Трение, изнашивание и стойкость инструмента при резке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)

Кафедра «Технология конструкционных материалов»

Реферат

на Тему:

«Трение, изнашивание и стойкость инструмента при резке»

Студент: Яшин Н.А.

Группа: 4-АНТКн-4

Преподаватель: Зорин Е.Е.

Москва 2015

Оглавление

Введение

Геометрия износа и виды изнашивания

Критерий затупления и стойкость инструмента

Охлаждение и смазка при обработке резанием

Заключение

Введение

Изобретение металлургии, произошедшее около 6000 лет назад, стало началом новой важнейшей эпохи в истории человечества. Изначально люди оббивали куски руды, придавая им нужную форму. Позднее появилось кузнечное дело. В современном мире металл один из самых распространенных строительных материалов. Из него строят мосты, каркасы зданий, торговых центров. Металл является материалом для изготовления автомобилей, поездов, кораблей. Металл выбирают и обрабатывают разными способами, в зависимости от назначения и характеристик, которая должна выполнять данная конструкция из данного металла. Следует заметить все вышеперчисленные объекты не изготавливаюся сразу и целиком, металл режут, точат, общим словом обрабатывают. В данном реферате я рассмотрю довольно важную тему «Трение, изнашивание и стойкость инструмента при резке. Влияние технологических сред, жидкостей, масла».

Геометрия износа и виды изнашивания

Под изнашиванием режущего инструмента понимается разрушение его контактных поверхностей в результате трения стружки о переднюю поверхность резца и его задних поверхностей о заготовку.

Физические процессы, протекающие при изнашивании инструмента, аналогичны трению и изнашиванию трущихся пар, но они происходят обычно при очень большом давлении, больших скоростях и высокой температуре. Трущиеся поверхности при этом беспрерывно обновляются.

Установлено, что интенсивность изнашивания инструмента обуславливается различными по своей физической природе процессами. В реальных условиях некоторые из них действуют одновременно. Здесь имеют место абразивный, адгезионный, диффузионный, окислительный и другие виды износа.

Интенсивное разрушение контактных поверхностей инструмента часто обусловлено наличием в обрабатываемом материале достаточно твердых составляющих (карбидов, оксидов, окалины, поверхностной корки). Они действуют как абразивы, царапая поверхности трения. Изнашивание тем больше, чем меньше твердость режущей части инструмента при резании и выше твердость составляющих обрабатываемого материала.

Высокое давление и температура резания вызывают адгезионные процессы на контактных поверхностях - схватывание материала инструмента с материалом заготовки под действием атомарных сил. Адгезионные процессы на контактных поверхностях наблюдаются при невысоких скоростях резания. При этом частички инструментального материала вырываются и уносятся сходящей стружкой и обрабатываемой заготовкой. При невысоких скоростях резания изнашивание инструментов из твердых сплавов вызывается именно адгезионными процессами. Более прочная быстрорежущая сталь разрушается от их действия значительно меньше.

При больших скоростях резания, когда в зоне резания возникает очень высокая температура, твердосплавной инструмент интенсивно изнашивается под действием диффузии. Происходит взаимное проникновение и растворение структурных составляющих инструментального и обрабатываемого материалов. Интенсивной диффузии благоприятствует то, что в контакт с инструментом беспрерывно вступают все новые участки обрабатываемого материала и стружки.

Переменные напряжения, действующие на рабочие поверхности инструмента при некоторых видах обработки резанием, могут разрушить режущую кромку от усталости. затупление охлаждение резка инструмент

Изнашивание инструмента из быстрорежущей стали сопровождается изменением и образованием новой менее прочной структуры уменьшенной твердости. При температуре больше 600оС мартенсит превращается в троостит, и инструмент теряет режущую способность.

При работе инструментом, оснащенным металлокерамическими сплавами, а в особенности минералокерамическими материалами, иногда частички материала откалываются, и режущие кромки теряют режущую способность.

При высокой температуре активизируются химические процессы, в результате чего поверхностный слой рабочей части инструмента покрывается окисной пленкой. Образовавшаяся пленка разрушается силами трения - происходит окислительный износ.

В зависимости от условий обработки геометрия износа инструмента может быть (рис.1):

1. Превалирующий износ задних поверхностей «hЗ» и незначительный по передней наблюдается при обработке пластичных материалов с толщиной среза до 0,1 мм; при обработке хрупких материалов (чугуна, бронзы), когда образуется стружка надлома, а также при работе сверлами, зенкерами, фрезами, развертками.

2. Превалирующий износ по передней поверхности «hП» имеет место при обработке пластичных материалов с толщиной среза более 0,5 мм, а также когда имеет место наростообразование или когда температура на передней поверхности намного больше, чем на задней. Величина износа определяется глубиной hП и шириной лунки, образующейся на передней поверхности от трения стружки.

3.Износ одновременно по передней и задней поверхности наблюдается при обработке пластичных металлов с толщиной среза 0,1 -0,5 мм и работе с применением СОЖ.

