КУРСОВА РОБОТА
Кінематичні і геометричні параметри процесурізання
1Кінематика процесу різання
Обробка різанням – це частина технологічного процесу виготовленнядеталей, яка полягає в утворенні нових поверхонь шляхом відділення поверхневихшарів металу з утворенням стружки. Різання проходить шляхом проникнення воброблювану заготовку клиноподібного твердого тіла – різальної частиниінструмента, рух якого здійснюється під дією приводу верстата. Для здійсненняпроцесу різання необхідно забезпечити відносний рух інструмента і заготовки.Сукупність відносних рухів інструмента і заготовки для утворення заданоїповерхні називають кінематичною схемою обробки.
Більшість принципових схем обробки різанням ґрунтуються на суміщеннідвох елементарних рухів – обертового і прямолінійного. Прямолінійний або круговийрух інструменту чи заготовки, який забезпечує найбільшу швидкість відносногопереміщення, називають головним рухом–швидкістю різання V м/хв. Якщо головний рух обертовий, тошвидкість різання визначається за формулою V=πDn/1000 м/хв, тут D- діаметр оброблюваної заготовки (приточінні), або діаметр інструменту (фрезерування, свердління, шліфування), n – частота обер-тання інструменту, абозаготовки хв-1. Якщо головний рух зворотно поступовий, (стругання, довбання) тошвидкість різання визначається за формулою
V=/>м/хв,
тут L – довжина робочогоходу інструменту, або стола (мм), n- число подвійних ходів за хвилину, к- коефіцієнт, що характеризуєвідношення швидкості робочого ходу до швидкості холостого ходу к =Vрх/Vхх.
Подачаs – це відносне переміщення, пройдене певною точкою інструментучи заготовки в напрямку руху подачі за певний цикл головного руху (оберт, подвійнийхід…). Вона вимірюється в мм/оберт, мм/подвійний хід.
Процес різання проводиться в конкретних умовах, які характеризуютьсяпевними режимними параметрами. В процесі різання на оброблюваній заготовцірозрізняють три поверхні: 1- оброблена поверхня; 2- поверхня різання;3-оброблювана поверхня. При точінні схема розміщення цих поверхонь показана нарис.1. Поперечний перетин знятого за один оберт заготовки шару в багатьохвипадках різання має форму паралелограма.
/>/>
Рис 1. Рис.2
На цьому рисунку s- подачана 1 оберт заготовки, t –глибинарізання. Вона визначається як віддаль між оброблюваною і обробленою поверхнями,виміряна по перпендикуляру до останньої t=/>мм, а-товщина зрізуваного шару (мм), в- ширина зрізуваного шару (мм). а=ssinφ, b=t/sinφ. Площа зрізуваного шару стружки f=ab=st.
Режим різання характеризується наступними величинами v, s, t, a і основ-ним часом напротязі якого здійснюється процес різання to. При обробці на токарних верстатах to=/>,тут l –довжина поверхні, яка обробляєтьсярізанням, і- число робочих проходів; і=δ/t, де δ – припуск на обробку. Тоді to=lδ/nst (хв).
2 Геометричні параметри різця
Одним з найбільш розповсюджених і простих різальних інструментів єтокарний прохідний прямий різець. Він складається з двох частин: робочої(різальної) частини і корпуса. Різальна частина різця обмежена рядом поверхонь,перетин яких утворює різальні кромки і вершину (рис.2). 1-передня поверхня –поверхня по якій сходить стружка, 3- головна задня поверхня (повернута доповерхні різання), 4-допоміжна задня поверхня (повернута до обробленоїповерхні). Лінія перетину передньої поверхні і головної задньої поверхні — головна різальна кромка – 2. Лінія перетину передньої поверхні і допоміжноїзадньої поверхні – допоміжна різальна кромка – 5. Точка перетину різальнихкромок – вершина різця – 6.
/>
Рис.3. Відрізний різець
Відрізний різець (рис.3) має одну передню поверхню (1), головну заднюповерхню (2), дві допоміжні задні поверхні (3), головну різальну кромку (4),дві допоміжні різальні кромки (5) і дві вершини (6).
Для того, щоб визначити кутові параметри різця необхідно його ув’язатиз системою площин: 1. Основна площина проходить паралельно до напрямківпоздовжньої і поперечної подач токарного верстата, як правило вона співпадає зопорною поверхнею різця. 2.Площина різання проходить через головну різальнукромку дотична до поверхні різання (перпендикулярно до основної площини) встані спокою (без подачі). 3. Головна січна площина проходить через певну точкуголовної різальної кромки перпендикулярно до проекції головної різальної кромкина основну площину її слід А-А, (рис.4). 4.Допоміжна січна площина проходитьчерез точку допоміжної різальної кромки перпендикулярно до проекції допоміжноїрізальної кромки на основну площину (слід Б-Б).
/>
Рис.4. Геометрія різця
В головній січній площині розглядають такі кути, що характеризуютьпроцес різання: 1. Головний задній кут α – це кут між площиною різання іголовною задньою поверхнею різця, заміряний в головній січній площині. 2.Кутзагострення β – це кут між головною задньою і передньою гранями, замірянийв головній січній площині. 3. Головний передній кут γ – це кут міжпередньою поверхнею і перпендикуляром до площини різання. 4. Кут різанняδ– це кут між площиною різання і головною передньою поверхнеюδ=α+β = 90-γ. />. В допоміжній січній площинілежать допоміжний задній кут α1, допоміжний передній кут γ1,допоміжний кут загострення β1 і допоміжний кут різання δ1.
Кут нахилу головної різальної кромки λ– це кут, що знаходиться вплощині різання, що проходить через головну різальну кромку перпендикулярно доосновної площини і лежить між різальною кромкою і лінією, що проходить черезвершину різця паралельно до основної площини (рис.7). Цей кут впливає на напрямсходу стружки. При λ+ стружка іде в сторону обробленої поверхні, приλ- в сторону необробленої поверхні, а при λ=0 – завивається вархімедову спіраль.
Кут між проекцією головної різальної кромки на основну площину інапрямком подачі називається головним кутом в плані j. Кут міжпроекцією допоміжної різальної кромки на основну площину і напрямком подачіназивається допоміжним кутом в плані j1. Кут між проекціями головної ідопоміжної різальних кромок на основну площину називається кутом при вершині x;j+x+j1=1800.Кути j іj1 визначають положення різця по відношенню до заготовки.
