Файл: Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента.pdf

раза больше, чем для сплава Т15К6. При меньших подачах для сплава Т5КЮ сколы не наступают.

Более прочные и вязкие сплавы Т5К12В и ТТ7К12 не подвер­ жены местным сколам при сколь угодно высоких скоростях реза­ ния и сравнительно больших подачах на зуб (s2<0,8-10-3 м/зуб).

Рис. 1.14. Местные сколы вдоль задней поверхности при встреч­ ном фрезеровании стали 40Х фрезой со стандартными ножами, оснащенными твердым сплавом Т5КЮ (х6,5'.

Основной причиной местных сколов являются, вероятно, тер­ мические трещины, возникающие на передней поверхности и пере­ ходящие на заднюю. Как установлено [57], трещины на передней поверхности не возникают до скоростей резания, меньших крити-

36

ческой для данных’ условий резания, а выше критической быстрота появления трещин и их число возрастают с увеличением скорости резания.

Вначале появляются малозаметные для глаза тончайшие тре­ щины, которые обычно 'начинаются на некотором расстоянии от режущей кромки и с течением времени расширяются и удлиняют* ся. Скалывание определенной части пластины может наступить при большем или меньшем’’развитии трещин в зависимости от ве­ личины нагрузок, действующих на режущую кромку. Чем большеI

37

нагрузка, тем при менее развитых трещинах происходит разру­ шение пластины твердого сплава [171].

Так как повышение температуры поверхностных слоев твердо­ сплавной пластины, происходящее с увеличением скорости реза­ ния, увеличивает амплитуду изменения температуры этих слоев, то на высоких скоростях резания разрушающее количество цик­ лов достигается до наступления нормального износа.

На рис. 1.15 даны фотографии передней поверхности сплава Т15К6 после фрезерования стали 40Х с различными скоростями

Рис. 1.16 Термические тре­ щины иа передней поверхнос­ ти стандартных твердосплав­ ных ножей при попутном фре­ зеровании (х20)

<Гт= Ю°; Л=0°.

зг=0,6 • 10-3м/зуб;

й =2 • Ю-Зм.

Необходимо также отметить, что при работе фрезами с напаян­ ными твердосплавными пластинками при одних и тех же услови­ ях обработки количество термических трещин значительно боль­ ше, чем при работе пластинками е механическим креплением в

38

корпусе фрезы. Это, вероятно, обусловливается значительно боль­ шими внутренними напряжениями, возникающими jip ii напайкепластин.

Трещинообразование аналогичного типа при фрезеровании, характерно и для сплава Т5К10.

На рис. 1.16 и 1.17 представлены фотографии трещин на пе­ редней поверхности пластин Т5КЮ.

Ъ * 5 7 7 "/'сек'

Рис. 1-17. Сетка из поперечных и продольных термических трещим, возникающих на передней поверхности твердосплавных ножей при

встречном фрезеровании (х20)

Ст. 40Х— Т5КЮ; т>=0°; а = 1 5 °; а 1=10°; ф=60° ffi= 10°; Я=0°.

S j = 0 , 6 . 10_ 3 м / з у б ; 6 = 2 . 10_ 3 м .

39

Как и сплав Т15К6, сплав Т5КЮ подвержен трещинообразованию, однако значительные трещины для этого сплава появляют­ ся при больших подачах на зуб. Если для сплава Т15К6 при s2= = 0,16-10_3 м/зуб трещины весьма многочисленный имеют большие размеры, то для сплава Т5КЮ даже при sz=0,4 . 10-3 м/зуб ко­ личество трещин невелико и только при s2=0,6 . ІО-3 м/зуб наб­ людается угрожающее трещинообразование (см. рис. 1.16 и 1.17).

Сравнивая различные методы фрезерования при одинаковых подачах на зуб и скоростях резания, можно заметить, что при встречном фрезеровании трещины значительно более развиты, чем при попутном и симметричном фрезеровании. При встречном фрезеровании, помимо трещин, перпендикулярных к режущей кромке и параллельных между собой, имеются трещины, парал­ лельные режущей кромке, т. е. на передней поверхности образу­ ется как бы сетка из трещин (сравн. рис. 1.16 и 1.17).

Рассматривая последовательно фотографии на рис. 1.17, за­ мечаем, что разрушение режущей кромки происходит отдельными сегментами, заключенными между взаимно-перпендикулярными трещинами.

Трещинообразование на передней поверхности сплавов Т5К12В и ТТ7К12 имеет совершенно другой характер.

Во всем исследованном диапазоне скоростей резания и подач не было обнаружено значительных трещин, перпендикулярных к режущей кромке, присущих сплавам Т15К6 и Т5КЮ.

