Файл: Макаров, А. Д. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов учебное пособие.pdf

Рис. 5.11. Упрощенная схема взаимодействия и взаимовлияния факторов на интенсивность износа режущего инструмента

контакта (за счет анизотропии диффузии и неоднородности свойств контакта).

Непосредственное влияние абразивно-химического действия проявляется в многократно повторяющемся царапании. Косвенно абразивно-химическое действие проявляется главным образом в изменении соотношения механических и фрикционных свойств кон­ такта (за счет окисных и сорбированных пленок) и изменении диффузионных процессов.

Геометрические характеристики контакта (относительное внедрение и показатели кривой опорной поверхности) могут ока­ зывать непосредственное влияние на износ инструмента через де­ формационную составляющую сил трения. Но в определенных ус­ ловиях они могут изменять соотношение механических и фрикцион­ ных свойств контакта [3], что также отражается на износе инстру­ ментов.

Познание всех этих связей с целью отыскания путей снижения и регулирования износа режущего инструмента является одной из актуальнейших задач металлообработки.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Развитие науки о резании металлов. М., «Машиностроение», 1967.

2.Г о р д о н М. Б. Исследование трения и смазки при резании метал­

лов. В сб.: «Трение и смазка при резании металлов», Чебоксары, 1972.

3.К р а г е л ь с к и й И. В. Трение и износ. М., «Машиностроение»,

1968.

4.Г р а н о в с к и й Г. И. и Ш м а к о в Н. А. О природе износа рез­ цов из быстрорежущих сталей дисперсионного твердения. «Вестник маши­ ностроения», 1971, № 11.

78

Г Л А В А VI

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ НА СУММАРНУЮ ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗНОСА

Вопросы оптимального ведения рабочих процессов в машино­ строении и, в частности, процессов резания всегда были предметом пристального внимания инженеров и ученых. В связи с появлением новых обрабатываемых материалов, обладающих повышенными и специфическими физико-механическими свойствами, острой не­ обходимостью автоматизации механической обработки и повыше­ нием эксплуатационной надежности и долговечности машин проб­ лема оптимального ведения процессов резания становится особенно актуальной. Вопрос об установлении оптимальных режимов реза­ ния академик В. И. Д и к у ш и н относит к числу важнейших экономических проблем современного машиностроения 11].

Оптимизация процессов механической обработки может быть осуществлена только на основе глубокого изучения закономерно­ стей процесса резания и в первую очередь закономерностей размер­ ного износа инструмента, так как главным фактором, влияющим на точность обработки и показатели качества обработанной поверх­ ности, является потеря размеров режущего инструмента вследствие его износа.

Как было отмечено выше, наиболее объективной и универ­ сальной характеристикой стойкости инструмента является по­ верхностный относительный износ hon (или обратная его величи­ н а — удельная размерная стойкость 7\:.р.).

Эксперименты показывают, что зависимость поверхностного от­ носительного износа твердосплавных инструментов от скорости резания /гоП = / (v) при обработке широкого круга конструкцион­ ных металлов обычно выражается тремя характерными типами кривых (рис. 6.1).

образованием и застойными явлениями, предохраняющими инст­ румент от износа.

80

Рис. 6.1. Три характерных типа кривых hon = / (%>)

Второй тип кривых hon = f (v) имеет место при точении ти­ тановых сплавов, являющихся малопластичными материалами 14]. По-видимому, для титановых сплавов характерно отсутствие каких-либо существенных изменений в соотношении механических и фрикционных свойств контакта в значительном интервале ско­ ростей (температур) резания (в зоне превалирующего адгезионного износа).

Третий тип кривых hon = f (v) является наиболее характер­ ным при обработке большинства закаленных сталей, жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов [5]. Этот вид кривых является наиболее типичным, и в дальнейшем ему будет уделено основное внимание.

Оптимальной скоростью резания ]/0 называется максимальная скорость (1/Аили 1/в),при которой наблюдается минимум интенсив­ ности износа инструмента или максимум пройденного инструмен­

том пути до затупления. Действительно, скорости VA и VB (бо­ лее низкие, чем VB) не могут быть оптимальными, так как они обусловливают значительно меньшую производительность обработ­ ки по сравнению со скоростью V„.

Температура 0 О, соответствующая оптимальной скорости реза­ ния, называется оптимальной температурой резания [5].

Как показали многочисленные исследования, выполненные под руководством А. Д. Макарова, оптимальная температура реза­ ния является характерной для заданного сочетания контактирую­ щей пары: инструментальный — обрабатываемый материал — и метода обработки (точение, фрезерование и т.д.) и инвариантной (независимой) по отношению к изменению параметров резания (по­ дачи, глубины, геометрии инструмента, термообработки и пр.). В таблице 6.1. приведены некоторые значения оптимальных тем­ ператур, полученные при чистовом точении.

81

Т а б л и ц а 6. Ь

Оптимальная температура резания в зависимости от обрабатываемого и инструментального материалов. Чистовое точение.

Влияние скорости резания на длину пути резания и период стойкости инструмента

Анализ экспериментальных данных отечественных и зарубеж­ ных исследователей показывает, что при изменении скорости ре­ зания в широком диапазоне различных процессов обработки резанием (точение и растачивание, цилиндрическое и торцовое фрезерование, сверление, зенкерование и развертывание, скорост­ ное нарезание резьбы и зубофрезерование) при обработке различ­ ных материалов (углеродистые и легированные стали, закален­ ные стали, жаропрочные стали и сплавы, молибденовые и тита­ новые сплавы, чугун) инструментами из углеродистых и быстро­ режущих сталей, а также инструментами, оснащенными твердым, сплавом, минералокерамикой и алмазом, зависимость длины пути резания от скорости I —VT = / (и) носит экстремальный характер

[5, 6, 7].

82

t

83

Положение максимума на кривых I — f (v) зависит от физико­ механических свойств обрабатываемого и инструментального ма­ териалов и условий резания (рис. 6. 2а, б, в).

Оптимальная скорость резания при обработке различных материалов колеблется в широких пределах: от 10—30 м/мин — при обработке закаленных сталей и жаропрочных сплавов твер­ досплавным инструментом до 300 350 м/мин — при обработке углеродистых сталей минералокерамическим инструментом.

84