Изнашивание инструмента

3) При шлифовании абразивным кругом диаметр круга по мере его изнашивания уменьшается, вследствие чего скорость и эффективность обработки снижаются. При работе абразивной лентой скорость ее перемещения и радиус кривизны во время обработки сохраняются постоянными.

няет это явление изменением физической сущности процесса изнашивания при достижении определенных значений скорости резания. При малых скоростях резания (до 35 м/мин) происходит адгезионный износ твердого сплава, при котором стойкость материала инструмента определяется его сли-паемостью с обрабатываемым материалом и способностью сопротивляться микроконтактным разрушениям. При этом с ростом скорости размер частиц, отрываемых адгезионными силами, уменьшается, так как повышение температуры резания приводит к повышению пластичности твердого сплава, и его сопротивление по отношению к адгезионному износу возрастает. В результате скорость изнашивания уменьшается (зона //).

чением толщины кольца от 1,5 до 2,5 мм интенсивность-ударно-абразивного изнашивания увеличивается примерно в 1,5 раза. При увеличении толщины кольца до-7,25 мм интенсивность изнашивания уменьшается. При толщине кольца более 7,25 мм износ практически не меняется.

На рис. 33 показана зависимость износа при ударе незакрепленных образцов из стали 45 от размера частиц абразива. В качестве абразива был использован черный карбид кремния. Толщина слоя абразива составляла 2 мм, что обеспечило возможность испытаний с использованием абразива разной крупности при одной и той же толщине слоя. При всех значениях энергии удара износ резко увеличивается до некоторого критического размера частиц абразива, который не зависит от энергии удара (800—900 мкм). При размере абразивных частиц больше критического интенсивность изнашивания уменьшается.

рованного и разрушенного металла частицами абразива,, а также с изменяющимися условиями взаимодействия: зерен абразивного слоя с поверхностью изнашивания. Увеличение интенсивности изнашивания при увеличении размеров абразивных частиц в докритическом интервале можно объяснить тем, что с увеличением размера абразивных частиц число зерен в слое уменьшается, удельная нагрузка на зерна в момент удара возрастает. Можно полагать, что напряжения в зоне контакта также увеличиваются. В результате увеличивается объем деформированного металла, а следовательно, и интенсивность изнашивания. Однако на определенной стадии с увеличением размеров абразивных частиц интенсивность изнашивания уменьшается. Это можно объяснить прежде всего тем, что крупные зерна труднее внедряются в изнашиваемую поверхность, сопротивление раздавливанию и скалыванию у них гораздо меньше, чем у зерен меньших размеров. Кроме того, мелкие зерна в основной массе имеют изометрическую форму с небольшими радиусами скругления, в то время как крупные зерна имеют самую разнообразную форму — кубическую, пластинчатую иглообразную и в виде неправильных многогранников. Такие зерна имеют весьма разные размеры. При свободном расположении на плоскости они образуют не одинаковый по толщине слой. В этом случае число одновременно внедряющихся зерен гораздо меньше, что, безусловно, скажется на износе.

При дроблении абразивных частиц общее число зерен в слое увеличивается, однако интенсивность изнашивания уменьшается, так как в процессе изнашивания участвует лишь часть раздробленных зерен. Другая часть, как показал анализ, раздроблена до такой степени, что практически не способна деформировать металл. Следствием этого является уменьшение интенсивности изнашивания на соответствующем участке кривой при увеличении размеров абразивных зерен.

б — спорость изнашивания уменьшается и становится в пределе постоянной, отличающейся от нуля; « — то же, что б, но при достижении в пределе скорости изнашивания, равной нулю

Чистота поверхности трения улучшается и на отдельных участках после 20 мин испытаний достигает исходной чистоты (фиг. 96). Поверхность трения становится гладкой, блестящей, серого, местами темно-коричневого цвета. Интенсивность изнашивания уменьшается в десятки раз. Износ в условиях схватывания первого рода переходит в окислительный.

При одинаковой твердости стали интенсивность изнашивания уменьшается по мере увеличения содержания остаточного аустенита [80], По существу, это стали с метастабильным аустени-том. В процессе разрушения микрообъемов металла происходит превращение аустенита в мартенсит; при этом достигается определенное упрочнение поверхностного слоя, создаются сжимающие внутренние напряжения, выделяются мелкодисперсные карбиды по плоскостям скольжения.

При одинаковой твердости стали интенсивность изнашивания уменьшается по мере увеличения содержания остаточного аустенита [80]. По существу, это стали с метастабилышм аустени-том. В процессе разрушения микрообъемов металла происходит превращение аустенита в мартенсит; при этом достигается определенное упрочнение поверхностного слоя, создаются сжимающие внутренние напряжения, выделяются мелкодисперсные карбиды по плоскостям скольжения.

