Изнашивания инструмента

расчленен, так же как в парах трения, на элементарные акты разрушения. В отличие от деталей узлов трения инструмент и рабочие органы машин в каждый момент времени взаимодействуют с новыми поверхностями обрабатываемого материала. Несмотря на общность основных этапов механизма изнашивания металлических материалов, конкретные виды изнашивания (абразивное, окислительное, водородное и т.д.) имеют свои особенности, которые рассмотрены ниже.

По условиям внешнего воздействия на поверхностный слой деталей различают такие виды изнашивания: абразивное, коррозионно-механическое, изнашивание при заедании и др.

Абразивное изнашивание возникает в результате режущего или царапающего действия твердых абразивных частиц — песок, пыль, грязь, продукты изнашивания (срезанные неровности, мелкая стружка, частицы контактирующих поверхностей, отделяющиеся в результате усталостного выкрашивания и др.), которые в процессе работы попадают в зону контакта поверхностей трения. При абразивном изнашивании износостойкость растет с увеличением твердости поверхностей.

Абразивное изнашивание. Абразивное изнашивание происходит при разных условиях работы деталей: при трении о закрепленные абразивные тела или частицы, в абразивной массе, при трении об абразивную прослойку, находящуюся между двумя металлическими поверхностями, в гидроабразивном или газоабразивном потоке и т. д. Общим во всех случаях является механизм изнашивания, который проявляется в царапании и микрорезании металла более твердыми минеральными телами. На изнашивание металла влияют: относительный путь трения абразива и металла, степень закрепленности, форма, размер и прочность абразивных частиц; нагрузка и соотношение твердостей абразива и металла. В перечисленных выше условиях абразивного изнашивания влияние этих факторов бывает различным и должно быть заранее учтено при выборе методики испытания.

Эйвери дает следующие пояснения к указанному подразделению абразивного изнашивания. Абразивное из-

Приняты следующие подвиды механического изнашивания: абразивное, изнашивание при пластическом и хрупком разрушении поверхности и изнашивание при кавитации.

Абразивное изнашивание — разрушение при трении скольжения, обусловленное воздействием твердых частиц, вызывающих пластическую деформацию поверхности детали. Взаимодействие твердых частиц с поверхностью металла возможно различным путем: при трении детали по абразивной поверхности минерального происхождения, при наличии твердых частиц между скользящими поверхностями и т. п. Обязательным признаком абразивного изнашивания считается разрушение при пластической деформации независимо от того, образуется ли при этом стружка или в результате пластического оттеснения материала в сторону на его поверхности появляются риски. Если в материал с незначительным сдвигом или без него внедрены твердые частицы, то этот вид разрушения относится также к абразивному.

Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий. Основные виды этого изнашивания: абразивное, усталостное, кавитационное и изнашивание при заедании.

Скорость абразивного изнашивания зависит от контактных напряжений, относительной скорости частиц и направления их потока к рабочей поверхности детали, твердости частиц и материала изнашиваемой поверхности, структуры материала. Абразивное изнашивание наиболее характерно для деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин.

Процесс нашел наибольшее применение при восстановлении почво-режущих элементов (плужных лемехов, стрельчатых лап, плугов бульдозеров, зубьев ковшов) сельскохозяйственной и строительной техники. Эти элементы испытывают одно из самых интенсивных видов механического изнашивания — абразивное. Для их изготовления в основном применяют стали 45, 65Г, 70Г. Как правило, рабочую часть закаливают. Однако это не дает существенного эффекта, так как закалка деталей из конструкционных сталей не исключает прямого разрушения их рабочей части микроцарапанием и микрорезанием кварцевыми частицами. Это объясняется тем, что микротвердость карбида железа (7... 10 ГПа) меньше микротвердости кварца (11 ГПа), а хрупкость цементита очевидна.

