Общие сведения об износе режущего инструмента

Износ является сложным процессом, сопровождающимся физико-химическими явлениями в местах контакта инструмента со стружкой и обрабатываемой деталью. При износе изменяется геометрия инструмента, что влияет на величину пластической деформации, температуры и сил резания.

При износе инструмента по задней поверхности трущиеся поверхности расположены под углом друг к другу, что приводит к концентрации высоких давлений и температур на небольших площадках контакта. Верхние слои трущихся поверхностей инструмента могут подвергаться пластической деформации. Все это способствует тому, что инструмент изнашивается значительно интенсивнее, чем детали машин.

Износ инструмента, как износ деталей машин, сопровождается потерей веса, так как происходит удаление частиц материала с его поверхности. В зависимости от условий резания могут иметь место различные виды износа. При относительно невысоких скоростях резания износ происходит в основном вследствие трения стружки о переднюю поверхность и обрабатываемой детали – о задние поверхности.

При этом рабочие поверхности инструмента истираются. Такой вид износа называется абразивным. Инструменты из инструментальной стали в большей части подвергаются абразивному износу. При высоких температурах может происходить окисление верхних слоев трущихся поверхностей инструмента, в результате образуются окисные пленки. Эти пленки, обладая хрупкостью, разрушаются, оголяя нижележащие слои, которые, в свою очередь, подвергаются разрушению. Этот вид износа называется окислительным.

На рабочих поверхностях инструмента в результате взаимодействия химически-активных сред с инструментальным материалом могут образовываться различные химические соединения, которые, обладая малой прочностью, легко разрушаются. Такой вид износа называется химическим. У инструментов из хрупких материалов может происходить выкрашивание частиц. Износ, заключающийся в выкрашивании, называется хрупким. Заметную роль в износе инструмента играет влияние адгезии. Из-за высоких температур и давлений, а при низких температурах резания – вследствие только высоких давлений, происходит слипание стружки с передней поверхностью, в результате чего частицы материала инструмента вырываются с поверхности и уносятся сходящей стружкой. Такой вид износа называется адгезийным.

Износ инструмента при этом заключается в том, что атомы инструментального материала проникают (диффундируют) в стружку и в верхние слои обрабатываемой детали. В результате этого процесса изменяется состав и физико-механические свойства поверхностных слоев инструмента, что приводит к снижению его износостойкости. Допустимая величина износа, при которой дальнейшая работа инструмента должна быть прекращена, определяется критерием его затупления. Обычно критерием затупления инструмента служит размер изношенной площадки на задней поверхности.

При чистовой обработке от величины износа инструмента зависит чистота и точность обработанной поверхности. Для таких инструментов установлен технологический критерий затупления, т. е. такая величина износа, при превышении которой чистота и точность обработанной детали перестают удовлетворять заданным техническим условиям. В этом случае критерий затупления определяется высотой неровностей и точностью размеров обработанной поверхности.

Износ в большей мере зависит от геометрических параметров инструмента. Поэтому выбранные значения углов и форма режущей части инструмента должны бытьтаковы, чтобы его износ был минимальным. Геометрия инструмента, обеспечивающая наименьший его износ, называется оптимальной.