На рис, 6.1 представлен график износа армко-железа по армко-железу при трении без смазочного материала на воздухе при постоянном давлении в зависимости от скорости скольжения по данным Е. М. Швецовой и И. В. Крагельского. При скорости скольжения 0,9 м/с интенсивность изнашивания уменьшается в 500 ... 600раз, расчетная температура контактов составляет около 900 °С. Эта скорость скольжения является критической. При меньших скоростях окисные пленки не успевают образоваться, в результате схватывания наблюдается глубинное вырывание. С повышением скорости скольжения растет температура контактов; так как при температуре 900 °С скорость окисления железа возрастает скачкообразно, образующиеся окисные пленки изолируют металлические поверхности, схватывание прекращается, и при дальнейшем возрастании скорости скольжения изнашивание становится окислительным.

Трение между стружкой и передней поверхностью инструмента и между его главной задней поверхностью и поверхностью резания заготовки вызывает износ режущего инструмента. В условиях сухого и полусухого трения преобладает абразивное изнашивание инструмента. Высокие температуры и контактные давления вызывают следующие виды изнашивания: окислительное — разрушение поверхностных оксидных пленок; адгезионное — вырывания частиц материала инструмента стружкой или материалом заготовки вследствие их молекулярного сцепления; термическое — структурные превращения в материале инструмента.

Заготовки, полученные методом пластической деформации в холодном или горячем состоянии, обычно имеют неоднородную твердость и неблагоприятную для резания структуру металла. Для устранения указанных недостатков заготовки перед механической обработкой подвергают нормализации, улучшению, отжигу, отпуску. Наилучших результатов при обработке заготовок из легированных сталей достигают при изотермическом отжиге. После изотермического отжига заготовки имеют крупнозернистую ферритно-перлитную структуру с твердостью НВ 156 — 207 и пределом прочности при растяжении ств = = 520 -f- 686 МПа. Если заготовки имеют пониженную твердость, то при обработке зубьев металл налипает на режущие кромки инструмента, параметр шероховатости поверхности повышается. Слишком твердый материал вызывает повышенное изнашивание инструмента.

В процессах обработки резанием и давлением (особенно предварительно нагретых заготовок) вполне возможно эвтектическое изнашивание инструмента вследствие плавления при контактировании обрабатываемого материала с отдельными фазами инструментальных материалов (чаще всего простыми и сложными карбидами).

Рассматриваются особенности обработки лепестковыми кругами, изнашивание инструмента, производительность процесса, влияние условий обработки на качество поверхности деталей. Даны рекомендации по выбору режимов полирования лепестковыми кругами для широкого диапазона материалов и схем обработки, сведения о конструкции кругов, материалы по оптимизации их параметров, рекомендации по выбору оборудования и его модернизации, а также технико-экономическое обоснование финишной обработки лепестковыми кругами.

По сравнению с механическими методами лазерное разделение обеспечивает высокую производительность при раскрое материала как по простому, так и по сложному контуру, причем при этом не происходит изнашивание инструмента, присущее механическим методам разделения. По сравнению с физико-химическим разделением (ацетилено-кислородная, плазменная резки) применение лазерного излучения обеспечивает более высокие точность и чистоту реза, т.е. исключает необходи-

Трение между стружкой и передней поверхностью лезвия инструмента и между его главной задней поверхностью и поверхностью резания заготовки вызывает износ режущего инструмента. В условиях сухого и полусухого трения преобладает абразивное изнашивание инструмента. Высокие температуры и контактные давления вызывают следующие виды изнашивания: окислительное - разрушение поверхностных оксидных пленок; адгезионное - вырывание частиц материала инструмента стружкой или материалом заготовки вследствие их молекулярного сцепления; термическое - структурные превращения в материале инструмента.

При динамической размерной настройке на партию деталей обеспечивают не только заданную точность, но и максимальную долговечность инструмента между коррекциями размерной настройки, которые выполняют несколько раз за период его стойкости. Основная причина, которая обусловливает эту коррекцию, - это изнашивание инструмента, из-за которого размер обработки систематически изменяется. Потребность в настройке такого вида возникает при обработке большого количества однотипных деталей (гильз, толкателей, пальцев и др.).

Размерная настройка ведется в три этапа: единичная настройка по первой заготовке; обработка первой партии из 5... 10 заготовок; анализ результатов измерения деталей пробной партии и первая коррекция размерной настройки с целью так расположить в пределах поля допуска мгновенное поле рассеяния размера, чтобы получить максимальный запас на изнашивание инструмента.

Диффузионное изнашивание инструмента протекает при таких условиях резания, когда между обрабатываемым и инструментальным материалами устанавливаются устойчивые адгезионные связи и при температурах выше 850 °С происходит взаимная'диффузия инструментального и обрабатываемого материалов. Этот вид изнашивания в большей степени характерен при обработке инструментом из твердых сплавов, металлокерамики и алмазным инструментом. При высокотемпературном контактном

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

Изнашивание инструмента приводит к росту силы резания, что вызывает повышенную деформацию заготовки и инструмента, снижая точность и изменяя форму обработанных поверхностей. При этом увеличиваются глубина наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения между заготовкой и инструментом, что в свою очередь увеличивает теплообразование в процессе резания.