ОБР.ЛЕКЦ.ЛЕНТ.. I основы резания металлов

• Название: I основы резания металлов
• Анкор: ОБР.ЛЕКЦ.ЛЕНТ..doc
• Дата: 12.03.2019
• Размер: 8.19 Mb.
• Имя файла: ОБР.ЛЕКЦ.ЛЕНТ..doc
• Тип: Глава; #25614
• страница: 1 из 8

Глава I ОСНОВЫ РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ

§ 1. Наука о резании металлов

Теория резания рассматрива­ет физические основы резания, вопро­сы пластической деформации метал­лов, трения, износа инструментов и ме­тоды повышения их стойкости, вопро­сы теплообразования, применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), влияние геометрических пара­метров инструментов на процесс реза­ния, правила выбора режима резания, вопросы качества обработки, вибра­ции и др.

Основоположниками науки о реза­нии металлов являются, русские уче­ные И. А. Тиме (1838—1920), К.А. Зво­рыкин (1861—1928) и Я. Г. Усачев (1873—1941).

Профессор Петербургского горного института И. А. Тиме в 1870 г. в тру­де «Сопротивление металлов и дерева резанию» изложил основные законо­мерности процесса образования стру­жки.

К. А. Зворыкин н Я. Г. Усачев вы­полнили научные исследования процессов резания, имеющие большое практическое значение для производ­ства. Значительный вклад в науку о резании металлов и ее практическое .применение внесли советские ученые В. Н. Кривоухов, Г. И. Грановский. В.Д. Кузнецов, В.Ф. Бобров, А.И. Каширин, Е. П. Надеинская, А. И. Исаев и другие, заслуги которых признаны мировой наукой.

Скоростное резание металлов впер­вые получило развитие в СССР. Еще в 1936—1937 гг. советские исследова­тели впервые в мировой практике про­вели научные исследования скоростно­го резания металлов.

Лауреаты Государственных премий известные мастера скоростного реза­ния Г. С. Борткевич, Н. В. Поляков, А. П. Марков, Л. Б. Быков, С. М. Бушуев и другие многое сделали для вне­дрения в производство скоростного ре­зания.

§ 2. Процесс резания металлов

Процесс резания металлов заклю­чается в срезании с заготовки поверх­ностного слоя для получения детали нужной формы, требуемых размеров и качества обработанной поверхности. Срезаемый слой металла называется стружкой. Обработка резанием яв­ляется наиболее важным процессом в машиностроительном производстве и применяется при изготовлении почти любой продукции. Даже в случае, если



Рис. 1. Схема процесса точения

процессы резания не используются в основном производстве, они использу­ются косвенно при изготовлении тех­нологической оснастки и при ремонте оборудования.

Основными видами обработки реза­нием являются точение, фрезерование, сверление, строгание, шлифование и др. Различные виды обработки или их со­четание выполняются на металлорежу­щих станках: токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, строгаль­ных, протяжных, агрегатных и специ­альных и на автоматических линиях с помощью различных инструментов — резцов, сверл, фрез, протяжек, шлифо­вальных кругов и др.

При изучении теории резания при­нимают за основу обработку на токар­ных станках—точение, а в качестве инструмента—токарный резец. Для осуществления процесса точения необ­ходимо иметь два движения: глав­ное движение — вращательное дви­жение заготовки V (рис. 1) и переме­щение заготовки—движение по­дачи S. Скорость главного движения определяет скорость резания, движе­ние подачи обеспечивает непрерывное врезание инструмента в новые слои металла заготовки.

§ 3. Элементы и углы резца

Резец состоит из режущей части (головки) и стержня (рис. 2). Стер­жень служит для закрепления резца в



Рис.2. Элементы резца: 1—передняя поверхность, 2—главная режущая кромка, 3— вспомогательная задняя поверхность, 4—вершина резца, 5—главная задняя поверхность, 6— вспомогательная режущая кромка, 7 — режущая часть, 8— стержень.