3 Залежність кутових параметрів процесурізання від умов
Всі розміри кутових параметрів різця будуть зберігатись в процесірізання лише в тому випадку, коли вершина різця встановлена на висоті обертаннязаготовки, геометрична вісь різця строго перпендикулярна до вісі обертаннязаготовки і вектор швидкості подачі направлений вздовж вісі обертання заготовки(перпендикулярно до вісі різця). Любі відхилення від цих положень (випадкові чиспеціальні) ведуть до зміни значень одного або декількох кутових геометричнихпараметрів. На рис.5 показано вплив повертання різця навколо вертикальної вісіна деякий кут w. При цьому міняються значення кутів j і j1.Всі інші кутові параметри не міняються.
/>
Рис. 5
Вплив зміщення вершини у вертикальному напрямку показано на рис.8.Встановлення вершини різця вище (рис.6), або нижче осі обертання автоматичноведе до зміни всіх кутових параметрів процесу різання (a,g,l,j,j1).При встановленні різця вище центру заготовки на деяку величину Н призводить дозміни фактичних значень переднього і заднього кутів на деяку величину q, />=/>, тоді aф= a-q і gф=g+q. Привстановленні різця на величину Н нижче центра заготовки фактичні значення цихкутів будуть мати такі значення: aф= a+q і gф=g-q.Приведені залежності справедливі для кутів, заміряних в площині, що проходитьчерез вершину різця перпендикулярно до осі заготовки. В площині різання змінацих кутів визначаються по більш складних залежностях.
/>
Рис. 6
4Фізичні основи процесу різання
Різання є складним фізичним процесом в ході якого виникають пружні іпла-стичні деформації. Цей процес супроводжується тертям, тепловиділенням,усадкою стружки, наростоутворенням, наклепом обробленої поверхні і зношуваннямінструменту. Більшість твердих тіл (метали, діелектрики, напівпровідники), щопіддаються обробці різанням мають кристалічну будову, що характеризуєтьсятрьохмірною періодичністю розміщення атомів. Ідеальні кристали характеризуютьсябезмежною сукупністю атомів, періодично розміщених в просторі.
Усі реальнікристали мають певні недосконалості будови: точкові, лінійні, просторові іоб’ємні дефекти. Точкові дефекти –вакансії і атоми між вузлами. Лінійнідефекти, що порушують правильність чергування атомних площин у кристалічнихґратках (в границях однієї, або декількох міжатомних віддалей) називаютьсядислокаціями. В процесі обробки металу (затвердівання…) завжди утворюютьсядислокації різних видів.
Рух і розмноженнядислокацій завжди приводить до елементів пластичної деформації, а їх взаємодія,в основному, визначає сукупність механічних властивостей металу. Якщо пластичнадеформація проходить шляхом ковзання то одна частина кристалу переміщаєтьсявідносно другої вздовж певної щільноупаковоної площини ковзання. На 1 мм2площини ковзання знаходиться біля 1012 атомів. В процесі деформування прирізанні реальних кристалів число дислокацій (щільність), що перетинає 1 см2площі доходить до 108-1012, а щільність вакансій зміцненого металу доходить до109-1020 в см3.
При різанніполікристалічних матеріалів одночасно з внутрішньою деформацією проходитьміжкристалічна деформація (відносне зміщення (проковзування) і повертаннязерен…).При підвищенні температури міжкристалічні зв’язки послаблюються іруйнування матеріалу буде проходити не тільки в нутрі зерен, але і по їхграницях.
Вивченнямеханічних деформації показує, що для реальних полікристалічних матеріалів дужетрудно створити прості формули “напруження – деформація – температура”. Томупри вивченні процесу різання матеріал заготовки розглядають як ізотропне тіло зсередніми фізико-механічними властивостями.
5Процеси деформації іруйнування матеріалів при різанні
Першу спробу датиопис процесу відділення зруйнованого шару (стружки) від заготовки зробивІ.А.Тіме в своїй праці “Опір металів і дерева різанню” (1870р.) Запропоновананим елементарна схема стружкоутворення ґрунтувалась на простому спостереженніза процесом різання. І.А. Тіме вважав, що різання –це процес послідовногосколювання окремих елементів стружки по єдиній “площинці сколювання”, нахиленійдо площини різання під кутом />1 (рис.7).
Різальнийінструмент, переміщаючись під дією сил різання, деформує (стискає) матеріал, щолежить на його шляху. В момент найбільших напружень, допустимих для даногоматеріалу, він сколюється по площині />-/>, утворюючи елемент стружки. Цюплощину називають площиною сколювання, або зсуву. В процесі утворення елементастружки сили різання зростає, а в момент сколювання зменшується, що призводитьдо коливання сили, що діє на інструмент з боку заготовки, отже процес різанняперіодичний. Кут дії />=/>+/>=180-/>1 коливається в границях1450-1500. З збільшенням кута різання /> кут/>зростає, але не у великихграницях.
/>
Рис. 7
Металографічними дослідженнямивстановлено, що шар металу, який знімається в процесі обробки, до перетворення в стружку піддаєтьсядеформації на певній дільниці (зоні). Ширина цієї зони стружкоутворення залежитьвід властивостей оброблюваного матеріалу і режимів обробки. Найбільший вплив наширину зони стружкоутворення має швидкість різання. З збільшенням швидкостірізання вона може звузитись до десятих і навіть сотих долів мм. Тому з деякимспрощенням можна вважати, що зсув іде по площині ковзання, яка розміщена підкутом зсуву/>1.
При врізанніреального різця, який завжди має деякий радіус заокруглення, R заготовку навколо різця виникаєобласть деформованого матеріалу. Розміри цієї області, характеристика процесустружкоутворення і стан поверхневого шару деталі залежать від властивостейоброблюваного матеріалу і умов різання. При обтіканні леза частинадеформованого матеріалу переміщається по передній поверхні різця іперетворюється в стружку, а друга частина, що знаходиться нижче лінії зрізу,рухається по задній поверхні різця і утворює поверхневий шар деталі. Умовно весьоб’єм пластично деформованого матеріалу можна розділити на 4 зони (рис.8)
1 зона – найбільшвіддалена від різальної частини інструменту. Це зона пружних і малих пластичнихдеформацій. Тут зерна злегка витягуються і повертаються. Виникає складнийнапружений стан, напруження можуть досягнути границі текучості.
2 зона –найбільшінтенсивна деформація. Зерна металу тут при переміщенні максимальновидовжуються, стискаються і повертаються. В контактній області матеріла зінструментом проходить додаткова деформація матеріалу через його гальмуваннятертям по передній і задній поверхнях інструменту.
/>
Рис. 8
В цьому випадку,коли контактні температури доходять до величин близьких до температури плавлення,на контактних поверхнях металу утворюється тонкий сильно деформований іоплавлений шар. Тут виникають значні пластичні деформації (200-300% і більше).
