Изнашивание режущих инструментов

Характер износа режущего инструмента во время рабочего процесса существенно отличается от обычного износа деталей машин. Зона контакта трущихся частей, отвечающая за резанье, подвергается сильнейшему химическому, температурному и механическому воздействию. Во время резки происходит не только воздействие режущего инструмента на заготовку, но и обратный процесс, который со временем меняет свойства резца.

Механика износа инструментов во время обработки разного рода металлов довольно сложна и включает в себя адгезионный, абразивный и диффузионный компоненты. В совокупности и по отдельности влияние каждого такого показателя зависит от физических свойств материалов, которые контактируют в процессе обработки. Причём не только инструмента, но и самой заготовки, а также условий, при которых производится обработка (в первую очередь скорости резания).

Абразивное изнашивание возникает из-за внедрения материала обрабатываемого изделия (стружки) в рабочую часть инструмента (резца). Резец теряет металл с рабочей поверхности вследствие микроцарапания. Данный процесс очень интенсивен и приводит к быстрой порче резцов малой твёрдости.

Адгезионным износом называют процесс, возникающий из-за схватывания/прилипания трущихся друг о друга поверхностей и последующего отрыва частиц крайне малых размеров с поверхности инструмента. Обычно адгезионный износ происходит при температурах менее 900 °С в зоне контакта. В результате на рабочих поверхностях резцов появляются впадины, кратеры. Со временем они соединяются в большие лунки. Чаще всего процесс адгезионного изнашивания можно наблюдать на средних или низких скоростях обработки. Снизить степень данного вида износа можно только путём технологического повышения твёрдости материала, из которого изготавливается режущий инструмент.

Диффузионным изнашиванием называют процесс взаимного растворения металлов заготовки и обрабатывающего инструмента. Диффузионное изнашивание становиться более интенсивным в случае повышения температур в зоне контакта до 900 – 1200 °С, которые достигаются только на высоких скоростях обработки. В результате такого процесса меняется физико-химические свойства поверхностных слоёв инструмента, а его сопротивление износу уменьшается. Отсюда следует, что диффузионное изнашивание можно отнести к подвиду химического изнашивания.

В значительной степени снижение сопротивляемости износу инструмента оказывает повышение температуры в зоне резания. Само тепло возникает из-за пластической деформации металла и образования стружки, во время срезания слоя материала. Тепло выделяется так же из-за трения стружки проходящей по передней грани резца и задней грани трущейся о поверхность резания обрабатываемого материала.

Чем больше становится скорость резания, а так же сечение стружки, тем больше выделяется теплоты, которая остаётся в стружке. Такое явление возникает из-за большой скорости резания, в результате чего тепло просто не успевает передаваться от стружки к инструменту непосредственно участвующего в её образовании.

В процессе обработки стальных заготовок с образованием стружки большого сечения передняя грань резца подвергается факторам износа и на ней появляется лунка. По мере дальнейшей обработки металлоизделий эта лунка будет расширяться, увеличиваясь в ширину. Вместе с тем задняя грань резца, которая трётся о заготовку, образует ленточку износа. Впоследствии процесса обработки лунка и ленточка соединяются, и образуется закругление режущей кромки резца.

Однако очень многое зависит напрямую от обрабатываемого материала. Например, при резке чугунных заготовок происходит износ именно задней грани режущего инструмента, а передняя остаётся почти нетронутой (лунки не образовываются) и всё потому, что стружка надлома, которая появляется в процессе резки чугуна, почти не скользит по передней грани.

Важно помнить, что в процессе износа резца задняя его грань стачивается, что в конечном итоге меняет размер обрабатываемой детали, а так же ухудшает чистоту обработанной поверхности.

При небольшом износе резцы подправляются на алмазном круге. При очень сильном износе, если это ещё возможно, резец затачивается с помощью абразивного, а затем и алмазного круга. В последние годы к заточке режущего инструмента прибегают всё реже, так как процесс этот затратный по времени, а использование твердосплавных сменных пластин позволяет быстро производить их замену.