резцедержателе станка. Режущая часть состоит из следующих элементов: пе­редней поверхности 1—поверхности, по которой сходит стружка, главной задней 5 и задней вспомогательной 3 поверхностей, обращенных к обраба­тываемой заготовке; главной режущей кромки 2, образующейся от пересече­ния передней и главной задней поверх­ностей, выполняющей основную рабо­ту резания и вспомогательной режущей кромки 6, образующейся от пересече­ния передней и вспомогательной зад­ней поверхностей.

Вершины резца 4—место сопряже­ния главной и вспомогательной режу­щих кромок. Вершина резца может



Рис. 3. Углы резца в плане:

—главный угол, —вспомогательный угол

быть острой, закругленной и срезан­ной.

Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного с определенными углами. Чтобы обеспечить режущую способность инструмента, получить тре­буемую точность и качество поверхно­сти детали, необходимо правильно вы­брать углы режущей части резца. Различают углы в плане и основные уг­лы резца.

Углами в плане называются углы между режущими кромками резца и направлением подачи: —главный угол в плане, —вспомогательный угол в плане (рис. 3).



Рис. 4. Основные углы резца:

а — главный задний угол, — угол заострения, — передний угол, — угол резания.

Основные углы резца (рис. 4): пе­редний угол — , главный задний угол — а, угол заострения — , угол резания —.

§ 4. Процесс образования стружки и типы стружек

В зависимости от условий обработ­ки стружка может быть разных видов. При обработке пластичных материа­лов (конструкционные стали) образу­ется элементная стружка (рис. 5), ступенчатая и сливная, а при обра­ботке малопластичных материалов— стружка надлома. Эта классификация стружек предложена в 1870 г. Н. А. Тиме. Ею пользуются и в настоящее вре­мя.

Элементная стружка (рис. 5, а) состоит из отдельных, пластически деформированных элементов, сла­бо связанных или совсем не связан­ных между собой. На рис. 6 и 7 пока­заны схемы образования элементной стружки. Резец, установленный на глубину а, перемещается под действи­ем силы Р, передаваемой суппортом станка, и постепенно вдавливается в



Рис. 5. Виды стружек, образующихся при резании



Рис. 6. Схема образования стружки (по И. А. Тиме)

металл заготовки, сжимает его своей передней поверхностью я вызывает сначала упругие, а затем пластические деформации. Различают следующие фазы образования элемента (по И. А. Тиме). В начале резания (рис. 6, а) происходит соприкосновение рез­ца с обрабатываемой заготовкой. За­тем резец своей вершиной вдавлива­ется в металл (рис. 6,6), который претерпевает деформацию сдвига. По мере углубления резца в срезаемом слое растут напряжения и, когда они достигнут величины предела прочно­сти обрабатываемого металла, про



Рис. 7. Схема образования стружки: — плоскость скалывания

изойдет сдвиг (скалывание) первого элемента (1) по плоскости сдвига АВ, составляющей с направленным перемещением резца угол , равный 30—40 °. Угол называется углом сдвига. Внутри каждого элемента про­исходят межкристаллические сдвиги под углами =60—65° (рис. 7).

После скалывания первого элемен­та стружки резец сжимает следующий близлежащий слой металла, в резуль­тате чего образуется второй элемент (2), отделяющийся от заготовки по плоскости наибольших касательных напряжений под тем же углом и т. д. (рис. 6, в,г).

Цифрами 1, 2, 3,...,10 обозначены последовательно образуемые элемен­ты стружки.

Ступенчатая стружка (см. рис. 5, б) получается при обработке сталей со средней скоростью резания. Ступенчатая стружка имеет одну сто­рону (со стороны резца) гладкую, а другая сторона имеет ступеньки (за­зубрины) с выраженным направлени­ем отдельных элементов, прочно меж­ду собой связанных. У ступенчатой стружки разделение ее на части не происходит.

Сливная стружка (см. рис. 5, в) сходит с резца в виде ленты без зазубрин, присущих ступенчатой струж­ке. Она получается при обработке ста­лей с высокой скоростью резания. Поверхность стружки, прилегающая к пе­редней поверхности резца, сравнитель­но гладкая, а при высоких скоростях отполирована. Ее противоположная сторона покрыта мелкими зазубринками — насечкой и имеет бархатистый вид.