Біля різальноїкромки матеріал сильно зміцнюється, щільність дислокацій доходить до 1012 насм2, виникає сітка мікро тріщин, які розділяючись і зливаючись утворюють мікротріщини критичних розмірів. Проходить розрив витягнутих волокон біля вершиниріжучого клина і товщина мікро тріщини становить ся спів мірною з товщиноюзрізуваного шару. Дальший розвиток тріщини проходить по нестабільнійтраєкторії, напрям якої визначається властивостями оброблюваного матеріалу,величиною зерна, станом границь зерен і умовами різання. В тому випадку, колипри різанні пластичних матеріалів тріщина виходить на зовнішню поверхню другоїзони, проходить розділення матеріалу.
При різаннітвердих матеріалів має місце крихке руйнування і тріщина, розповсюджуючись звеликою швидкістю (близькою до швидкості звуку), повністю відділяє готовийелемент стружки від основного матеріалу. Розповсюдження тріщин нижче лініїзрізу призводить (навіть при утворенні зливних стружок) до появи наоброблюваній поверхні виривів, виступів, зазубрин.
3 зона – цедеформований матеріал, що утворив стружку. Приріст деформації тут не проходить,швидкість деформації рівна нулю, величини деформацій досягають максимальнихзначень.
4 зона –поверхневий шар обробленої заготовки. Напружено деформований стан вповерхневому шарі виникає через перетікання деформованого матеріалу з першоїзони до додаткового зминання матеріалу округленою різальною кромкою ідеформацією його задньою поверхнею інструмента. Після проходу інструмента, колиматеріал перестає контактувати з задньою поверхнею, матеріал заготовки пружновідновлюється (пружна післядія), особливо при різанні пружних полімерних інеметалічних матеріалів. Цей шар має специфічні фізико-механічні властивості ішорсткість.
Від деформацій,які протікають в зоні різання і фізико-механічних властивостей оброблюваногоматеріалу залежить, в основному, вид стружки, яка утворюється в процесі різанняматеріалу. Розрізняють такі види стружки: зливна, сколювання і надлому (рис.9).В деякій літературі розрізняють зливну стружку, стружку сколювання (суставчасту),елементну і надлому .
/>
Рис.9. Видит стружки: а- зливна,б-сколювання, в- надлому
Зливна стружкаутворюється при обробці пластичних матеріалів (конструктивної сталі,дюралюміну…) з великою швидкістю різання, коли знімається шар незначної товщиниінструментом з відносно великим переднім. На ній не помітні площини зсуву.
Стружкасколювання складається з пластично деформованих і взаємно зсунутих елементів,які досить міцно з’єднані на площинах зсуву (сколювання). Утворюється стружкасколювання при обробці сталей з пониженою пластичністю при значних товщинахзрізуваного шару і відносно невеликих швидкостях різання і передніх кутах. Втому випадку, коли при різанні пластичних матеріалів виникає інтенсивнетріщиноутворення, проходить повний поділ стружки на слабозвязані елементи,утворюється елементна стружка.
При обробцікрихких матеріалів (чавун, бронза, вольфрам, керамічні матеріали…) проходитькрихке руйнування і тріщина, розповсюджуючись з швидкістю близькою до швидкостізвуку, відділяє елемент стружки від основного матеріалу. Так як пластичнадеформація майже не проходить, то елементи стружки, що утворюються не маютьправильної форми. Оброблена поверхня деталі шорстка з зазубринами і виривами.Таку стружку називають стружкою надлому.
6Наріст і його вплив напроцес різання
Фізичні і хімічні процеси на поверхнях контактуючих тіл дужерізноманітні і складні. Особливо складні процеси при різанні матеріалів, тутпроходить деформація і руйнування поверхневих шарів ріжучого клина, на переднійповерхні утворюються наліпи, нарости, які значно впливають на процесстружкоутворення, погіршують якість обробленої поверхні. В контактній областівиникає цілий ряд явищ, таких як адсорбція, адгезія, дифузія, ерозія,окислення, охрупчення… Ці явища значно впливають на процес деформування іруйнування оброблюваного матеріалу, вібрації, виділення і розповсюдженнятеплоти в зоні різання, структурні і фазові перетворення в поверхневих шарахдеталі.
Найбільш складнимє процес тертя. Розрізняють тертя зовнішнє і внутрішнє. У випадку внутрішньоготертя, що виникає при деформуванні матеріалу, розміщеного навколо ріжучого лезаі пружної післядії в поверхневих шарах заготовки, проходить передача кількостіруху від шару до шару і перетворення механічної енергії в теплову у всьому об’ємі.При цьому поверхні дотикання неперервні і їх розміри не залежать віднавантаження.
При зовнішньомутерті має місце контакт двох тіл в окремих точках, а це значить що контактдискретний і його площа залежить від величини прикладеного навантаження. Тут деформуванняі руйнування матеріалу і теплота, що при цьому виділяється, локалізовані утонкому поверхневому шарі. Явища зовнішнього тертя найкраще пояснює молекулярно-механічнатеорія.
В залежності відкінематичних ознак розрізняють тертя ковзання, кочення і вертіння.
В залежності відстану поверхонь тертя розрізняють: 1- чисте тертя (при відсутності окиснихплівок, яке супроводжується адгезією і холодним зварюванням); 2- сухе тертяокислених поверхонь без змащування і забруднень; 3-граничне тертя при наявностітонкого шару мастила, який має шарову будову в пограничній зоні; 4-рідиннетертя з повним розділенням поверхонь шаром мастила; 5- напівсухе і напіврідиннетертя (змішане тертя). Особливе значення тут мають коефіцієнти тертя />=/>, тут сила тертя F=Fдеф+Fадг,; N-нормальне навантаження. Fдеф –силанеобхідна для здійснення пластичної деформації матеріалу; Fадг-сила необхідна для переборюванняадгезійних зв’язків.
Коефіцієнт тертя залежить від фізико-механічних властивостей оброб-люваногоматеріалу, стану поверхонь, температури і швидкості тертя, розприділннянавантажень на поверхні контакту, характеру і виду тертя і інших факторів.
Тертя при різаннімає свою специфіку: мають місце різні види тертя (граничне і рідинне рідко);особливу роль відіграє чисте тертя, що призводить до інтенсивного руйнуванняінструменту; інструмент контактує з матеріалом лише один раз; тертя проходитьпри дуже великих тисках (1-3 ГПа) і температурах, що досягають температуриплавлення; має місце складне роз приділення нормальних і дотичних навантажень;великі і непостійні значення коефіцієнта тертя; складний взаємний впливвібрацій і характеру тертя; жорсткий режим тертя, що призводить до появинаростів і інтенсивного руйнування поверхневих шарів інструменту.