В процессе резания инструмент затупляется, теряет свои режущие свойства. Изнашивание инструмента происходит в результате трения сходящей стружки о переднюю поверхность резца и его задних поверхностей о поверхность заготовки. Механизм изнашивания инструмента достаточно сложен и включает в себя следующие виды изнашивания: абразивное, адгезионное, диффузионное и окислительное. Абразивное изнашивание происходит в результате истирания отдельных участков поверхностей инструмента твердыми включениями

Режущий инструмент, применяемый на станках с ЧПУ, подразделяют на мерный, немерный и промежуточный. Мерными инструментами являются развертки, метчики, зенкеры. К немерным следует отнести резцы, у которых вершина режущей кромки не имеет точных расстояний от трех базовых поверхностей. Промежуточное исполнение имеют стандартные сверла, в диаметральном направлении они являются мерными, в осевом направлении их вершина занимает переменное положение, в зависимости от числа повторных заточек режущих кромок. Такая классификация режущего инструмента важна для компенсации параметров изнашивания инструмента с помощью системы ЧПУ.

несколькими часами. Понятно, что остановка оборудования и замена пластин в таких условиях приводят к существенным потерям во времени, и, следовательно, задача снижения интенсивности изнашивания инструмента и повышения срока его эксплуатации весьма актуальна.

Скорость резания определяет не только скорость деформации, но и температуру в зоне резания. В свою очередь, рост температур инициирует интенсивность протекания адгезионных и диффузионных процессов, непосредственно влияющих на интенсивность изнашивания инструментального материала.

Однако при дальнейшем увеличении скорости резания возрастание температуры в зоне контакта инструмента с деталью и стружкой приводит к изменению физической природы процесса изнашивания, когда основную роль начинают играть диффузионные процессы. Фазовые превращения в металле, разупрочнение границ зерен, пластическое течение контактных слоев, ослабленных диффузионными процессами, и другие явления приводят к возрастанию скорости изнашивания инструмента, которая для данных условий имеет место, начиная со скоростей резания и = = 100 м/мин (зона ///). Это возрастание происходит весьма интенсивно, так как скорость диффузии связана с температурой экспоненциальной зависимостью.

15. Связь между скоростью изнашивания инструмента h, режимом обработки

Смазочно-охлаждающие средства, применяемые для уменьшения трения и изнашивания инструмента, разделяют на жидкие, газообразные и твердые. В современном машиностроении в подавляющем большинстве применяют жидкие смазочно-охлаждающие средства. Из твердых смазочно-охлаждающих средств находят некоторое применение дисульфид молибдена и графит.

Причиной отказа является смещение во времени центра мгновенного рассеяния выходных параметров. Это смещение (рис. 14) характеризуется прямой линией (линией регрессии) с параметрами Ха, зависящим от уровня настройки машины, и b = tg a, зависящим от скорости процесса, определяющего смещение центра
1. Параметры тренда с0 и с распределены неопределенным образом, т. е. являются весьма неустойчивыми даже при номинально одинаковых условиях обра-бот!П[. Это обусловлено нестабильностью процесса изнашивания инструмента, нерегулярностью тепловых деформаций и неопределенными колебаниями с0 вследствие ошибок начальной настройки и тепловых деформаций после значительных пере-РЫПОВ в работе станка.

Характер износа инструмента в процессе обработки зависит от таких факторов, как свойства материала инструмента и детали, геометрия режущей кромки, условия резания. Однако функциональная зависимость степени изнашивания инструмента от указанных факторов неизвестна. Для ее идентификации необходимо накопить информацию о характере и степени изнашивания инструмента при различных условиях резания. По этой информации можно почти точно аппроксимировать (идентифицировать) неизвестную зависимость и использовать ее в дальнейшем для принятия экспертных решений. Применительно к рациональному выбору инструмента эти решения могут носить характер рекомендаций типа: «увеличить твердость инструмента», «закруглить режущую кромку» и т. п.

ческого смещения (дрейфа) значения отклика, вызванного неконтролируемым фактором. Подобный случай может иметь место при анализе размеров деталей, обрабатываемых на настроенном станке, когда вследствие изнашивания инструмента или нагрева станка центр группирования размеров постепенно смещается при неизменной стандартной погрешности. Наиболее мощным критерием проверки нулевой гипотезы будет критерий последовательных разностей т.

Анализ результатов эксперимента показывает, что моделью процесса изнашивания инструмента может быть полином не ниже второго порядка. Вычисления параметров Ь0, blt Ъг удобно проводить в табличной форме (табл. 5.13); значения скорректированных полиномов р. (чисел Чебышева) выбираются из табл. П. 12: