Разновидности износа режущего инструмента

Механизм изнашивания инструмента очень сложен. Здесь имеют место абразивный, адгезионный, диффузионный и окислительный процессы. Все эти виды изнашивания тесно связаны между собой и влияют в целом на суммарный износ инструмента. Удельный вес каждого из этих видов изнашивания зависит от свойств контактирующих материалов и условий взаимодействия (прежде всего от скорости резания).

Абразивное изнашивание происходит в результате царапания и истирания отдельных участков поверхностей инструмента твёрдыми включениями, находящимися в обрабатываемом материале. Контактные поверхности инструмента могут царапаться также частицами периодически разрушающегося нароста, твёрдость которого в несколько раз превосходит твёрдость обрабатываемого материала.

Адгезионное изнашивание происходит в результате действия сил молекулярного сцепления – адгезии, выражающейся в схватывании поверхностных слоёв лезвия с обрабатываемым материалом. Частицы материала вырываются с поверхности инструмента и уносятся стружкой.

Диффузионное изнашивание происходит в результате взаимного диффузионного растворения компонентов инструментального и обрабатываемого материалов, разрушения поверхностных слоёв лезвия в результате структурных превращений и их разупрочнения.

Различные компоненты твёрдого сплава диффундируют в обрабатываемый материал с различной скоростью: наиболее быстро – углерод, менее быстро – W, Ti, Co. Одновременно в твёрдый сплав диффундирует железо, образуется железовольфрамовый или более сложный карбид. Образуется более хрупкий и разупрочнённый слой. Это приводит к срезу с контактных площадок лезвия слоёв инструментального материала движущейся стружкой и поверхностью резания. Этому способствует и то, что железо, быстро внедряясь в твёрдый сплав по границам зёрен, ослабляет связи между отдельными блоками твёрдого сплава, и их срез возможен до окончательной потери этих связей.

Диффузионные процессы характерны не только для твёрдых сплавов, но и для других материалов, работающих при высоких температурах резания. Например, алмазные резцы при обработке стали и чугуна теряют свою работоспособность при > 950…1000C в результате диффузионного изнашивания. Интенсивность диффузии резко снижается при использовании инструментальных материалов, химически инертных обрабатываемому.

Окислительное изнашивание происходит в связи с химическим взаимодействием инструментального материала с окружающей средой. В частности, в диапазоне 700…900С активно вступают в реакцию с кислородом компоненты твёрдых сплавов, причём кобальт окисляется наиболее активно, а за тем простые и сложные карбиды. Твёрдость образующихся оксидов Со3О4, СоО, WО3, ТiО2 в 40…60 раз ниже, чем твёрдых сплавов. Это нарушает монолитность сплава, ослабляет связи между карбидами и связкой, вследствие чего наблюдается разрушение оксидных плёнок, вырывание карбидов из матрицы твердого сплава и изнашивание контактных площадок.

Характеристики износа лезвия.

В результате изнашивания на передней поверхности лезвия образуется лунка длиной L, шириной В и глубиной h_л, а на задней поверхности – площадка шириной h₃.

В зависимости от условий обработки и свойств материала может преобладать износ по передней или по задней поверхностям.

Износ по задним поверхностям преобладает при обработке твёрдых хрупких материалов и при обработке эластичных материалов с малой толщиной срезаемого слоя(< 0,1мм) и низких скоростях резания.

Износ по передней поверхности преобладает при обработке пластичных материалов с толщиной срезаемого слоя а > 0,5мм и высоких скоростях резания без охлаждения.

Чаще всего наблюдается одновременное изнашивание передней и задней поверхностей инструмента.

Основной мерой износа для большинства инструментов в производственных условиях является ширина изношенной площадки по задней поверхности лезвия h_з, а для инструментов с преобладающим износом передней поверхности – глубина h_л и ширина лунки В.