Наростоутворення.При деяких умовах різання пластичних матеріалів на передній поверхніінструменту біля головної різальної кромки утворюється сильно деформована масадрібних частинок оброблюваного матеріалу, міцно зчеплених з передньою поверхнею(рис.10 ). Ця маса має клиноподібну форму і називається наростом. Утвореннянаросту пояснюється тим, що в наслідок великого тиску з боку стружки на переднюповерхню інструменту і високої температури пластично деформованого матеріалу, атакож через шорсткість передньої поверхні відбувається адгезія між інструментомі стружкою, що сходить. В результаті на передній поверхні інструментуутворюється тонкий загальмований шар, який називається наростом.
/>
Рис. 10. Наростоутворення
Рух стружкивідбувається вздовж загальмованого шару з подоланням сил внутрішнього тертя.Твердість наросту в 2,5-3,5 рази перевищує вихідну твердість оброблюваногоматеріалу і тому сам наріст може брати участь у різанні, запобігаючиспрацюванню різальної кромки. Будучи продовженням різальної частини, нарістзмінює геометрію інструменту, що істотно впливає на деформацію зрізуваногошару, сили різання, якість обробленої поверхні.
Основний недолікнаросту в тому, що він не постійний, наростає з “0” до деякого значення,обривається і виноситься з зони різання разом з стружкою. Періодичні зривинаросту призводять до коливань кута різання і зміни глибини різання, довиникнення вібрацій, що знижує точність і збільшує шорсткість обробленоїповерхні. Тому при чистовій обробці наріст недопустимий.
Основнимифакторами, що впливають на утворення наросту є властивості оброблюваногоматеріалу, геометрія різального інструменту, елементи режиму різання,шорсткість передньої поверхні інструменту. Найінтенсивніше наріст утворюєтьсяпри обробці пластичних матеріалів (маловуглецева сталь, дюралюміній, в’язкалатунь…) З елементів режиму різання найбільш істотно впливає швидкість різання.При V60 м\хв наріст не утворюється. Цепояснюється тим, що при V60м/хв то високатемпература в зоні різання робить стружку більш пластичною, отже зменшуєтьсякоефіцієнт тертя і наріст не утворюється.
Збільшенняпереднього кута, доводка передньої поверхні інструменту, застосування мастильноохолоджуючих речовин і збільшення твердості оброблюваного матеріалу приводитьдо зменшення наростоутворення.
7 Усадка стружки
В результатіпластичних деформацій, що виникають під час різання, довжина стружки L виявляється меншою ніж L0 шлях пройдений різцем, а товщина стружки а1 більшою ніж товщиназрізуваного шару а. Зменшення довжини стружки називається усадкою, якахарактеризується коефіцієнтом усадки К=L0/L Так як L0>L то К>1. На величинуусадки впливаєпластичність оброблюваного матеріалу (чим більша пластичність тим більше К),передній кут ( з ростом переднього кута зменшується К, так як при цьомузменшується деформація зрізуваного шару матеріалу і полегшується робота різця,зменшується потужність різання). Тому бажано працювати з більшим переднім кутом, якщо це допускає міцність різальноїчастини.
Усадка стружкизменшується із збільшенням товщини стружки. Отже для зменшення питомої витратипотужності на різання бажано мати по можливості більшу подачу, при якійутворюється товстіша стружка.
На величинуусадки впливає швидкість різання V. Чим вища швидкість різання, тим менше часу припадає на деформаціюкожного елемента стружки. При високій швидкості кожен елемент не встигаєдеформуватись так повно, як при малій. Пластична деформація відбувається не повсьому елементу стружки, а тільки у порівняно малих його ділянках. Проміжкизаповнені майже недеформованими частинками металу і загальна усадка менша.
Зменшення силитертя між стружкою і передньою гранню різця також сприяє зменшенню усадкистружки, отже і роботи, яка витрачається на різання.
8Теплові явища при різанні матеріалів
При різанніматеріалів майже вся механічна енергія, що затрачається на деформування,руйнування і тертя переходить в теплову. Невелика частина енергії (0,5-3%) ідена внутрікристалічні перетворення, роботу диспергування (подрібнення) і пружнідеформації. Робота різання складається з наступних частин: А=Апр+Адисп+Астр.змін+Апл.деф.+Азсув+Атертя
Найбільша частинароботи витрачається на пластичні деформації, її доля становить при різанністалі 60-65%, а при різанні чавуну 40-65%. Робота зсуву становить 10-19% длясталі і 20-25% для чавуну, а на роботу тертя витрачається по 10-15% від повноїроботи А. Ці три найбільші складові перетворюються в процесі різання в тепло.
Тепловий баланспроцесу різання записується рівнянням:
Q=Qдеф+Qтп+Qтз=Qc+Qобз+Qі+Qyc
В цьому рівнянні Qдеф- кількість теплоти, щовиділяється при пластичному деформуванні матеріалу; Qтп – кількість теплоти, щовиділяється при терті стружки по передній поверхні інструменту; Qтз – кількість теплоти, що виділиласьпри терті заготовки по задній поверхні інструменту; Qс – кількість теплоти, що іде встружку; Qобз – кількість теплоти, щоіде в оброблювану заготовку; Qі – кількість теплоти, що іде в інструмент; Qнс – кількість теплоти, щорозсіюється в навколишнє середовище.
Значення доданківрівняння теплового балансу залежить від фізико-механічних властивостейоброблюваного матеріалу, режиму різання та умов обробки. Так при різанні сталів середньому Qс =46-62%; Qобз =33-38%; Qі=5-15%; Qнс =1-6%.
Теплоутворення,в основному, негативно впливає на процес різання. З ростом температури в зонірізання підвищується температура інструменту, змінюються його фізико-механічнівластивості, зменшується його твердість, він швидше спрацьовується; змінюютьсярозміри інструменту, що призводить до втрати точності обробки. Нагріваннязаготовки також веде до зміни її геометричних розмірів. При жорсткомузакріплені заготовки на верстаті вона починає деформуватись. Все це негативновпливає на якість обробки.
З другої сторониінтенсивне тепловиділення полегшує деформування матеріалу поверхневого шару,сприяє утворенню пограничного шару на контактних поверхнях стружки і заготовкив результаті чого зменшується спрацювання інструменту і покращується якістьобробки.
Тепловими явищамипри різанні треба керувати так, щоб теплота, яка виділяється, полегшувалапроцес різання і не знижувала стійкості інструменту і точності обробки, апохибки обробки заготовки, що виникають внаслідок тепловиділення, необхідновраховувати при налагодженні верстатів, особливо автоматів і напівавтоматів, адля цього необхідно знати температуру в зоні різання.
