Характер износа различных инструментов

Износ инструмента проявляется в виде лунки на его передней поверхности, фаски на задней поверхности и радиуса закругления режущей кромки. Образование лунки на передней поверхности и её последующее развитие несколько увеличивает передний угол и поэтому влечёт за собой уменьшение деформации и сил на передней поверхности инструмента. Однако это уменьшение невелико и на технологических характеристиках процесса стружкообразования почти не сказывается.

Увеличение фаски износа на задней поверхности способствует интенсификации на этой поверхности адгезионных процессов, увеличению силы трения и силы нормального давления. При этом возрастают деформация, упрочнение поверхностного слоя изделия, ухудшается качество, повышается температура резания.

Увеличение радиуса закругления режущей кромки ведёт к увеличению толщины слоя, подминаемого под заднюю поверхность, что повышает нормальные контактные напряжения и силу. В итоге наблюдаются те же явления, что и при увеличении фаски износа. В зависимости от условий резания различным оказывается внешний вид изношенного инструмента (рис.18.4). Например, инструменты, работающие при низких скоростях резания (протяжки, фасонные и строгальные резцы) изнашиваются в основном по режущей кромке. Изнашивание сверл наблюдается по задней поверхности (рис. 18.4, б). Фрезы изнашиваются по режущей кромке и задней поверхности (рис. 18.4, в).

 

Рис. 18.4. Схемы изнашивания инструментов в виде закругления режущей кромки с радиусом r, фаски износа h₃, лунки износа l_л:

а – работающих при низких скоростях резания; б – сверл; в – фрез; г, д, е – токарных резцов.

 

Высокоскоростной фрезерный инструмент изнашивается в основном за счёт абразивно-механического изнашивания. Адгезионно–диффузионное изнашивание на фрезах не проявляется, т. к. температура резания при фрезеровании в одинаковых с точением условиях меньше в 2… 3 раза.

Наиболее сложным образом изнашиваются токарные резцы (рис. 18.4, г-е). У токарных резцов изнашивание проявляется в виде радиуса закругления режущей кромки, площадки (фаски) износа по задней поверхности и лунки на передней поверхности.

Закругление режущей кромки происходит по причине ее осыпания в результате вибраций в процессе резания и механического изнашивания. Износ по задней поверхности является результатом абразивно-механического изнашивания. Появление лунки обусловлено максимальной температурой на передней поверхности, значения которой могут достигать 1000 - 1500⁰ С. Это и приводит к интенсификации адгезионно-диффузионного изнашивания инструмента.

Мерой изношенности инструмента могут служить линейный и массовый износы. Линейный износ оценивается по величине площадки износа на задней поверхности h_и и глубине h_л лунки износа на передней поверхности.

При чистовой обработке наибольший интерес представляет износ инструмента, измеряемый в направлении перпендикуляра к обработанной поверхности. Такой характер износа называется размерным. Величина размерного износа определяет увеличение или уменьшение размера обрабатываемой поверхности детали по мере изнашивания инструмента. Критерий линейного износа достаточно надёжен при разработке промышленных норм допускаемых износов и норм расхода инструмента на переточки. Для исследования физической природы изнашивания более объективной характеристикой является массовый износ, который определяется как произведение объёма изношенной части инструмента на плотность инструментального материала.