Трение в процессе резания и износ инструментов

ТРЕНИЕ В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ И ИЗНОС ИНСТРУМЕНТОВ [c.74]

Износу резцов способствуют большие силы трения при совместном воздействии высоких температур и давлений, развивающихся в процессе резания. Скорость износа инструмента непостоянна и со временем изменяется. Различают три периода износа инструмента. Период начального износа, являющийся периодом приработки заточенного инструмента, сопровождается усиленным истиранием передней и задней поверхностей резца за сравнительно короткое время. Затем наступает период нормального износа, при котором износ поверхностей инструмента происходит значительно медленнее, чем в период начального износа. Период нормального износа продолжается в течение 90— 95% от времени работы инструмента от одной заточки до другой. Период нормального износа сменяется периодом усиленного износа, когда за очень небольшой отрезок времени износ поверхностей резца резко возрастает. [c.192]

Применение с м а з ы в а ю щ е - о х л а ж д а ю щ и х ж и,д- к,0-с..т.е, й в процессе резания уменьшает износ резцов (особенно по передней поверхности), что объясняется облегчением процесса стружкообразования, снижением сил трения на поверхностях скольжения и уменьшением температуры нагрева инструмента. Из зависимости, показанной на фиг. 103, видно, что если при ра-боте всухую глубина лунки износа резца за 33 мин машинного времени была около 0,23 мм, то при работе с охлаждением износ за то же время работы равнялся 0,15 мм. [c.115]

Для того чтобы с заготовки срезать некоторый слой, необходимо режущий инструмент внедрить в металл, что можно осуществить приложением соответствующей силы и при условии, что твердость инструмента при достаточной его прочности будет выше твердости обрабатываемого металла. В процессе резания режущая часть инструмента (непосредственно соприкасающаяся с обрабатываемым металлом) подвергается большим давлениям, трению и нагреву, что приводит к износу режущего инструмента а иногда и к полному его разрушению. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к материалам, применяемым для изготовления режущего инструмента, являются 1) достаточная твердость и прочность 2) износостойкость при высокой температуре нагрева и в течение продолжительного времени. [c.7]

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей в процессе резания уменьшает износ резцов (особенно по передней поверхности), что объясняется облегчением процесса стружкообразования, снижением сил трения на поверхностях скольжения и уменьшением температуры нагрева инструмента. [c.76]

Применение смазывающе-охлаждающих жидкостей в процессе резания уменьшает износ резцов, особенно по передней поверхности. Это объясняется облегчением процесса стружкообразования, снижением сил трения на поверхностях скольжения и уменьшением температуры нагрева инструмента. Из зависимости, представленной на фиг. 111, видно, что если при работе всухую глубина лунки резца за 33 мин. машинного времени была около [c.150]

В процессе работы инструмент затупляется. Затупление его происходит в результате механического и теплового износа. Механический износ выражается в закруглении и выкрошивании лезвия инструмента. Тепловой износ происходит вследствие размягчения рабочей части инструмента под действием высоких температур, возникающих от трения в процессе резания. Затупленный инструмент необходимо вовремя снять со станка и переточить. Время работы инструмента между двумя переточками при допустимом затуплении называется стойкостью инструмента. Стойкость измеряется обычно в минутах. Стойкость инструмента в значительной мере зависит от материала, из которого он изготовлен. Например, резцы из углеродистой стали теряют свои ре- [c.71]

В процессе резания режущая часть инструмента, непосредственно соприкасающаяся с обрабатываемым материалом, подвергается большим давлениям, трению и нагреву, что приводит к износу режущего инструмента, а иногда и к полному его разрушению. Поэтому к мат -риалам, используемым для изготовления режущего инструмента, предъявляются следующие требования [c.190]

Смазочно-охлаждающие жидкости охлаждают инструмент в процессе резания, смазывают контактные поверхности инструмента и стружки, уменьшают трение инструмента о стружку, его нагрев и износ. [c.342]