На температуру взоні різання впливають такі фактори:
1.Оброблюванийматеріал. При обробці чавуну температура нижча ніж при обробці сталі в 1,5рази. Чим вища границя міцності і твердість заготовки тим більші сили опорутреба подолати при стружкоутворенні і тим більше виділиться теплоти і вища будетемпература в зоні різання. Чим вища теплопровідність матеріалу заготовки тимінтенсивніше від водиться тепло в стружку і заготовку, отже тим менша будетемпература поверхневих шарів різального інструменту. Від теплоємкостіоброблюваного матеріалу залежить кількість теплоти, що сприймається стружкою ізаготовкою, отже залежить температура різального інструменту.
2.Елементи режимурізання. Найбільше на температуру в зоні різання впливає швидкість різання.Подача впливає більше ніж глибина різання. Це пояснюється тим, що іззбільшенням глибини різання тепло від водиться краще, ніж при збільшенніподачі.
3.Геометричніелементи різальної частини. Найбільше впливають передній кут/>, головний кут в плані/>і радіусзаокруглення різця r. Призбільшенні/>зменшуються деформації, а отже і тепловиділення. Збільшення /> веде до зменшеннядовжини активної частини різальної кромки інструменту, а отже до гіршоговідведення тепла. Збільшення r ведедо збільшенняактивної частини різальної кромки, до кращого відведення тепла і зниженнятемператури в зоні різання.
Температуру взоні різання можна вичислити на основі емпіричних залежностей. При роботірізців з твердого сплаву Т15К6 можна скористатись залежністю Q=CoVzsytx оС. Показники степенів приводяться удовідниковій літературі.
9 Методи визначення температури в зонірізання
Температуру взоні різання можна визначити калориметричним методом, штучною напівштучною іприродною термопарами, оптичним методом, мікро структурним аналізом, за зміноюкольорів стружки, або спеціальних фарб.
Калориметричнийметод ґрунтується на використанні калориметричної установки для визначеннязагальної кількості теплоти, яка виділилась в процесі різання за певнийпроміжок часу.
Метод штучноїтермопари(рис.11а) полягає в тому, що в робочій частині різця просвердлюєтьсяотвір діаметром біля 1,5 мм, який не доходить до поверхні на 0,5 мм. В отвірвставляють ізольовану термопару (мідь-константан). Спай якої торкається днаотвору. Теплота, яка переходить на передню поверхню різця, нагріває спай,внаслідок чого в колі термопари виникає термоелектрорушійна сила, щорегіструється гальванометром. Для визначення температури в дослід-жуваномурізці в різних точках одночасно може бути встановлено декілька термопар. Методскладний і не дозволяє виміряти температуру безпосередньо в зоні різання.
При використанніметоду напівштучної термопари (рис.11б) одним елементом термопари є різальнийінструмент, а другим – дріт з високим електричним опором. Дріт через отвір,просвердлений в різальному інструменті виводять на передню, або задню поверхню(в то місце, де хочуть виміряти температуру) де і розклепують. Місцерозклепування – це спай. Інструмент і кінець дроту підєднують до паказуючогоприладу. Цей метод забезпечує більш достовірні результати.
/>
Рис.11
Метод природноїтермопари (рисю11в). Елементами термопари є різальний інструмент і оброблюваназаготовка. Спаєм є контактні поверхні з стружкою і заготовкою. Заготовка ірізець ізолюються вів корпуса верстата і провідниками з’єднуються з показуючимприладом (гальванометром). Складність викори-стання цього методу в трудностіпереведення показів гальванометра в значення температури (градуси). Необхіднодля кожного оброблюваного матеріалу і матеріалу інструменту проводититарування.
Оптичний метод (рис11г)ґрунтується на принципі фокусування інфрачервоного випромінювання, щовиділяється в зоні різання, за допомогою скляних лінз через діафрагму наприймач (спеціальний давач), де воно перетворюється в електричний сигнал,підсилюється і подається на регіструючий прилад. Цей метод вимагає складноїапаратури і складного її настроювання.
Методмікроструктурного аналізу ґрунтується на аналізі зміни мікро-структури, яка відбуласяв поверхневих шарах різальної частини інструменту під впливом теплоти, щоутворилась в процесі різання. Порівнюючи вихідну і кінцеву структури різця,визначають температуру нагрівання його в різних точках. Метод точний, алескладний.
Метод мінливостікольорів простий, але не точний і суб’єктивний. Температуру визначають зазміною кольору стружки, або спеціальної фарби, нанесеної в різні місцяінструменту.
10 Охолодження і змащування при обробці різанням
Теплота, щовиділяється при обробці різанням призводить до зменшення стійкості інструменту,сприяє його видовженню (температурній деформації), сприяє температурнійдеформації деталей верстата і заготовки, все це разом викликає певні похибки,які знижують точність обробки і якість де6талей. Тому дуже важливо зменшитикількість теплоти, або відвести її в навколишнє середовище. Це досягаєтьсявикористанням мастильно-охолоджуючих речовин (МОР) в процесі обробки металіврізанням.
В залежності віддії всі МОР поділяються на три групи: 1-мають тільки охолоджуючі властивості;2- мають охолоджуючі і частково мастильні властивості; 3- мають мастильні ічастково охолоджуючі властивості. В залежності від агрегатного стану МОРподіляються також на 3 групи: рідини, газоподібні і тверді.
До всіх МОР ставлятьсянаступні вимоги: не викликати корозії матеріалу заготовки, інструменту іобладнання; не бути шкідливими для робітників; бути стійкими в експлуатації ізберіганні; бути відносно дешевими і недефіцитними. До твердих МОР відносятьсянеорганічні матеріали з складною структурою (тальк, слюда, графіт, бура, нітридбору, дисульфіт молібдену…), тверді орга-нічні з єднання (мило, віск, твердіжири), полімерні плівки і тканини (нейлон, поліаміди, поліетилен), металічніплівкові покриття (Gu,Zn,Pb,Sn,Ba, латунь).
Найбільш широкогорозповсюдження набули мастильно-охолоджуючі рідини. Сюди відносяться воднірозчини мінеральних електролітів, емульсії, мінеральні, тваринні і рослиннімасла; мінеральні масла з домішками фосфору, сірки, хлору (сульфофрезоли); гас,розчини поверхнево активних речовин в гасі; маса і емульсії з домішками твердихмастильних речовин.
До газоподібнихМОР відносяться повітря, азот, вуглекислий газ, кисень, випари поверхневоактивних речовин, розпилені рідини.
Застосування тогочи іншого виду МОР залежить виду і призначення обробки. При чорновій інапівчистовій обробці, коли потрібна сильна охолоджуюча дія, застосовують воднірозчини електролітів, поверхнево активних речовин, масляні е6мульсії.