Стружка надлома (см. рис. 5, г) получается при обработке мало­пластичных металлов (твердый чугун, твердая бронза). Стружка состоит из отдельных, не связанных между собой кусочков различной формы и разных размеров. Обработанная поверхность при такой стружке получается шерохо­ватой с впадинами и выступами.

Тип стружки во многом зависит от рода и механических свойств обраба­тываемого материала. При резании пластичных материалов возможно об­разование элементной, ступенчатой и сливной стружки. По мере увеличения твердости и прочности обрабатываемо­го материала сливная стружка перехо­дит в ступенчатую, а затем в элемент­ную. При обработке хрупких материа­лов образуется или элементная, или стружка надлома.

§ 5. Физические явления при стружкообразовании

Усадка стружки. При резании каж­дый элемент стружки сдавливается под действием силы, прилагаемой со сторо­ны передней поверхности резца, в ре­зультате чего длина стружки всегда меньше длины участка поверхности, с которого она срезана (рис. 8). Это явление



Рис. 8. Схема усадки стружка

укорочения стружки по длине называется продольной усад­кой. Величина усадки характеризует­ся отношением длины обработанной по­верхности L₀ к длине стружки L и называется коэффициентом усадки .

В зависимости от условий обра­ботки К= 1,1—10. Величина К харак­теризует напряженность процесса резания. Чем больше К, тем больше де­формирована стружка, тем больше со­противление оказывал металл скалы­ванию. По коэффициенту усадки мож­но судить о напряженности процесса резания, делать необходимые выводы и принимать практические меры для облегчения процесса резания.

Нарост. При резании пластичных материалов у лезвия инструмента пе­ред его передней поверхностью обра­зуется нарост 2 (рис. 9). Он имеет



Рис. 9. Схема образования на­роста:

1 — заготовка, 2 — нарост, 3 — стружка, 4— резец, 5—частицы нароста на стружке и заготовке.

клиновидную форму и представляет собой часть обрабатываемого металла, прилипшего или приваренного к рез­цу. Причиной возникновения нароста являются трение и притормаживание поверхностного слоя сходящей струж­ки о переднюю поверхность резца. На­рост обладает вьрсокой твердостью вследствие подкаливания и наклепа. Форма и размеры его непостоянны. В сотые доли секунды нарост возникает, увеличивает свою высоту до предела, а затем частично или полностью раз­рушается. Одна часть разрушенного нароста 5 уносится стружкой 3, а вто­рая — поверхностью резания 1 (см. рис. 9). После разрушения нарост вновь возрастает, затем вновь разру­шается и т. д. Отрывающиеся частич­ки образуют лунки на обрабатываемой поверхности, а прилипшие кусочки создают шероховатость (рис. 10). При наростообразовании невозможно по­лучение поверхности высокого качест­ва (не выше параметра шероховато­сти Rz20—10). При черновой обра­ботке нарост, воспринимая на себя нагрузку, предохраняет переднюю по­верхность резца инструмента от перегрева и износа. Поэтому при черновой обработке образование нароста не вредно, а даже полезно.

На размер нароста влияют механи­ческие свойства металла, скорость резания,



Рис. 10. Схема разрушения на­роста

подача, передний угол инстру­мента и род СОЖ. Такие металлы, как медь, латунь, бронза, олово, сви­нец, большинство типовых сплавов, ле­гированные стали с большим содержа­нием хрома и никеля не склонны к наростообразованию; конструкционные углеродистые и большинство легиро­ванных сталей, серый чугун, алю­миний склонны к наростообразованию.

Предотвращение наростообразования достигается следующими путями: подбором и работой на определенных скоростях резания. Наиболее интен­сивно нарост образуется при скоростях v==7—80 м/мин. При больших скорос­тях резания (v>80 м/мин) нарост не успевает привариться к резцу, так как уносится быстро сходящей стружкой. Чистовую обработку многолезвийными инструментами из быстрорежущей ста­ли и фасонными резцами ведут на низ­ких скоростях резания, а твердосплав­ными резцами, фрезами, зенкерами — на высоких скоростях резания. При ра­боте инструментом с отполированной передней поверхностью нарост практи­чески не образуется. Наростообразование уменьшается при правильном под­боре и применении СОЖ. При наладке станков для получения поверхности нужного параметра шероховатости на­ладчик всегда должен помнить и знать о влиянии нароста на качество обра­ботки.

