Файл: Бергер И.И. Токарное дело учебник.pdf

Молекулярный износ сопровождается вырыванием с поверхно­ стен инструмента мельчайших частиц стружкой и поверхностью резания заготовки вследствие действия между ними значительных сил молекулярного сцепления (прилипания, сваривания) и относи­ тельного скольжения. Такой вид износа в основном происходит при обработке пластичных металлов, особенно труднообрабатываемых сталей (жаростойких, нержавеющих и др.).

При высоких температурах в зоне резания происходит диффу­ зия — взаимное растворение трущихся тел, в результате которой изменяется химический состав и механические свойства поверхно­ стных слоев инструмента, что ускоряет его износ.

При точении инструмент из­ нашивается по передней и задним поверхностям (рис. 235, а). На передней поверхности стружка выбирает лунку, а па задней об­ разуется притертая к поверхности резания площадка без заднего угла. В начальный период образо­ вания лунки процесс резания об­ легчается в связи с увеличением переднего угла в этом месте. Од­ нако по мере уменьшения рас­ стояния f от края лунки до режу­ щей кромки (рис. 235, б) послед­ няя ослабляется и разрушается. Площадка износа по задней по­ верхности /із с самого начала своего появления увеличивает трение и температуру нагрева ре­ жущей кромки, ухудшает чистоту обработки.

Износ инструмента можно замедлить уменьшением работы, за­ трачиваемой на деформацию срезаемого слоя и внешнего трения, что достигается правильным выбором режима резания, геометрии резца, его доводкой и применением смазывающе-охлаждающих жидкостей.

Характер износа зависит от условий резания. При обработке сталей в зоне средних скоростей износ преимущественно происходит по передней поверхности, при очень низкой и высокой скорости — по задней. При резании хрупких металлов (чугун, твердая бронза) изнашиваются в основном задние поверхности инструмента.

Нарастание износа по времени можно разделить на три перио­ да (рис. 235, в). В течение первого периода (отрезок ОА) происхо­ дит приработка трущихся поверхностей, когда сглаживаются ше­ роховатости, оставшиеся после заточки инструмента. Продолжи­ тельность этого периода можно сократить доводкой резца. Второй период (отрезок AB) характеризуется нормальной (медленной) скоростью износа. Этот период наиболее продолжительный и со­

ставляет около 90—95% времени работы резца. Третий период (отрезок ВС) — период усиленного износа, по достижении которого инструмент необходимо снять со станка для переточки. В противном случае для его восстановления заточкой понадобится срезать зна­ чительный слой металла, что намного сократит суммарную продол­ жительность работы инструмента.

Признаки предельно допустимого износа (критерия затупле­ ния), указывающие'на необходимость переточки, зависят от харак­ тера выполняемой работы.

При черновой обработке, когда точность и чистота не являются конечной целью, допустимый износ практически определяют по следующим внешним признакам: появлению иа поверхности резания блестящей полоски при обработке стали или темных пятен при об­ работке чугуна; резкому ухудшению чистоты обработанной поверх­ ности; изменению формы и цвета стружки.

При чистовой обработке износ инструмента определяют по ухудшению чистоты и точности обработки ниже допустимых.

Время переточки можно также установить по допустимой ши­ рине площадки ha по задней поверхности, величина которой приво­ дится в справочниках. Например, для твердосплавных резцов при черновой обработке стали /г3 = 1—1,4 мм, при чистовой — /г3 = 0,4— 0,6 мм.

В массовом производстве допустимый износ ограничивают принудительной переточкой инструментов через определенные про­ межутки времени, соответствующие их стойкости.

д Вопросы для повторения

1.Укажите причины и виды износа резцов.

2.Как проявляется износ на поверхностях резца?

3.Укажите зависимость износа от условий резания.

4.Как можно замедлить износ инструмента?

5.Укажите периоды износа по времени.

6.Как определяется предельно допустимый износ инструмента при черновой

ичистовой обработках?

§13. Стойкость резцов

С т о й к о с т ь ю называется время непосредственной работы резца от заточки до переточки, измеряемое в минутах.

Стойкость неразрывно связана с износом и зависит от тех же факторов: свойств обрабатываемого материала и материала инстру­ мента, режима резания, геометрии резца и качества смазывающеохлаждающей жидкости.

Чем выше твердость и прочность обрабатываемого материала, тем больше скорость нарастания износа и, следовательно, меньше стойкость инструмента.

Чугун обладает сильной истирающей способностью, так как содержит значительное количество твердых зерен карбида железа (цемента). Аналогичной способностью, но несколько в меньшей степени, чем чугун, обладают высокоуглеродистые и легированные

инструментальные стали. Поэтому стойкость резцов при точении этих металлов ниже, чем при обработке малоуглеродистых кон­ струкционных сталей.