При чистовійобробці, коли необхідно одержати високу якість поверхні МОР повинні забезпечитиякісне змащування зони різання. В цих випадках застосовують чисті активованімінеральні масла і сульфофрезоли. При чистовій обробці з висок5ими швидкостямирізання рекомендується застосовувати емульсії з 5-10% розчином емульсола.
При чорновійобробці чавунів, бронзи, коли утворюється стружка надлому, а також припереривистій обробці заготовок твердосплавними інструментами використовуютьстиснене повітря, вуглекислоту. Газ охолоджує зону різання і одночасно виноситьстружку у спеціальні стружкозбірники.
Ефективністьохолодження в значній мірі залежить від способу подачі МОР в зону різання. Наметалорізальних верстатах застосовуються наступні способи подачі МОР в зонурізання:
1.Охолодженняструменем МОР, який вільно падає на стружку в місці її відділення при точінні,або на інструмент при фрезеруванні. Через малу швидкість рідини інтенсивністьохолодження невелика, але цей спосіб просто реалізувати, тому він широковикористовується.
2.Високонапірнеохолодження застосовується при обробці важкооброблю- ваних матеріалів. МОР підтиском 1-2,5 мПа підводиться до різальної кромки з сторони задньої поверхнічерез отвір діаметром 0,4 –0,5 мм. Розхід рідини біля 5л/хв. Завдяки високомутиску частинки рідини інтенсивно проникають у мікротріщини і зазори, швидковипаровуються і охолоджують нагріті поверхні. Недоліки цього способу: необхідніспеціальні насоси, має місце сильне розбризкування рідини, необхідно якіснофільтрувати рідину.
3.Охолодженняповітряною емульсією і розпиленою рідиною у вигляді туману. Характеризуєтьсямалою втратою емульсії і чистотою робочого місця. Рідину спрямовують нарізальну кромку з боку задньої поверхні різця під високим тиском.
Правильневикористання МОР дає можливість у ряді випадків, особливо при застосуванні інструментівз швидкорізальної сталі, підняти продуктивність обробки в 2-3 рази.
11 Якість обробленої поверхні
Якість обробленоїдеталі визначається геометричною характеристикою поверхні, точністю виконанихрозмірів і фізичною характеристикою поверхневого шару. Під геометричноюхарактеристикою поверхні розуміють макрогеометію поверхні (еліпсність,вгнутість, конусність, випуклість, хвилястість) і мікрогеометрію – шорсткістьобробки.
Шорсткістьповерхні – це сукупність нерівностей, що утворюють рельєф поверхні і єгеометричним слідом різального інструменту (леза) при обробціпружно-пластичного матеріалу, Шорсткість оцінюється наступними основнимипараметрами: Rmax – максимальною висотоюнерівностей; Rz –висотою нерівностей профілюпо 10 точках; Ra – середньоарифметичнимвідхиленням профілю; Rg – середньоквадратичним відхиленням профілю; Sш – середнім кроком нерівностейпрофілю; lo- відносною довжиною профілю;rш – радіусом заокругленьвпадин нерівностей (рис.12).
/>
Рис. 12
Rz=/>; Ra=/>; Ra=/>; Rg=/>; Sш=/>; l0=/>;
Розрізняють шорсткість впоздовжному і поперечному напрямках. Попере-чна шорсткість вимірюється в напрямкуперпендикулярному до слідів обробки, а поздовжня – вздовж слідів обробки. Приобробці різанням поперечна шорсткість більша за поздовжню і є визначальною.
Для оцінкишорсткості поверхні встановлено 14 класів (ГОСТ2789-73), для яких визначеноосновні значення Ra i Rz при певних базових довжинах. Ці 14класів умовно поділяються на 4 групи: 1 група (1-3класи) сюди належать грубіповерхні, які утворюються при чорновій обробці; 2 група (4-6 класи) належатьповерхні утворені напівчистовою обробкою різними різальними інструментами; 3група (7-9 класи) становлять чистові пове6рхні, оброблені абразивнимінструментом і чистовими методами (тонке точіння, розвірчуванн, протягування) іелектрофізичними методами;; група (10-14 класи) відносяться поверхні тонкооброблені доводочними інструментами (притиранням, хонінгуванням,суперфінішуванням…)
Поверхня деталі,утворена в результаті механічної обробки, не може бути іде6аль гладкою. Будьякий різальний інструмент залишає на ній сліди у вигляді виступаючих гребінців.Теоретичний профіль поверхні повинен складатися з однакових за формоюгребінців. Фактично гребінці різні, що викликано пружною і пластичноюдеформаціями і іншими факторами.
Мікрогеометряповерхні дуже залежить від швидкості різання, величини поздовжньої подачі,глибини різання, радіуса заокруглення різця в плані, мастильно-охолоджуючоїречовини, властивостей оброблюваного матеріалу, ступеня спрацювання різця,жорсткості верстата і кріплення заготовки… Вплив швидкості різання нашорсткість поверхні (Rz) показано на рис.
В діапазоні V1-V2 (V1 близька до 0) шорсткість оброблюваноїповерхні збільшується через наростоутворення, яке досягає максимальногозначення при V2. При дальшому рості швидкостірізання нарістутворюється менше і при V3 він зникає зовсім, щоприводить до відповідного зменшення мікронерівностей. При збільшенню швидкостірізання від V3 доV4 шорсткість поверхні продовжуєзнижуватись, що пояснюється зменшенням сил тертя ( в результаті підвищеннятемператури), а також загальним зменшенням пластичної деформації. Починаючи зшвидкості V4, абсолютна величина якої залежить, восновному, від властивостей оброблюваного матеріалу, процес різаннястабілізується і висота мікронерівностей залишається постійною. При обробцізаготовок з високолегованих сталей, кольорових металів і крихкого чавуну нарізальній кромці інструменту наріст не утворюється і з ростом швидкості різанняшорсткість поверхні спочатку різко зменшується (штрихова лінія), а потімзалишається практично незмінною.
12Фізичні характеристикиповерхневого шару
Процес утворенняповерхневого шару деталей при різанні матеріалів є комплексом складних фізичнихявищ від яких залежать його фізико-механічні властивості. Структура, фазовий іхімічний склад поверхневого шару деталі залежить від енергії, затраченої напружно-пластичні деформації, теплової напруги процесу різання і характерувзаємодії оброблюваного матеріалу з матеріалом різальної частини інструменту.
Фізико-механічнівластивості поверхневого шару оцінюються глибиною hн,, градієнтом Uгр і ступенем Uн “наклепу” (деформаційногозміцнення), величиною і знаком залишкових напружень, мікроструктурою, щільністюдислокацій, концентрацією вакансій і іншими характеристиками (рис.13).