Упрочнение. При резании в резуль­тате пластической деформации срезае­мого слоя и слоя основной массы ме­талла обработанная поверхность всег­да имеет более высокую твердость. Глубина упрочненного слоя достигает 1—2 мм. Степень повышения твердости к глубина слоя упрочнения зависят от механических свойств металла, угла резания, радиуса закругления режу­щей кромки инструмента, величины по­дачи, скорости резания и свойств при­меняемой СОЖ. Чем мягче и пластич­нее металл, тем большему упрочнению он подвергается. Чугуны меньше под­даются упрочнению, чем стали. Чем больше угол резания, радиус закругле­ния режущей кромки и толщина среза, тем степень упрочнения выше. Приме­нение СРЖ уменьшает глубину упроч­ненного слоя и твердость. Упрочнение снимается отжигом и нормализацией.

§ 6. Образование и распределение тепла при резании металлов. Температура резания

В процессе резания металлов меха­ническая энергия, затрачиваемая на работу резания, переходит в тепловую. В зоне резания возникает тепло за счет работы, затрачиваемой на пластичес­кие деформации Q_д (рис. 11) и преодоление



Рис. 11. Распределение тепла (при резании) между стружкой, ин­струментом и заготовкой

трения по передней Q_т.п и зад­ней поверхностям резца Q_т.з. Нагрева­ются заготовка, режущий инструмент и стружка. При значительной скорости температура в зоне резания достигает значительных величин. При работе на высоких скоростях при точении и фре­зеровании можно наблюдать сходящую из-под резца или фрезы ярко-красную стружку, нагретую до 900 °С. На обра­ботанной поверхности стальной дета­ли появляются цвета побежалости, свидетельствующие о высокой темпе­ратуре поверхностного слоя детали во время соприкосновения ее с задней по­верхностью инструмента. Полученное тепло при точении распределяется сле­дующим образом: уходит в стружку 50—80 % (Q_дс+Q_тп);в резец 40—10 % (Q_п+Q_з), в обрабатываемую деталь 9—3% (Q_тз+Q_д) и в окружающую среду около 1 %. При затуплении инст­румента характер распределения тепла изменяется: резец и заготовка нагрева­ются в большей степени. Как в струж­ке, так в резце и в заготовке тепло распределяется неравномерно. В слоях стружки, ближе расположенных к пе­редней поверхности резца, температура выше, чем в слоях, удаленных от нее (рис. 12). Температура обрабатываемой



Рис. 12. Распределение темпе­ратур на передней поверхно­сти резца (по Б. И. Костецкому)

заготовки понижается по мере уда­ления рассматриваемой точки от по­верхности резания, а наибольшая тем­пература находится в месте контакта резца с заготовкой. Температура инст­румента также различна в различных точках. Самая высокая температура соответствует точке, лежащей в центре давления стружки на резец.

Температура резания. Под темпе­ратурой резания понимается средняя температура на поверхности контакта инструмента со стружкой. На темпера­туру резания Q влияют многие факто­ры: механические свойства обрабаты­ваемого материала, размер площади срезаемого слоя и скорость резания:



где c_q— коэффициент, характеризую­щий род и механические свойства об­рабатываемого материала, геометри­ческие параметры инструмента и свой­ства СОЖ; v — скорость резания, м/мин; т, п, q — коэффициенты степе­ней, причем m>n>q, т. е. на темпера­туру резания большее влияние оказы­вает скорость, затем толщина срезае­мого слоя а и наименьшее — ширина срезаемого слоя b.