Температурное поле инструмента (совокупность значений температур в отдельных точках рабочей поверхности) определяет характер износа и стойкость инструмента наибольшее значение имеет концентрация температур в поверхностных слоях контакта. Температура, выделяющаяся в процессе резания, изменяет состояние трущихся поверхно стей, оказывает большое влияние на ха рактер и силу трения на передних и задних поверхностях. [c.9]

Размерный износ режущего инструмента. В процессе обработки происходит износ режущего инструмента вследствие трения его контактных поверхностей о стружку и обрабатываемую поверхность. Износ по задней и передней поверхностям инструмента наблюдается при толщинах срезаемого слоя больше 0,1 мм. Износ только по передней поверхности наблюдается у инструментов, снимающих слой более 0,5 мм и работающих без охлаждения при относительно высоких скоростях резания. Наиболее удобно выражать размерный износ в функции пути,, пройденного инструментом в металле заготовки. [c.312]

В процессе резания металлов около 80 % работы затрачивается на пластическое и упругое деформирование срезаемого слоя и слоя, прилегающего к обработанной поверхности и поверхности резания, и около 20 % работы — на преодоление трения по передней и задней поверхностям инструмента. Примерно 85. ..90 % всей работы резания превращается в тепловую энергию, количество которой (в зоне резания) существенно влияет на износ и стойкость инструмента, на шероховатость обработанной поверхности. [c.44]

Износ резцов. В процессе резания металлов происходит износ режущего инструмента. Причиной износа резцов является трение сбегающей стружки о переднюю поверхность лезвия и задних поверхностей — о заготовку. Интенсивность износа зависит от многих причин механических свойств заготовки, усилия и скорости резания, наличия смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Следы износа наблюдаются на передних и задних поверхностях, но за критерий износа принимается наибольшая высота изношенной контактной площадки на задней поверхности кз. В табл. 1.5 приведены средние значения допустимого износа режущей части резцов из быстрорежущей стали и оснащенных пластинками из твердого сплава. С понятием об износе резца тесно связано понятие стойкости резца. [c.14]

В процессе резания при сверлении выделяется большое количество тепла вследствие деформации металла, трения выходящей по канавкам сверла стружки, трения задней поверхности сверла об обрабатываемую поверхность и т. п. Основная часть тепла уносится стружкой, а остальная распределяется между деталью и инструментом. Для предохранения от затупления и преждевременного износа при нагреве сверла в процессе резания применяют смазы-вающе-охлаждающую жидкость, которая отводит тепло от стружки, детали и инструмента. [c.196]

Выделяясь в зоне стружкообразования и в местах контакта стружки с резцом и резца с заготовкой, тепло оказывает большое влияние на состояние трущихся поверхностей (изменяя коэффициент трения), на точность обработки, на весь процесс резания и связанные с ним явления (наростообразование, упрочнение, износ инструмента, деформации и др.). В связи с этим необходимо знать влияние различных факторов на тепловыделение, распределение температурных полей и методы определения температуры в процессе резания. [c.100]

Как и при точении, в процессе стружкообразования при строгании имеют место упругие и пластические деформации, трение, тепловыделение, упрочнение, наростообразование и износ режущего инструмента. Типы стружек, получаемых при строгании, аналогичны типам стружек, образующимся при точении. Однако процесс резания при строгании имеет и некоторые особенности. [c.217]

Выделяясь в зоне стружкообразования и в местах контакта стружки с инструментом и инструмента с заготовкой, теплота влияет на состояние трущихся поверхностей (изменяя коэффициент трения), на точность обработки, на весь процесс резания и связанные с ним явления (деформации, наростообразование, упрочнение, износ инструмента и др.). [c.66]

Трение, возникающее в процессе резания, вызывает сильный нагрев режущего инструмента, что в свою очередь ускоряет его износ и выход из строя. В отдельных случаях трение играет положительную роль, нагревая и тем самым смягчая обрабатываемый материал в зоне контакта его с инструментом. Например, это имеет место при работе пил трения, когда быстродвижущийся (80—120 м/сек) тонкий диск или лента размягчает и даже расплавляет (благодаря теплу, выделяющемуся при трении) слой металла и выбрасывает его из прорези в виде снопа искр. Здесь отсутствует процесс резания. [c.19]