4. При чистовой обработке материалов обладающих низкой теплопроводностью (пластмасс), а также при обработке высокопрочных материалов (аустенитные стали) происходит износ в форме округления режущей кромки.

Наибольшее влияние на интенсивность износа оказывает скорость резания ^ V, меньшее - подача S и особенно глубина резания t. Чем выше механические свойства обрабатываемого материала, тем больше износ режущего инструмента.

Критерий затупления и стойкость инструмента

Критерий затупления - это предельно допустимая величина износа, при которой инструмент теряет нормальную работоспособность.

В практике за критерий износа принимают износ по задней поверхности в тех случаях, когда качество поверхности детали не лимитируется. При чистовой обработке деталей устанавливается технологический критерий затупления, т.е. такая величина износа задней поверхности, превышение которой приводит к тому, что точность и шероховатость обработанной поверхности перестают удовлетворять техническим условиям.

Для токарных резцов из быстрорежущей стали допустимый износ h=0,5-2,0 мм (по главной задней поверхности); с пластинками из твердого сплава h=0,8-1,0 мм; с минералокерамическими пластинками h=0,5-0,8 мм. Данные приводятся для резания в условиях применения СОЖ.

Момент затупления резцов при различных условиях работы может характеризоваться следующими признаками:

· ухудшение чистоты обработанной поверхности

· появление или возрастание вибраций

· изменение цвета и формы стружки

· заметно усиливающимся искрением

· повышением температуры и составляющих сил резания.

Резец считается изношенным и его надо перетачивать, когда при обработке стали на поверхности резания появляется блестящая полоска, а при обработке чугуна - темные пятна. Появление блестящей кромки соответствует началу третьего периода износа. При дальнейшей работе в течение 1-2 мин произойдет полное разрушение режущей кромки, и резец окончательно выйдет из строя.

Для быстрорежущих резцов стойкость принимается равной 60 мин, для твердосплавных - 90 мин, для резцов, оснащенных минералокерамикой - 30-40 мин.

Самое большое влияние на стойкость инструмента оказывает скорость резания. Существует зависимость:

Где - С - постоянная, зависящая от свойств обрабатываемого материала и условий резания; m -показатель относительной стойкости, при точении колеблется в пределах 0,3-0,4.

Так как m - дробное число, намного меньшее единицы, то небольшое изменение скорости резания обуславливает значительное изменение стойкости, поэтому обработку следует вести на расчетной скорости. Это условие легко выполнимо на станках с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя.

Охлаждение и смазка при обработке резанием

Смазочно-охлаждающие вещества оказывают благоприятное влияние на резание и качество обработанной поверхности:

· попадая в зону резания, смазывают трущиеся поверхности и уменьшают трение;

· проникая в микротрещины деформируемого слоя материала, снижают работу деформации;

· охлаждают режущий инструмент, деформируемый слой и обработанную поверхность заготовки;

· препятствуют образованию наростов, что влечет за собой уменьшение шероховатости обработанной поверхности.

Из смазочно-охлаждающих веществ используют, главным образом, жидкости - СОЖ, в которые иногда добавляют твердые вещества (порошки мыла и парафина, воск, соду и пр.).

СОЖ делятся на две группы.

К первой группе относятся жидкости, которые выполняют главным образом охлаждающее действие. Лучшую охлаждающую способность имеют жидкости на водной основе - эмульсии, водные растворы соды, солей. Эмульсии получают растворением в воде эмульсолов - растворов мыла и органических кислот в минеральных маслах. Охлаждающие СОЖ используют при черновой обработке вязких металлов.

Ко второй группе относятся жидкости, выполняющие главным образом смазывающее действие, т.е. обладающие большой смазывающей способностью. Широко используют минеральные масла и их смеси, сульфофрезол - минеральные масла, содержащие добавки серы и др. Эти СОЖ применяются при работе на станках-автоматах, при чистовой обработке, при нарезании резьб и зубьев зубчатых колес.

При обработке заготовок из хрупких материалов, когда образуется стружка надлома, в качестве охлаждающей среды применяют сжатый воздух, углекислоту. В отдельных случаях обработку ведут без охлаждения.

Эффективность охлаждения зависит не только от состава СОЖ, но и от способа ее подвода к охлаждаемым поверхностям. Используется подвод жидкости через узкое сопло на переднюю поверхность инструмента; высоконапорное охлаждение, когда жидкость подается с большой скоростью со стороны задних поверхностей инструмента. В случаях, когда подвод СОЖ затруднен, используют подвод непосредственно в зону резания через полый режущий инструмент (например, при сверлении глубоких отверстий).

Заключение

Подводя итог вышесказанному, хочется отметить, что обработка металлов резанием, была и остается полем для изучения и разработок СОЖ, ведь трение в процессе резания было, есть, и будет, никуда от этого не деться, вопрос в том как его уменьшить до минимума?

Размещено на Allbest.ru