании большинства конструкционных материалов возникает явление, называемое наростообразованием. Нарост - это часть материала заготовки, образующаяся в застойной зоне и связанная с поверхностями и режущей кромкой лезвия инструмента (рис. 7.1). Нарост формируется в условиях высоких контактных давлений и температур, поэтому имеет высокую твердость и прочность, превосходящие в 3...4 раза соответствующие характеристики обрабатываемого материала. При оценке параметров нароста выделяют передний угол нароста gн, высоту hн, радиус rн и основание нароста lн.

Рис 7.1. Форма и параметры нароста

Нарост не постоянен в процессе резания. Он появляется и исчезает с частотой от нескольких раз до нескольких тысяч раз в минуту. При определенных условиях, например, при образовании сливной стружки нарост может оставаться на поверхностях лезвия и после прекращения резания.

В процессе образования нароста выделяют четыре основные стадии (см. рис. 6.4 и 7.1):

1. Разрыв волокон стружки на участке контакта OF в направлении поперечном движению стружки;

2. Рост размеров нароста на участке ОД;

3. Достижение максимальных размеров нароста;

4. Срыв нароста и переход к первой стадии его образования

На размеры нароста основное влияние оказывают механические свойства обрабатываемого материала, скорость резания, толщина срезаемого слоя, передний угол лезвия инструмента, смазочно-охлаждающие жидкости. К наростообразованию склонны углеродистые и конструкционные стали, не склонны - медь, латунь, бронза, олово, свинец, титановые сплавы и легированные стали.

Наиболее сложное влияние на размеры нароста оказывает скорость резания (рис. 7.2):

1. При небольших значениях скоростей резания () нарост не образуется, так как температура и давление в зоне стружкообразования невелики и не способствуют схватыванию материала заготовки с поверхностями лезвия.

2. В диапазоне скоростей (при обработке конструкционных сталей u = 15...30 м/мин) наблюдается увеличение высоты нароста, что связано в основном с ростом температуры резания.

3. В диапазоне скоростей () высота нароста уменьшается, что объясняется достаточно большими значениями температуры резания приводящими к размягчению приконтактных слоев материала и созданию ювинильных поверхностей, не способствующих образованию нароста.

 

Рис.7.2.Зависимость высоты нароста от скорости резания

Нарост при резании играет как положительную так и отрицательную роль. Он увеличивает передний угол лезвия, облегчая тем самым процесс резания, снижает силу и температуру резания, уменьшает степень деформации стружки, защищает переднюю и заднюю поверхности и режущую кромку лезвия от непосредственного контакта с обрабатываемым материалом и тем самым снижает износ и повышает стойкость инструмента. С другой стороны, образование нароста способствует возникновению вибрации в зоне резания и снижению качества обработанной поверхности. Причины этих отрицательных явлений лежат в периодичности формирования и срыва нароста, изменении глубины резания за счет выступающей части нароста, наличии на обработанной поверхности чешуйчатых продуктов разрушения нароста. Следовательно, при черновых операциях обработки надо стремиться к образованию нароста, а при чистовых - к его устранению. Регулирование процессом наростообразования может осуществляться путем подбора скорости резания, подачи, геометрии инструмента, шероховатости поверхностей инструмента, смазочно-охлаждающих средств, инструментальных материалов. Например, увеличение переднего угла лезвия инструмента, уменьшение подачи (толщины срезаемого слоя), снижение шероховатости поверхностей инструмента, применение СОЖ и инструментальных материалов, не имеющих одинаковых химических элементов с обрабатываемым материалом, способствует исключению наростообразования.