Ступінь наклепу
/>
тут Нmax – максимальна твердість поверхневого шару, H0 – твердість вихідного матеріалу.Градієнт наклепу
/>.
Глибина і ступіньнаклепу дуже залежить від властивостей оброблюваного матеріалу і режимуобробки. Глибина наклепу зменшується при збільшенні швидкості різання ізбільшується з ростом товщини зрізу ( шару, що знімається за один прохід).Затуплений різець в 2-3 рази збільшує глибину наклепу у порівнянні з гострим.
/>
Рис. 13
Так як приобробці різанням різні матеріали деформуються не однаково, то ступінь зміцненняїх різний. М’які пластичні матеріали мають більшу схильність до наклепу. Всередньому ступінь наклепу для алюмінію 90-100%, латуні 60-80%, мало вуглецевоїсталі 40-50%, а середньо вуглецевої 20-30%. Схильність до наклепу мало пластичнихматеріалів (чавун, бронза) значно менша. Глибина наклепу сталі середньоїтвердості при нормальних умовах обробки становить: чорнова обробка різцем0,4-0,5 мм, чистова обробка різцем 0,07-0,08мм, шліфування 0,04-0.06мм,полірування 0,02-0,04 мм.
Важливоюхарактеристикою поверхневого шару є величина і знак остаточних напружень, яківиникають в результаті дії неоднорідних полів (силового і температурного). Силатертя задньої грані різця викликає пластичні деформації розтягу верхніх шарів,а шари, що лежать під ними одержують пружну деформацію розтягу. Післяпроходження різця (зняття навантаження) пружно розтягнуті шари стараютьсястиснутись, але їм заважають пластично деформовані верхні шари і, як результат,верхні шари стиснуті, а нижні розтягнуті.
Під дією другогофактора – нагріву теплотою, що іде в деталь, верхні шари стараютьсявидовжитись, але їх стримують нижні холодні шари і в поверхневому шаріпоявляються стискаючі напруження. При інтенсивному нагріванні ці напруженняможуть бути більшими за границю текучості і поверхневі шари будуть пластичнодеформованими – стиснутими (пройдуть пластичні деформації стиску). Приохолодженні заготовки у внутрішніх шарах виникнуть остаточні напруження стиску,а на поверхні –розтягуючі напруження. В результаті епюра остаточних напруженьзалежить від інтенсивності дії механічного і теплового факторів.
При наявності уповерхневому шарі остаточних стискаючих напружень границя витривалості деталіпідвищується, а залишкові напруження розтягу понижують її.
Зміцнений поверхневийшар твердість, границя текучості і міцність якого підвищені, має більшустійкість проти спрацювання і витривалість, але він більш крихкий, а тому опірударним навантаженням менший. Отже зміцнення поверхні деталі в результатіобробки може впливати на її працездатність, а зміцнення якого набуває поверхнязаготовки на певній проміжній операції може вплинути на процес різання нанаступних операціях.
13 Вібрації при різанні
В процесі різанняв системі “верстат-пристрій-інструмент-заготовка” при певних умовах виникаютьвібрації – періодичні коливні рухи. Вібрації мають шкідливу дію на процесрізання: шум, що втомлює працюючих, погіршується якість обробленої поверхні,знижується стійкість інструменту (особливо твердосплавного і змінералокераміки), зменшується довговічність верстата.
Всі вібрації взалежності від походження поділяються на вимушені і автоколивання. Вимушеніколивання виникають в результаті неврівноваженості рухомих частин верстата,пристрою, заготовки, інструменту, похибками зубчастих передач, нерівномірнимприпуском…Усуваються вони шляхом балансування систем, жорсткого кріпленняелементів, встановленням опор, що гасять коливання, прокладок, віброізоляціїфундаменту.
Автоколиваннясамі виникають в процесі різання. При цьому пульсуюча сила, яка відповідає захарактер коливань, утворюється всередині системи. Їх викликають різні причини:а) виникнення в системі фізичних явищ, що збуджують коливання (зміна силзовнішнього і внутрішнього тертя, періодична зміна сил різання і об’ємудеформованого металу, виникнення тріщин і відокремлення стружок, зміна величининаросту і періодичний його зрив); б)змі- ною стану внутрішньої системи (збагатьма ступенями вільності) призводить до того, що ріжуча кромка інструментупо відношенню до заготовки описує еліпс, а не коло, що створює коливання всистемі “інструмент-деталь”.
Коливаннярізальної кромки інструменту можуть мати частоту 500-1000 Гц і амплітуду від1мкм до декількох мм. Розрізняють два види автоколивань: низькочастотні(300-500 Гц), що викликають звук низького тону і значно погіршують чистотуобробки, робота при таких коливаннях недопустима; високочастотні (1000-3000Гц), на оброблюваній поверхні виникає дрібна хвилястість, звук високого тону.
Вібрації можназменшити застосуванням легких патронів, зменшенням вильоту інструменту,використанням раціональних схем обробки, заточуванням інструменту, збільшеннямшвидкості різання, спеціальними віброгасниками. Найпростіший спосіб зменшеннявібрацій це правильний вибір кутових параметрів інструменту (j,j1,g,a) радіуса при вершині ірежимів обробки.
З ростомшвидкості різання вібрації спочатку збільшуються (v=30-50м/хв), а дальше при v/>>80 м/хв різко зменшуються.Ширина зони, при якій коливання різко наростають, залежить від жорсткостісистеми і площі поперечного перетину стружки, геометричних параметрівінструменту, властивостей матеріалу.
При різаннітрудно оброблюваних матеріалів застосовують так зване вібраційне різання. Вонополягає у накладанні на інструмент звукових і ультразвукових вібрацій внапрямку подачі – осьових коливань, або в напрямку швидкості різання –тангенціальних коливань. Амплітуда цих коливань мала.
14Спрацювання різального інструменту
Втрата ріжучихвластивостей інструментом може проходити в результаті аварійного (випадкового )спрацювання – ламання, викришування частинок ріжучої кромки і поступового(монотонного) зношування. Аварійне зношування проходить в тих випадках, коливиникаючі напруження вищі границі міцності матеріалу інструменту, або количастина інструменту згинається при малій його твердості. В основному аварійнеспрацювання пояснюється невідповідністю механічних якостей і кутових параметрівінструменту умовам різання (роботи), або дефектами матеріалу (мікро лікваціямиі іншими місцевими мікро і макро дефектами матеріалу), а також похибкамизаточування інструменту. Значно складніше пояснити монотонне зношування.