С точки зрения выявления общих закономерностей исключительно важное значение имеет физическое обоснование процесса резания. Только исследование таких вопросов, как процесс образования стружки, пластические деформации в области резания, тепловые явления, трение и износ инструмента позволяют вскрыть физическую сущность процесса резания. Без преувеличения можно сказать, что во всех этих вопросах ведущая роль принадлежит советским ученым. [c.7]

В процессе резания происходит трение стружки о переднюю поверхность режущего инструмента и поверхности резания о заднюю поверхность, что и вызывает износ режущих элементов инструмента. За единицу износа принимают наибольшую ширину (в мм) изношенной контактной площадки задней поверхности инструмента. [c.273]

Инструмент как фактор кинематики процесса резания. Обработка деталей резанием заключается в удалении с заготовки определенного количества материала с целью получения требуемой формы детали с предписанными по техническим условиям точностью размеров и качеством обработанных поверхностей. Два последних условия зависят от многих технологических факторов точности станка и инструмента, правильности и надежности крепления заготовки и инструмента, остроты его режущих кромок, вибраций станка и др., а также от квалификации рабочего и т. п. Получение же геометрической формы детали, т. е. образование ее поверхностей, является геометрически-кинематическим фактором процесса обработки резанием. По аналогии с теоретической механикой этот фактор необходимо рассматривать вне связи с физическими и механическими явлениями, имеющими место в процессе обработки резанием. В частности, в процессе обработки геометрические элементы инструмента не остаются постоянными, а непрерывно меняются вследствие трения и износа режущих кромок. Однако при рассмотрении геометрических и кинематических элементов инструмент принимается как острозаточенный и не теряющий своей формы во время определенного периода времени. [c.12]

Охлаждающее действие средств основано на эффекте теплообмена, когда нагретые до высоких температур инструмент, изделие и стружка передают часть теплоты, поступающей к кромкам, среде, либо когда обрабатываемое изделие или инструмент, охлаждаемые средой, за счет теплопередачи отводят из зоны резания часть теплового потока. Кроме того, охлаждение зоны резания может осуществляться за счет испарения среды, происходящего при поглощении тепловой энергии. Смазывающее, воздействие средств сводится к образованию на трущихся поверхностях смазочной пленки, снижающей усилия резания и температуру в зоне резания. Смазочная пленка за счет молекулярного сродства с материалом инструмента или изделия прочно удерживается на поверхностях трения даже при высоких давлениях, возникающих в процессе резания. Кроме смазывающего эффекта, пленки должны препятствовать адгезионному и диффузионному износу инструмента. [c.97]

Процессы самозатачивания и правки инструмента предопределяют принудительное удаление части абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента, режущая способность и объем которых полезно использованы неполностью. При этом вращение инструмента одностороннее. Традиционное одностороннее вращение абразивного инструмента позволяет использовать режущие свойства зерен только с одной стороны. Хотя очевидно, что хаотическое расположение зерен в инструменте предопределяет и хаотическое распределение их режущих кромок. По закону равновероятности в реальном инструменте абразивные зерна располагаются любой частью с благоприятной и неблагоприятной геометрией по отношению к обрабатываемой поверхности как в одном, так и в другом направлениях. В результате этого большая часть зерен при одностороннем вращении инструмента имеет неблагоприятное положение для резания. Они не совершают полезную работу резания, а производят только упругое и пластическое оттеснение металла обрабатываемой поверхности и изнашиваются с образованием площадок. Площадки износа (рис. 8.10) автоматически затачивают эти зерна и создают им благоприятную геометрию для резания с другой стороны. Реализация режущих свойств абразивных зерен с противоположной стороны может быть обеспечена при изменении вращения инструмента на обратное. В процессе шлифования растут площадки износа, увеличивается радиус закругления и передний угол у. При достижении передним углом значения тах абразивные зерна перестают резать, увеличивается работа на преодоление трения, пластическую деформацию, повышается тепловыделение, или же возросшими силами резания затупившиеся зерна вырываются из связки, хотя их полезный объем полностью еще не использован. Если же силы удерживания зерна в связке велики, то для восстановления режущей способности абразивного инструмента применяют специальную операцию принудительного удаления затупленных зерен — правку. [c.199]