Как для сплава Т5К12В, так и для сплава ТТ7К12

Рис. 1.18. Схема зарождения трещины на вспомогательной ре­ жущей кромке:

1 — твердосплавный нож торцо­ вой фрезы; 2 — обрабатываемый материал; 3 — место зарождения трещины.

характерной является сравнительно неглубокая трещина на пе­ редней поверхности, зарождающаяся на вспомогательной режущей кромке в точке, разделяющей активную зону от неактивной зоны режущей кромки (рис. 1.18).

40

На рис. 1.19 представлены фотографии передней поверхности/ твердосплавных пластин Т5К12В, а на рис. 1.20 — пластины ТТ7К.12. На всех фотографиях заметна трещина, начинающаяся

^ 3 ,'ь ^ jc cK I'M ,2 "/сек

Рис. 1.19. Трещины на передней поверхности твердосплавных

на вспомогательной режущей кромке и направленная под углом 30=45°, к последней. На рис. 1.21 для наглядности дана фотогра­ фия твердосплавной пластины с такой трещиной в аксонометрии.

Рис. 1.20. Трещина на передней поверхности пластинки ТТ 7І02, возникающая при фрезеровании стали 40Х(хі6).

Ѵ=0°; а = 15°; «1=10°; ф=60°; фі=30°; Х=0°.

о=2,9 м/сек. sz= 0 ,4 -l0 _3M/3y6;

6=2 . 10-з.м.

В связи с малой глубиной этих трещин, вызываемые ими раз­ рушения режущей кромки незначительны и не приводят к появ­ лению местных сколов. Незначительная глубина этих трещин и

41

отсутствие термических трещин, перпендикулярных к режущей кромке, объясняется в основном высокой пластичностью сплавов Т5К12В и ТТ7К12, так как прочность этих сплавов не намного превосходит прочность сплава Т5КЮ.

Рис. 1.21. Твердосплавная пластина

редней поверхности

Вышеизложенный механизм местных сколов, обусловленный термическим трещинообразованием, хорошо согласуется < практи­ ческими данными. Действительно, наиболее подверженные терми­ ческим трещинам сплавы Т15К6 и Т5К10 чаще всего скалываются при фрезеровании, причем для более хрупкого сплава Т15К6 мес­

которых не характерны термические трещины по передней поверх ности, почти не подвержены местным сколам.

На этом завершаем рассмотрение результатов исследования внутриконтактных разрушений (выкрашиваний и местных сколов) и переходим к законтактным разрушениям (скалывание).

§ 1.5. СКАЛЫ ВАНИЕ РЕЖ УЩ ЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ СВОБОДНОМ ТОЧЕНИИ

Для исследования скалывания при свободном точении опыты были проведены в условиях поперечного и продольного резания

(рис. 1.22).

42

На рнс. 1.22 s — подача, ѵ — скорость резания. При опытах, применялись резцы с механическим креплением пластин.

Рис. 1.22. Схема свободного резания а) поперечное резание, б) продольное резание

'Методика экспериментов состояла в следующем.

Резание производилось до образования сколов режущей часта

сцелью определения предельных толщин среза. Механическое крепление, с одной стороны, облегчало быструю смену поломан­ ных пластин, измерение и фотографирование сколов. С другой стороны, это исключало возможность возникновения остаточных напряжений при напайке. После заточки производилась доводка

которая должна была способствовать исключению остаточных на­ пряжений, могущих возникнуть при заточке. Выше было отмече­ но, что ступеньки на поверхности образцов являются концентра­ торами напряжении. В данном случае ступеньками являются штри­ хи заточки, и удаление их производится при доводке. Таким образом по возможности исключалось выкрашивание с тем, чтобы иметь скалывание в чистом виде. При резании производился сбор струж­ ки для определения ее усадки. Усадка стружки была необходима для определения ширины контакта стружки с передней поверх­ ностью (измеренной в направлении, перпендикулярном режущей

кромке) по формуле Н . Г. Абуладзе [I]. Первоначально эта форму­ ла имела вид:

43

а— толщина среза;

£— усадка стружки;

у— передний угол.

степени зависит от ее формы и, главным образом, определяется углом заострения ß и передним углом у. Толщина среза оказыва­ ет наибольшее влияние на скалывание. Ширина среза воздейству­ ет в меньшей степени, чем толщина среза. Скорость резания и сре­ да не оказывают столь существенного влияния, как толщина сре­

за. Следовательно, в качестве величины, характеризующей скалы­ вание, может служить предельная толщина среза.

На рис. 1.23 и 1.24 показано влияние угла заострения режу­ щей части на предельные толщины среза [24, 86].

44