В процесі різанняпередня і задня поверхні різця сприймають значні зусилля. На передню поверхнюінструменту тисне стружка, а на задню – оброблена поверхня. Найбільший тиск вбезпосередній близькості біля різальної кромки і дальше від неї поступовозменшується до нуля. Чим більша міцність і твердість оброблюваного матеріалу,чим більша подача і менший передній кут, тим більший тиск на контактнихплощадках леза. Максимальний тиск може коливатись в широких межах Рmax=2-70 гПа, а на токарних різцях Рmax=10-60гПа. Для порівняння це в100-1000 разів більше ніж у контактних парах тертя. Відносна швидкість ковзанняпо задній поверхні Vков=V, а по передній поверхні Vков=/>, де к –коефіцієнт усадки стружки.
При різанніметалів без охолодження так і з охолодженням має місце сухе тертя по лезуінструмента, тому що значні тиски не дають проникнути рідині в зону тертя.Умови тертя леза залежать від коефіцієнта тертя, який має значення: Т15К0 –сталь45 μ=0,58 при Vковз=75 м/хв і μ=0,43 при Vковз=200 м/хв.; Р18- сталь45 μ=0,8 при Vковз=10 м/хв і μ=0,6 при Vковз=80 м/хв.
Зношуванняпроходить в складних умовах, спостереження за ходом цього процесу неможливе.Тому появилось декілька гіпотез теорії зношування.
1. Гіпотезамеханічної теорії зношування. Поверхні що труться мають нерівності. Виступимакро і мікро нерівностей одного тіла розміщуються в макро і мікро впадинахдругого тіла. В процесі взаємного ковзання нерівності оброблюваного матеріалуруйнують нерівності інструменту. Цю гіпотезу прийнято за основу механізмуспрацювання інструменту.
2. Гіпотезаабразивного зношування ґрунтується на тому, що оброблюваний матеріал маєабразивні включення, які зношують (спрацьовують) лезо мікро царапанням. Цягіпотеза добре узгоджується з практикою при різанні литих заготовок, що маютьповерхневу кірку, гаряче штампованих і термооброблених заготовок з окалиною, атакож при різанні силуміну з великим вмістом кремнію, пластмас, склопластиків…
3. Гіпотеза про окислювальну природу зношування. Впроміжку між контактною поверхнею леза з одної сторони і поверхнею різання здругої -проникає газове або рідинне середовище. Кисень повітря окислюєповерхневу плівку інструментального матеріалу і так як окисли слабші основногоматеріалу, то вони руйнуються силами тертя і виносяться стружкою. Для підняттязносостійкості бажано не допустити кисень в зону різання.
4. Гіпотеза адгезійного зношування. Тверді тіла впевних умовах взаємодії “схоплюються” (склеюються) під дією адгезійних(молекулярних) сил. Ця гіпотеза повніше інших підтверджується практикоюрізання. В конкретних умовах різання, коли на контактних поверхнях діють значнітемператури і тиски і існує ювенільний стан поверхонь тертя, ці поверхні можутьзблизитись настільки, що між атомами металів інструменту і оброблюваної заготовкиможуть виникнути сили зчеплення. В послідуючий момент в зв’язку з тим, що маємісце рухомий контакт, проходить руйнування матеріалу в тих місцях, де тількищо був контакт. Руйнування іде або по лезу, або по стружці. Ця гіпотезапідтверджується методами мікрорентгенспектрального аналізу продуктів зношуваннялез різальних інструментів.
5. Гіпотеза про дифузійну природу спрацювання. В ходірізання проходить безперервне дифузійне перенесення атомів вуглецю, вольфраму,хрому, молібдену з приганичного шару інструментального матеріалу леза вконтактуючий з ним шар оброблюваного матеріалу. З ростом швидкості різання і,відповідно, температури в зоні різання, дифузійне перенесення становитьсяосновним фактором, що визначає механізм спрацювання леза.
6. Гіпотеза гальваномагнітних дефектів. Деякідослідники вважають, що виникаючі в контактній області термоструми, а такожтермомагнітні і гальваномагнітні ефекти можуть впливати на інтенсивністьспрацювання інструменту.
Залежно від умов процесу різання спрацювання інструментуможе проходити по різному: 1. Спрацювання переважно по задній поверхні маємісце при обробці пластичних матеріалів з товщиною зрізу меншою 0,1 мм крихкихматеріалів з утворенням стружки надлому (рис.14а). При цьому на задній граніінструменту утворюється площадка висотою hз з α=0о. 2. Спрацювання переважно по передній поверхні, колиобробляються пластичні матеріали з товщиною зрізу більшою 0,5 мм. Цей видспрацювання характеризується глибиною лунки hл і її шириною в при ширині перемички f і довжині лунки l. Повне спрацювання настає тоді, коли f=0. 3. Спрацювання одночасно по передній і задній грані, колиоброблюється пластичний матеріал з товщиною зрізу 0,1-0,5 мм. Дереворізальніінструменти в процесі спрацювання збільшують свій радіус заокруглення ρ.Вгострому добр доведеному інструменті він може бути 0,005 мм. і в процесіроботи постійно збільшується. Різні види спрацювання інструменту показано нарис14.
/>
Рис. 14
Залежність величини спрацювання h від часу роботи t різального інструмен-ту показана на рис.15 Тут 1 – періодприпрацювання на протязі якого відбувається інтенсивне стирання найбільшвиступаючих частинок поверхні. Чим менша шорсткість поверхні інструменту, тимплавніше походить його припрацювання. 11-період нормального спрацювання, h поступово і плавно зростає з ходом часу роботи. 111- періодприскореного спрацювання, різко підвищується температура різання і проходитьінтенсивне спрацювання, яке може призвести до руйнування різальних кромок. Длязбільшення терміну роботи інструменту необхідно зменшити h на першому періоді і збільшити другий період.
/>
Рис. 15
Для нормальної експлуатації інструментунеобхідно знати коли наступає третій період роботи і недопустити його,відправити інструмент на переточування. Для цього для визначення періодунормальної роботи інструменту використовують декілька ознак (критеріїв):
1. Критерій блискучої смужки – при обробцісталі на поверхні деталі появляються блискучі смужки, а при обробці чавуну –темні плями. Це результат того, що різальна кромка в окремих місцях починаєвикришуватись і на поверхні деталі з’являються блискучі смужки – це початоктретього періоду зношування. Через 1-2 хв. Наступить повне руйнування різальноїкромки. Цього допускати не слід.
2.Силовий критерій. Інструмент вважаютьспрацьованим, якщо різко збільшується сила різання. Для визначення сил різанняна верстаті повинні бути спеціальні прилади.
3. Технологічний критерій. Інструмент вважаютьспрацьованим, якщо розміри, або шорсткість обробленої поверхні не відповідаютьтехнічним умовам. Цей критерій використовують, в основному, для оцінкиспрацювання інструментів для чистової обробки.