Для спиральных сверл [82] оптимальная продолжительность обработки 30 мин. За это время стойкость сверл увеличилась при горячем фосфатировании на 500%, в горячей воде на 380% и при холодном — на 116%. Благоприятное действие горячей воды объясняется структурными изменениями в металле и быстрым выравниванием напряжений, при холодном фосфатировании образуется тонкая мелкокристаллическая пленка, способствующая в процессе резания уменьшению силы трения и механического износа инструмента, а при горячем фосфатировании оказывают влияние оба указанных фактора. [c.254]

Кроме указанного, некоторые труднообрабатываемые материалы обладают большой склонностью к механическому упрочнению в процессе резания (это является причиной повышенного абразивного износа задней поверхности инструмента) или же обладают высокими упругими свойствами, приводящими к возрастанию упругого последствия, увеличению полной длины контакта по задней поверхности, росту теплового источника от трения по этой поверхности и ее интенсивному изнашиванию. [c.160]

Трение вызывает всегда увеличение температуры режущего инструмента,-что в свою очередь снижает твердость его лезвия и способствует более быстрому затуплению. Таким образом, затупление фрезы происходит как под влиянием износа, так и от чрезмерного нагрева в процессе резания. [c.74]

Здесь также наблюдаются деформации, тепловыделение, наростообразование, трение и износ инструмента (протяжки). Процесс резания при протягивании осуществляется с тонкими стружками (при внутреннем протягивании с 5 до 0,2 мм), а потому стружка получается сильно деформированной. При обработке сталей сходит сливная стружка при обработке чугунов — стружка надлома. Срезанная стружка завивается в спираль и укладывается во впадины между зубьями, испытывая при этом большие дополнительные внешние деформации. Поэтому впадины между зубьями должны быть таких размеров, чтобы стружка свободно в них помещалась, иначе может произойти защемление протяжки и ее разрьш. [c.398]

Для предохранения от затупления и преждевременного износа при нагреве режущего инструмента в процессе резания применяют смазочно-охлаждающую жидкость, которая отводит тепло от стружки, детали и инструмента. Смазочно-охлаждающая жидкость, смазывая трущиеся поверхности инструмента и детали, значительно уменьшает трение и облегчает тем самым процесс резания. [c.79]

С улучшением качества отделки рабочих поверхностей инструмента повышается его стойкость. Инструмент с доведенными рабочими поверхностями обладает большими преимуществами но сравнению с недоведенными. Недоведенный инструмент имеет всегда поверхностные дефекты (мелкие зазубрины, выкрашивания, риски и т. п.), трудно выводимые при заточке. Они являются первоначальными очагами разрушения режущих кромок, вызывающими ускоренный и повышенный износ инструмента. У доведенного инструмента эти дефекты в большей части устранены. Доводка инструмента способствует получению правильной геометрической формы рабочей части инструмента, что повышает производительность и стойкость инструмента, а также качество обрабатываемой поверхности. Необходимо отметить, что режущие кромки получаются в результате сопряжения передней и задней поверхностей, поэтому чем чище выполнены эти поверхности, тем лучше лезвие инструмента. Более чистая и гладкая поверхность инструмента способствует снижению сил трения в процессе резания и уменьшению окисления металла, что особенно важно при высоких температурах, например при скоростном резании. Доведенный инструмент дает более равномерный и устойчивый износ рабочих поверхностей по сравнению с заточенным инструментом. [c.26]

Износ инструмента приводит не только к снижению точности размеров и геометрической формы обработанных поверхностен. Работа затупившимся инструментом вызывает рост силы резания. Соответственно увеличиваются составляющие силы резания, что вызывает повышенную деформацию заготовки и инструмента и еще более снижает точность и изменяет форму обработанных пог.ерх-ностей заготовок. Увеличиваюгся глубина наклепанного поверхностного слоя материала заготовки и силы трения между заготовкой и инструментом, что, в свою очередь, увеличивает теплообразование в процессе резания. [c.273]

Одним из путей снижения износа инструмента в процессе резания является создание в зоне контакта пары инструмент—заготовка условий для проявления эффекта ИП, выражающегося в образовании на рабочих поверхностях тонкой пленки меди, имеющей значительную механическую прочность на сжатие и низкое сопротивление тангенциальному сдвигу. Такая твердая смазывающая пленка может быть получена в результате хемо-сорбционного взаимодействия некоторых медьсодержащих химических веществ, введенных в зону трения, с поверхностно-активными веществами и с поверхностями трения [23]. Если во время работы инструмента в зону контакта его с заготовкой подавать компоненты, из которых образуется такая хемосорбционная пленка, то она будет сохраняться на рабочих поверхностях инструмента непрерывно в течение всего процесса резания. Наличие пленки уменьшает коэффициент трения за счет уменьшения времени непосредственного контакта поверхностей инструмента и заготовки, понижает температуру резания и, следовательно, уменьшает износ инструмента. [c.197]

В процессе резания инструмент под влиянием тепловых и механических воздействий, а также вследствие приваривания раскаленной стружки изнашивается. Износ режущих инструментов происходит при больших поверхностных давлениях и высоких значениях коэффициента трения и температур износ — явление весьма сложное это — результат трения, эрозии, царапин, выкрашивания, адгезии, диффузии, химических, электрических, усталостных и других процессов. Иногда может наступить так называемое ювенильное трение металлов с неокисленной поверхностью. [c.19]

В процессе резания проникновение среды на контактные трущиеся иоверхности обусловлено, по-видимому, рядом причин (см. также гл. 3). При резании с относительно невысокими скоростями разрушаются и образуются вновь наросты и налипы или только налипы. Вместо разрушившегося нароста или налина на мгновение создается лолость, куда и устремляются частицы внешней среды. В таких условиях проникновение среды наиболее облегчено. Среда в жидком, газообразном или диссоциированном состоянии проникает в зоны контакта стружки с инструментом и инструмента со вновь появившимся участком поверхности резания через поры — капилляры, сеть которых непрерывно создается, разрушается и создается вновь. При износе режущего инструмента возникает дополнительная сеть каналов и резервуаров, питающих площадки трения компонентами внешней среды. По-видимому, именно поэтому действие внешней среды в ряде случаев усиливается по мере нарастания износа рабочих граней инструмента (см. гл. 4). [c.34]

Уменьшение интенсивности изнашивания резцов за счет интенсификации процессов торможения в зоне наростообразования для Ф = 90° при переходе к высокому вакууму и экстремальные зависимости износ — давление с экстремумом при давлении 1 — ЫО- Па, а также значительное уменьшение интенсивности изнашивания при ср= 30°, в том числе в зоне резания без нароста, можно также объяснить защитной ролью заторможенных слоев обрабатываемого материала. Последний выступает во всех случаях как менее твердый и прочный металл по сравнению с инструментальным материалом. В начальные периоды резания происходит перенос ме- нее прочного металла на сопряженную поверхность, и далее последующее трение уже одинаковых металлов. Поэтому некоторые режимы трения, признанные для трущихся пар деталей машин недопустимыми, как вызывающие схватывание, задир и заедание, могут оказаться на некоторых участках пары инструмент — обрабатываемый металл даже полезными, предохраняющими поверхности инструмента от усиленного изнашивания. В качестве иллюстрации приведем фотографии контактных иоверхностей. инструмента и стружки, полученные на растровом электронном микроскопе (РЭМ). В данном случае РЭМ имеет ряд преимуществ ввиду большой глубины резкости, что позволяет одинаково четко наблюдать микропрофиль грубой поверхности во впадинах и на выступах при больших увеличениях. Кроме того, в режиме поглощенных электронов представляется возможным выявить на прирезцовой стороне стружки и на поверхности резания частицы износа инструмента. На рис. 19 показана полученная на РЭМе после резания в вакууме 5-10 Па передняя грань резца в районе полки, защищенной наростом (нарост удален), и часть поверхности, на которой происходит интенсивный непрерывный перенос обрабатываемого материала. Очень хорошо видны налипы обрабатываемого металла в области краевого износа на передней поверхности быстрорежущего инструмента после резания на воздухе (рис. 20). Поверхность стружки, срезанной в вакууме, когда наблюдается малый износ инструглента, выглядит более рельефно (большие неровности, связанные с периодическим дискретным срывом и размазыванием ранее заторможенных частиц обрабатываемого металла), однако частицы износа инструмента на ней не просматриваются (рис. 21, а). Поверхность же стрз жки, срезанной на воз- [c.80]