Большое влияние на температуру резания оказывают механические свой­ства обрабатываемого металла. Чем выше предел прочности и твердость металла заготовки, тем большее сопро­тивление необходимо преодолеть при стружкообразовании, тем большую ра­боту надо затратить на резание, тем больше выделится тепла и будет выше температура резания. При резании твердых материалов стружка соприка­сается с передней плоскостью резца на меньшей площади, чем при резании мягких сталей. Это повышает давление на единицу поверхности контакта, а отвод тепла в тело резца и толщу стружки ухудшается, что приводит к повышению температуры в поверхност­ных слоях резца. Чем выше теплоем­кость и теплопроводность обрабатыва­емого металла, тем лучше отвод тепла в стружку и в обрабатываемую заго­товку и тем меньше температура на по­верхности резца.

Большое влияние на температуру резания . оказывают геометрические элементы резца: угол резания, глав­ный угол и радиус закругления при вершине резца. Отрицательный перед­ний угол по сравнению с положитель­ным вызывает большие деформации и приводит к большему выделению тепла. При работе с передним углом y=-10° температура резания повы­шается на 15° по сравнению с работой резцом, имеющим положительный угол у=+10°. При увеличении главного угла в плане уменьшается ширина стружки и длина активной части режу­щей кромки, что приводит к менее ин­тенсивному отводу тепла в заготовку и в тело резца, теплота концентрируется на меньшей ширине среза около вер­шины резца, и температура резания повышается. Наиболее резкое увели­чение температуры резания происхо­дит в пределах =20—60 °.

Радиус закругления при вершине резца в плане оказывает влияние на общее тепловыделение и на его отвод. Увеличение радиуса закругления хотя и увеличивает тепловыделение, но и увеличивает длину активной части ре­жущей кромки, объем головки резца улучшает отвод тепла в тело резца и в заготовку, что является преобладаю­ щим, и приводит к снижению темпе­ратуры резания. Чем больше площадь поперечного сечения тела резца, тем интенсивнее отвод тепла от мест его образования в тело резца, тем меньше температура резания.

§ 7. Элементы режима резания

К элементам режима резания отно­сятся: скорость резания, подача и глу­бина резания. Скоростью реза­ния называется величина перемеще­ния наиболее удаленной точки режу­щей кромки относительно поверхности резания в единицу времени (минуту). Скорость резания в разных точках ре­жущей кромки неодинакова. Однако в расчетах при определении скорости резания принимается ее наибольшее зна­чение. Скорость резания зависит от быстроты вращения и диаметра обра­батываемой заготовки. Чем больше диаметр заготовки D (рис. 13), тем



Рис. 13. Элементы срезаемого слоя при то­чении

больше скорость резания при одних и тех же оборотах заготовки . Скорость резания (мм/мин) определяется по формуле



где D — наибольший диаметр поверх­ности резания, мм; п — частота вра­щения заготовки, об/мин; — посто­янное число, равное 3,14.

При продольном точении скорость резания постоянна. При подрезания торца скорость резания имеет наи­большее значение у наружной поверх­ности и равна нулю в центре заготов­ки. При растачивании скорость реза­ния принимается также по наибольше­му диаметру поверхности резания — по диаметру обработанной поверхно­сти.

Величина перемещения режущей кромки относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени в на­правления движения подачи называ­ется скоростью подачи или просто подачей. Различают пода­чи — минутную и за один оборот заго­товки. Величина относительного пере­мещения инструмента по отношению к заготовке за одну минуту называет­ся минутной подачей. Величи­на перемещения резца инструмента за один оборот заготовки называется , подачей за один оборот заготовки. Между минутной подачей и подачей за один оборот заготовки (в мм/об) существует зависимость



где s — подача за один оборот, мм./об; s_м — минутная подача, мм/мин; п — частота вращения заготовки, об/мин.

Глубиной резания назы­вается размер срезаемого слоя за один рабочий ход резца (инструмента), из­меренный перпендикулярно направле­нию движения подачи (рис. 13). Глу­бина резания (мм) определяется по формуле



При наружном продольном точе­нии, при растачивании глубина реза­ния определяется как полуразность между диаметром отверстия после об­работки и диаметром отверстия до об­работки. При подрезании за глубину резания принимается величина срезае­мого слоя, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанному торцу.

При отрезании и прорезании глу­бина резания равняется ширине ка­навки, образуемой отрезным или про­резным резцом.

