Режущие инструменты изнашиваются по задним и передним поверхно­стям. Изнашивание задних и передней поверхностей происходит одновремен­но. По мере изнашивания инструмента на его задних поверхностях возникает и увеличивается фаска износа (рис. 8.5).

Ширина фаски износа может быть неодинаковой по длине режущих кромок. При несвободном резании очень часто наибольшая ширина фаски износа на­блюдается в окрестности вершины инструмента. Отношение ширины фаски износа у вершины режущего лезвия к ширине фаски износа на главной задней поверхности характеризует неравномерность износа задних поверхностей ин­струмента.

Неравномерность износа задних поверхностей уменьшается при уменьше­нии действительных углов в плане в окрестности вершины на участке длиной (1,5-2,0) S. Это может быть достигнуто увеличением радиуса закругления вершины инструмента.

Исследования показывают, что, как правило, при r/S» 10 отношение Лв/^з«1.0. При больших подачах и невысоких требованиях к шероховатости обработанной поверхности криволинейную переходно-зачищающую кромку заменяют прямолинейной, причем переходную режущую кромку длиной (1,5-2,0)S для обеспечения равномерного износа располагают под углом

фп ® 5°.

При обработке высокопрочных труднообрабатывемых сплавов и больших значениях r/S неравномерный износ в окрестности вершины инструмента пе­риодически (через длину, равную подаче) повторяется на участке зачищающей кромки, образуя изношенную поверхность в виде борозд. Глубина таких борозд увеличивается по мере изнашивания режущего лезвия. При возникновении такого износа форма зачищающей кромки копируется на обработанной по­верхности, увеличивая ее шероховатость. При чистовой обработке сталей резцами с прямолинейными зачищающими кромками на обработанной по­верхности образуются борозды в виде узкой винтовой линии с шагом, равным подаче.

Глубина этих борозд увеличивается по мере изнашивания инструмента. Как показали опыты, причиной образования таких борозд на обработанной поверхности является небольшой выступ на режущем лезвии в окрестности вершины резца (рис. 8.6), образующийся при износе задней поверхности.

По-видимому, в этом случае застойные явления в окрестности вершины защищали от износа некоторую часть режущего лезвия в окрестности верши­ны. Высота такого выступа составляла всего около 0,01 мм, однако этого было достаточно чтобы существенно повлиять на шероховатость обработанной по­верхности. В этом случае высота выступа или величина нормального износа /?п является одним из критериев затупления инструмента.

Однако из-за трудностей измерения этого параметра практически удобнее использовать для этого соответствующее приращение ширины фаски износа или непосредственно максимальную высоту неровностей обработанной по­верхности Rz, max — Максимальная высота неровностей обработанной поверхно­сти может быть измерена с помощью двойного микроскопа Линника (МИС-11) или с помощью профиллографа. Инструменты с криволинейными переходно — зачищающими кромками большого радиуса изнашиваются более равномерно, в связи с чем их использование предпочтительнее.

Ширина фаски износа задней поверхности измеряется с помощью микро­скопов с относительно небольшим (двадцатикратным) увеличением. Предель­ная ширина фаски износа /73* обычно используется в качестве одного из крите­риев затупления инструмента.

При обосновании рациональной ширины фаски износа с целью использо­вания ее в качестве критерия затупления учитываются: общее время работы инструмента с учетом допускаемого числа переточек (суммарная стойкость инструмента), минимизация затрат на обработку, ограничения по прочности режущего лезвия, возникновение катастрофического износа или вибраций, требования к качеству обработанной поверхности и точности обработки и др.

С тангенциальным износом связана другая характеристика — нормальный износ hn или у вершины инструмента — радиальный износ hr (рис. 8.7):

Удвоенная величина радиального износа определяет погрешность обра­ботки, связанную с износом инструмента. Это должно учитываться при назна­чении допуска на диаметр обработанной поверхности или при определении допускаемых погрешностей, связанных с упругими перемещениями инстру­мента по нормали к обработанной поверхности детали в процессе резания.

С физической точки зрения использование нормального износа в качестве характеристики износа предпочтительнее, чем тангенциального (ширины фас­ки износа). Понятие нормального износа сохраняется и для передней поверх­ности инструмента. Это позволяет применить единый подход к описанию про­цессов изнашивания задней и передней поверхностей.

Форма износа передней поверхности зависит от того, в каком месте проис­ходит наибольший нормальный износ. Если наибольший нормальный износ удален от режущей кромки, то на передней поверхности образуется лунка (рис. 8.8, а).

При этом действительный передний угол увеличивается, а наибольший нормальный износ характеризует глубину лунки. Если же максимальный нор­мальный износ передней поверхности происходит вблизи режущей кромки, то наблюдается округление и опускание режущей кромки, вследствие чего дейст­вительный передний угол режущего лезвия уменьшается (рис. 8.8, б).

Образование лунки на передней поверхности характерно для таких усло­вий резания, когда температура передней поверхности резко возрастает по мере удаления от режущей кромки и достигает максимума на участке внешне­го трения стружки с инструментом. При этом вблизи режущей кромки в области невысоких температур возникает устойчивая застойная зона, близкая по своим свойствам к наросту. Это характерно для обработки сталей твердосплавными инструментами. Опускание режущей кромки характерно для более равномер­ного распределения температуры в направлении схода стружки и неустойчи­вой застойной зоны, не обеспечивающей схода стружки под увеличенным передним углом. Это наблюдается при обработке высокопрочных материалов с низкой теплопроводностью (например для обработки сплавов на никелевой основе, титановых сплавов). При этом из-за меньших применяемых скоростей резания температура изменяется в направлении схода стружки не столь силь­но и высокий уровень температуры достигается в значительной мере за счет температуры деформации. В сочетании с большими нормальными контактны­ми нагрузками высокие температуры на задней и передней поверхностях

способствуют опусканию режущей кромки из-за износа и пластических

деформаций.

При износе передней поверхности критерием затупления может служить допускаемое изменение переднего угла Ау’, которое может быть связано с нормальным износом h„. Увеличение переднего угла приводит к уменьшению угла заострения режущего клина и ограничивается хрупкой прочностью инст­румента, а уменьшение переднего угла приводит к росту температуры и сил резания и также должно быть ограничено. Связь между допускаемыми изме­нениями переднего угла и нормальным износом может быть установлена на основании схематизации форм износа (см. рис. 8. 8). Аппроксимируя поверх­ность лунки в направлении схода стружки дугой окружности, получим

hn = В — f — ct9AY =4 tg 4г • (8-2)

2sinAy 2 2 2

Величины fu и СА могут быть рассчитаны термомеханическими методами [53] или более простыми методами механики [57]:

SHAPE \* MERGEFORMAT

<;Мду)+—У—

cosy

При опускании режущей кромки величина наибольшего нормального изно­са связана с длиной пластического контакта

(8.3)

Ширину лунки В определим, считая что расстояние от режущей кромки до ближнего края лунки равно минимальной ширине стабилизирующей фаски f„, а расстояние СА до наибольшей глубины лунки приблизительно равно 1,ЗСПЛ:

(8.4)

Соотношения (8.1) — (8.4) позволяют использовать в качестве критериев затупления инструмента не только ширину фаски износа и изменение передне­го угла, но и величину нормального износа.