Автором совместно с А. С. Романовым проведены экспериментальные исследования, подтверждающие наличие водородного износа инструмента при резании ВКПМ. Сущность проведенных экспериментов сводилась к следующему. Производили трение обрабатываемого материала индентором из инструментального материала и просто обработку оболочки из ВКПМ резцом. После этого образец инструментального материала помещали в вакуумную камеру масс-спектрометра. В течение длительного времени фиксировали выделение водорода. В результате экспериментов выявлено существенное количество свободного водорода в зоне резания. Это дало возможность предположить наличие водородного износа инструмента, который сводится к следующему. При резании ВКПМ выделяется водород, что обусловлено каталитическими, деструктивными и электрохимическими процессами, протекающими в зоне резания. Выделяющийся ион водорода — протон — не имеет электронов вокруг ядра и его размер в 10 раз меньше, чем у ионов других элементов. Отсутствие электронов делает ион водорода очень активным. Выделяющийся водород не распространяется по всему объему, а остается в зоне нагрева (в зоне резания и трения) и адсорбируется на поверхности инструментального материала. Протоны водорода проникают в микротрещины и дефекты поверхностного слоя инструментального материала. Приобретая электроны, протоны водорода образуют атомы и молекулы, которые, увеличиваясь в объеме, создают распирающее действие, приводящее к разрущению поверхностного слоя инструментального материала, т, е. к износу инструмента. [c.44]

Сам по себе процесс резания твердых тел из-за его сложности весьма трудно поддается исследованию. Разнообразные явления, рассматриваемые здесь, столь тесно переплелись друг с другом и столь сложно их взаимодействие, что на острие резца сфокусировалось одиннадцать относительно независимых теорий, не пришедших еще к целостному единству. Таковы теория стружкообразования, механика резания металлов (теория распределения сил и напряжений при резании), теория трения при металлообработке, термодинамика резания (т. е. теория распределения теплоты в зоне резания), теория износа и стойкости режущих инструментов, теория обрабатывания поверхностного слоя изделия, теория охлаждения при резании металлов, теория вибрации при резании, теория обрабатываемости металлов, теория построения опти- [c.27]

Теплота, температура резания, смазываюи е-охлаждающие жидкости. При резании металлов почти вся механическая работа деформации и трения переходит в теплоту. Полагают, что 10—15% работы резания переходит в скрытую энергию искажения кристаллической решетки. Выделяющаяся при резании теплота существенно влияет на процесс резания и прежде всего на износ инструмента. [c.517]

Под воздействием высоких температур в этих слоях может происходить отпуск и соответствующие структурные изменения, сильно влияющие на твердость (см. фиг. 10), а следовательно, и на интенсивность износа режущего инструмента. Так, твердая (Я J = 62- -65) структура мартенсит, получаемая в результате соответствующей термической обработки быстрорежущей стали, начиная с температуры 550—600° интенсивно распадается на менее твердые и износостойкие структуры (троостит, троостомартенсит), что и делает инструмент из быстрорежущих сталей неработоспособным (быстро изнашивающимся), если его поверхности трения будут нагреваться в процессе резания до 600° и выше. [c.128]

При работе, как и всякий другой инструмент, сверло в процессе резания изнашивается. Этот износ является результатом трения задних поверхностей сверла о поверхность резания, стружки о переднюю поверхность сверла, ленточек об обработанную поверхность и поперечного лезвия о впереди лежащий слой металла. В общем случае сверла из быстрорежущих сталей изнащиваются по задней поверхности, по передней поверхности, по ленточкам и по уголкам (в месте перехода от режущих кромок к ленточкам), как это показано на фиг. 182. [c.289]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...