§ 8. Элементы срезаемого слоя

Элементами срезаемого слоя явля­ются ширина, толщина и площадь по­перечного сечения среза. Если рассечь слой металла, срезаемого с поверхно­сти резания за один оборот, плоскостью, проходящей через ось детали, в сечении получим параллелограмм с основанием s, высотой t и сторонами АВ и DC, наклоненными к оси детали под углом (рис. 13). Полученный па­раллелограмм называется площадью сечения срезаемого слоя, а его сторо­ны (размеры) t и s—технологически­ми размерами срезаемого слоя.

Размер а расстояние между дву­мя последовательными положениями 1 и 2 главной режущей кромки резца за один оборот детали называется тол­щиной среза.

Размер b — длина контакта режу­щей кромки резца с обрабатываемой заготовкой называется шириной среза.

Физические и технологические раз­меры срезаемого слоя связаны между собой следующими соотношениями (рис. 13):



Площадь поперечного сечения сре­за (мм²)

F == аb = st.

§ 9. Износ и стойкость инструментов

В процессе резания в результате трения стружки о переднюю поверх­ность инструмента и задней поверхно­сти о заготовку режущие поверхности инструмента изнашиваются. Независи­мо от вида и назначения инструменты изнашиваются: по задней поверхности (рис. 14,а); по передней поверхности



Рис. 14. Схема износа резцов:

а — по задней поверхности, б—по передней поверхности, в—по задней я перед­ней поверхностям

(Рис.14,6); одновременно по передней и задней поверхностям (рис. 14, в). В зависимости от условий обработки может преобладать тот или иной вид износа. Износ по задней поверхности характеризуется площадкой с высотой h_з (рис. 14, а). В процессе резания уве­личиваются площадка, трение, нагрев, быстрее протекает процесс износа. Быстрый рост износа является опас­ным, так как может привести к разру­шению режущей кромки инструмента. Износ инструмента .допускается в определенных пределах (допустимый износ), после которого инструмент на­до переточить, возобновить его режу­щие способности. Износ передней по­верхности инструмента образуется от трения сходящей с нее стружки. Износ образуется в виде лунки глубиной h_л (рис. 14,б,в). Края лунки располага­ются приблизительно параллельно главному лезвию инструмента, а длина лунки равна его рабочей длине.

При работе инструментами из быст­рорежущей стали на малых и средних скоростях резания перемычка между краем лунки и главным лезвием сохра­няется благодаря образовавшемуся на­росту, предохраняющему переднюю грань от истирающего действия струж­ки. По мере увеличения износа край лунки может сойтись с кромкой изно­шенной задней поверхности и на окон­чательно изношенном инструменте ос­танется только часть лунки (рис. 14,в). Практически до такого износа инструмент не доводят, а перетачивают значительно раньше из-за износа по задней поверхности.

Лунка, увеличивая передний угол резца, облегчает процесс резания. На рис. 14, в показан одновременный из­нос по задней и передней поверхностям инструмента.

Виды износа. Основными видами износа являются абразивное, молеку­лярное и диффузионное изнашивание и приработочный износ.

Абразивный износ — это царапание твердыми частицами, находя­щимися в обрабатываемом материале, режущих поверхностей инструмента. Большой абразивный износ причиняют инструменту окалина и литейная кор­ка на заготовках.

Молекулярный износ про­исходит в результате действия молекулярных сил сцепления (прилипание, спекание) между материалами заго­товки (стружки), вызывающих при трении скольжения отрыв (захватывание) мельчайших частиц материала инструмента. Этот вид износа харак­терен при обработке стали и других вязких материалов.

При контакте одноименных матери­алов схватывание начинается при тем­пературах, равных (0,3—0,4) Т_пл, а при контакте разноименных материалов (0,35—0,5) Т_пл, при очень высоких температурах контактирования процесс схватывания приводит к спека­нию. Молекулярный износ можно уменьшить применением СОЖ, кото­рые создают на контактных поверхно­стях защитные пленки, уменьшающие силы прилипания.

