Стойкость инструмента и твердость обрабатываемого материала

Под стойкостью (Т) режущего инструмента понимается время его работы до достижения определенной величины износа (VB). Чаще всего инструментом можно работать и дальше, но при постоянном наблюдении за его состоянием, поскольку возможны непредвиденные сколы, разрушение или ухудшение чистоты обработки.
Скорость резания и стойкость инструмента
Оптимальная скорость резания в современном производстве всегда предполагает компромисс между наибольшей производительностью и надежностью, а также между производительностью и стойкостью инструмента.
Материал режущего инструмента

Для различных марок твердых сплавов рекомендуются разные параметры режима резания, причем больше всего на стойкость инструмента влияет скорость резания.
Для сравнения различных марок твердых сплавов используется система ISO, которая дает возможность сравнить как инструментальные материалы, так и области их применения. Для обрабатываемых материалов группы Р область применения твердых сплавов начинается с самой легкой чистовой расточки (зона 01) и кончается тяжелыми черновыми операциями (зона 40).

Выбор скорости резания. Оптимальная стойкость инструмента.

Основные факторы, которые необходимо учитывать при выборе скорости резания для различных типов операций с учетом геометрии пластины и марки твердого сплава:
• тип и твердость обрабатываемого материала
• желаемый характер стружки на протяжении всего пути резания
• глубина резания и подача
• жесткость технологической системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь).
все условия обработки разделены на три вида:
Хорошие - высокие скорости, непрерывное резание, предварительно обработанные заготовки, высокая жесткость системы СПИД, высокая износостойкость твердого сплава.
Нормальные - умеренные скорости, контурное точение, поковки и отливки, достаточно жесткая система СПИД, хорошая прочность и достаточно высокая износостойкость твердого сплава. Тяжелые - невысокие скорости, прерывистое резание, толстая корка на литье или поковках, нежесткая система СПИД, высокая прочность твердого сплава.
Механизмы изнашивания инструмента

Существует 5 основных механизмов изнашивания инструмента:
• Абразивное изнашивание - это наиболее распространенный механизм изнашивания для большинства операций обработки металлов резанием. Такой механизм имеет место при трении двух поверхностей друг о друга. Твердые частицы - карбиды, содержащиеся в большинстве обрабатываемых материалов, действуют на материал инструмента как при шлифовании абразивным кругом. Чем выше твердость режущего материала, тем выше его сопротивление абразивному изнашиванию.
• Диффузионное изнашивание - это химический процесс взаимодействия между режущим и обрабатываемым
материалами в зоне резания при высокой температуре и давлении. Интенсивность диффузионного изнашивания определяется химическими свойствами взаимодействующих материалов, при этом твердость практически значения не имеет. Способность материала инструмента оставаться при высоких температурах химически инертным к материалу заготовки будет определять интенсивность процесса изнашивания в зоне контакта стружки с передней поверхностью инструмента, обычно приводящих к образованию лунки.
• Окислительное (химическое) изнашивание также является результатом воздействия высоких температур и давления, но, в отличие от диффузионного процесса, этот процесс нуждается в доступе воздуха. Обычно он происходит там, где режущая кромка только начинает контактировать с внешней частью снимаемого припуска, а в эту зону воздух, как правило, имеет свободный доступ. Как и при диффузионном изнашивании, существуют материалы, склонные к этому виду разрушения в большей или меньшей степени. Окислительное изнашивание обычно приводит к образованию глубокой выемки на той части режущей кромки, которая контактирует с внешней частью снимаемого материала заготовки.
• Усталостное изнашивание наблюдается, если режущий материал не выдерживает колебаний температуры совместно с изменениями нагрузки, что приводит к образованию трещин и разрушению режущей кромки. Некоторые инструментальные материалы более подвержены такому изнашиванию, чем другие. Неправильное применение охлаждения, особенно во время фрезерования, когда режущая кромка то нагревается, находясь в зоне резания, то охлаждается вне ее, приводит к повышению усталостного изнашивания.
• Адгезионное изнашивание обычно имеет место при относительно низких температурах. Чаще всего его причиной становится слишком низкая скорость резания. При этом, недостаточно разогретый материал заготовки, вместо того, чтобы скользить по поверхности инструмента, как это происходит при высоких температурах, прилипает и приваривается к режущей кромке. Образуется нарост на режущей кромке, изменяющий ее геометрию. Он создает дополнительное трение и ухудшает процесс резания. Такое изнашивание часто наблюдается на инструменте, используемом на устаревшем оборудовании с недостаточной частотой вращения шпинделя. Нарост увеличивается до тех пор, пока не начинает срываться проходящей стружкой вместе с частью приваренного материала передней поверхности пластины или даже с частью режущей кромки. Некоторые режущие инструменты очень подвержены такому типу изнашивания. Например, при обработке низкоуглеродистых сталей, нержавеющих сталей и алюминия. При увеличении скорости резания этот тип изнашивания часто уменьшается или полностью исчезает.
Оптимизация соотношения стойкости инструмента и его производительности

Механизмы изнашивания тесно связаны со скоростью резания, но разные виды изнашивания зависят от нее по-разному
На диаграмме показаны различные тенденции развития изнашивания пластин из твердого сплава.
W - величина износа Vc - скорость резания
1 - абразивное изнашивание
2 - диффузионное изнашивание
3 - окислительное изнашивание
4 - адгезионное изнашивание

Назад1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 13Вперёд