Нержавеющие, жаропрочные стали и сплавы, кроме абразив­ ного износа, создают повышенный молекулярный износ, обладают низкой теплопроводностью, сильно упрочняются при резании, со­ храняют твердость и прочность при высоких температурах. Их обработка резанием сопряжена с большими трудностями вследствие низкой стойкости резцов.

Материал инструмента и в первую очередь его теплостойкость оказывают большое влияние на продолжительность работы инстру­ мента. При равных условиях резания быстрорежущие резцы имеют значительно меньшую стойкость, чем твердосплавные.

Как было установлено при рассмотрении теплообразования, из элементов режима резания наибольшее влияние на температуру нагрева инструмента, а значлт и на его стойкость, оказывает ско­ рость резания. Например, при увеличении скорости резания на 20—25% стойкость снижается в 2—3 раза.

Следовательно, для сохранения стойкости резца выгоднее ра­ ботать в первую очередь с наибольшей глубиной резания и подачей и только после этого выбирать допустимую скорость резания.

Большое влияние на стойкость инструмента оказывает геомет­ рия заточки резца. Ее воздействие на температуру нагрева режу­ щей кромки рассматривалось при изучении теплообразования.

Стойкость резца увеличивается при увеличении переднего угла в допустимых пределах, при уменьшении углов в плане, при поло­ жительном значении угла наклона главной режущей кромки, а также с увеличением радиуса закругления вершины. Этому способ­ ствует также фаска на передней поверхности резца вдоль главной режущей кромки.

Смазывающе-охлаждающая жидкость уменьшает нагрев ин­ струмента, внешнее трение и создает расклинивающее действие на срезаемый слой металла. Поэтому применение смазки и охлаждения при резании увеличивает стойкость резца. Для этой цели при то­ карных работах наиболее часто используется эмульсия с различной концентрацией эмульсола (от 5 до 20%), обладающая хорошей ох­ лаждающей и частично смазывающей способностью. При чистовой обработке с небольшой скоростью резания (окончательное нареза­ ние резьб резцами, развертывание), когда преобладающее влияние на износ оказывают силы трения, рекомендуется применять жидко­ сти с большей смазывающей способностью — сульфофрезол (осерненное минеральное масло), смеси растительного или минерального масла с керосином и скипидаром и др.

Для точения чугуна и при универсальных токарных работах твердосплавными резцами смазывающе-охлаждающие жидкости практически не применяют. В первом случае это объясняется незна­ чительным эффектом их использования и сильным загрязнением станка смесью мелкой чугунной стружки с жидкостью; во втором — сложностью обеспечения непрерывной и обильной струи охлаждаю­

щей жидкости и сильным разбрызгиванием ее при высокой скорости резания.

Струя жидкости, подведенная обычным способом к месту отде­ ления стружки, не оказывает высокого охлаждающего действия. Поэтому в последнее время на операционных работах получил рас­ пространение способ охлаждения распыленной жидкостью. Струя такой жидкости легко проникает в зону резания и надежно смазы­ вает трущиеся поверхности. При этом хорошо отводится теплота, которая поглощается при испарении мелких, быстро движущихся частиц жидкости. Вследствие этого улучшаются условия резания, повышаются стойкость инструмента и чистота обработки, уменьша­ ется загрязнение рабочего места.

При обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов при­ меняют глубокое охлаждение жидким углекислым газом. Последний подается в зону резания из баллона через отверстие сопла диамет­ ром в несколько десятых долей миллиметра. Во время расширения и испарения углекислый газ сильно охлаждается (примерно до —78°) и оседает на резец, деталь и стружку в виде белого налета (искусственного льда), вызывая интенсивное охлаждение.

Стойкость инструмента должна обеспечивать высокую произво­ дительность и наименьшие материальные затраты, связанные с изготовлением изделия. Такую стойкость называют экономической. Ее ориентировочные значения для различных режущих инструмен­ тов, принятые в нормативах по режимам резания, приводятся в соответствующих справочниках. Так, например, для обычных то­ карных резцов экономическая стойкость принимается 60 мин, для фасонных — 120 мин.

Иногда в определенных условиях бывает целесообразно рабо­ тать с другой стойкостью. Например, при обработке партии одина­ ковых деталей на настроенном станке, когда нежелательно менять резец до окончания обработки всей партии, стойкость резца увели­ чивают за счет снижения скорости резания.

Стойкость инструмента обеспечивается главным образом вы­ бором соответствующих режимов резания и способа охлаждения.

Вопросы для повторения

1.Что называется стойкостью инструмента?

2.Укажите влияние на стойкость различных условий резания.

3.Какие способы смазки и охлаждения применяют при резаини?

4.Почему при точении чугуна и работе твердосплавными резцами охлажде­ ние практически не применяют?

5.Какой должна быть стойкость инструментов и ее значение для резцов?

6. Чём обеспечивается требуемая стойкость инструмента при резании?

§ 14. Выбор рациональных режимов резания

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное ис­ пользование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, иазы-