Диффузионное изнаши­вание — это диффузионное раство­рение металла инструмента в обраба­тываемом материале при температу­рах 800—850 °С. Интенсивность проте­кания диффузионных процессов замет­но уменьшается при применении инст­рументальных материалов, химически инертных по отношению к обрабаты­ваемому материалу.

Резец по времени изнашивается не­равномерно. В начале работы быстро истираются неровности, шероховатости режущей кромки и обезуглероженный слой инструмента, появившийся при его термической обработке. Этот износ называется приработочным.

Стойкость инструмента. На рис. 15 процесс износа изображен графически.



Рис. 15. Зависимость износа резца по задней поверхности от продолжительности работы: зоны: 1 — приработки, 2— нормального износа, 3— разрушения; Т — период стойкости резца

Сначала в зоне 1 от А до В будет приработочный процесс. В зоне 2 — пря­мая ВС изображает нормальный износ, высота площадки из равномерно рас­тет. Затем высота достигает определенной величины h_змах. Их дальнейший из­нос и перегрев резца вызывает резкое увеличение площадки износа, разру­шение режущей кромки — зона 3. Чтобы не допустить разрушения режу­щей кромки, резец (или другой инст­румент) снимают и перетачивают раньше, чем износ достигнет опреде­ленной допускаемой величины h_здоп . Время работы инструмента до износа на величину h_здоп называется перио­дом стойкости (стойкостью) Т (мин). Иначе говоря, стойкостью называется машинное время работы резца до переточки.

На износ и стойкость инструмента влияют скорость резания, физико-меха­нические свойства обрабатываемого и инструментального материала, состояние поверхности режущих кромок инструмента, жесткость технологической системы станка (СПИД), свойства применяемой СОЖ. элементы режима резания, углы резца и др.

Наибольшее влияние на стойкость инструмента оказывает скорость резания. Чем скорость выше, тем больше энергии расходуется на процесс резания, тем больше выделяется тепла, тем интенсивнее происходит износ трущих­ся поверхностей режущей части инструмента и тем меньше период стойкости. Исследованиями и практикой установлено, что небольшое приращение скорости резания вызывает значительное изменение стойкости резца. Например, если скорость резания при работе твердосплавным резцом увеличивается в два раза, то стойкость резца уменьшится в 32 раза.

В процессе работы все виды инст­рументов изнашиваются. Обслуживающий персонал — мастера, наладчики должны знать, до какого предела затупления (износа) можно доводить инструмент и когда изношенный или затупившийся инструмент снять для переточки или замены новым. Если до­водить износ до точки b (рис. 15), та­кой износ будет неэкономичен, так как резец придется слишком часто перетачивать. Если доводить резец до слиш­ком большого износа (до точки с), то при переточке придется удалять слиш­ком много металла, инструмента. Кроме того, при работе с затуплен­ным инструментом увеличиваются силы резания, ухудшается чистота обработки, повышается температура резания и усиливается сам процесс изнашивания.

Существует несколько способов определения износа инструментов.

Критерии блестящей по­лоски—при появлении на поверх­ности резания блестящей полоски (при обработке стали), а при обра­ботке чугуна — темных пятен резец считается затупившимся. Появление блестящей полоски соответствует на­чалу третьего периода износа (зона 3, рис. 15). Этот способ не применяют при работе сложным и дорогостоя­щим инструментом и при чистовых работах.

Силовой критерий (критерий Шлезингера) — резец считается затупленным, когда начинается за­метное увеличение сил резания. Пока­зание амперметра, включенного в цепь якоря мотора, может служить критерием износа. г»тог способ приме­няется при исследовательских рабо­тах, когда станки оснащены специ­альными приборами для измерения сил резания. Современные станки 16К20, 1К62, 1А16 и другие имеют на щитках управления амперметры. Ам­перметр покажет при затуплении ин­струмента резкое возрастание расхо­дуемой мощности на резание.

Критерий оптимального износа подразумевает износ, при котором общий срок службы инстру­мента получается наибольшим. Об­щий срок службы резца М (в мин) определяется как произведение коли­чества переточек К на время работы (стойкость) Т, за которое этот износ образовался: