Токарные резцы с механическим креплением сменных многогранных пластин широко используются в металлообрабатывающей промышленности. Их применение позволяет значительно повысить производительность обработки за счет быстрой смены изношенных пластин. Однако пластины подвержены различным видам износа, что сокращает их стойкость.
Рассмотрим 10 основных типов износа токарных пластин, их причины и способы увеличения срока службы инструмента:
- Абразивный износ. Происходит при взаимодействии режущей кромки с твердыми включениями в обрабатываемом материале. Частицы материала царапают и срезают мелкие кусочки инструмента. Чтобы минимизировать абразивный износ, следует выбирать пластины с износостойким покрытием, например, из кубического нитрида бора.
- Адгезионный износ. Возникает из-за схватывания и налипания материала заготовки на режущую кромку. Чтобы уменьшить адгезионный износ, рекомендуется применять СОЖ и пластины с антиадгезионными покрытиями.
- Диффузионный износ. Происходит при взаимном перемешивании атомов инструментального и обрабатываемого материала. Чтобы не допустить диффузионный износ пластин, следует выбирать оптимальный температурный режим резания.
- Окислительный износ. Возникает при окислении горячих поверхностей режущего инструмента. Для борьбы с окислительным износом применяют пластины из жаропрочных материалов и СОЖ.
- Тепловой износ. Проявляется в виде пластических деформаций, микротрещин на режущей кромке под действием высоких температур. Чтобы предотвратить тепловой износ, необходимо оптимизировать скорость резания и подачу, а также использовать СОЖ.
- Вибрационный износ. Возникает из-за вибраций при резании, приводящих к микросколам на режущей кромке. Для уменьшения вибрационного износа применяют пластины с прочными кромками и виброгасящие резцедержатели.
- Химический износ. Происходит при взаимодействии пластин с агрессивной средой СОЖ. Для борьбы с химическим износом используют пластины с защитными покрытиями и неагрессивные СОЖ.
- Электроэрозионный износ. Возникает под действием электрических разрядов при трении пластины о металл. Чтобы избежать электроэрозионного износа, нужно применять пластины из электропроводных материалов.
- Механический износ. Происходит при непосредственном контакте и трении поверхностей пластины и заготовки. Для уменьшения механического износа рекомендуется оптимизировать геометрию режущей части пластин.
- Усталостный износ. Является результатом циклических нагрузок на режущий край и постепенного разрушения материала. Чтобы предотвратить усталостный износ, необходима правильная заточка пластин и вибродемпфирование.
Для продления срока службы токарных пластин в целом рекомендуется:
- Выбирать оптимальную пластину для конкретных условий обработки.
- Соблюдать режимы резания по рекомендациям производителя пластин.
- Применять эффективные СОЖ.
- Использовать пластины высокого качества из износостойких материалов.
- Регулярно проводить заточку и правку пластин.
- Производить балансировку резцов и вибродемпфирование резцедержателей.
Следование этим рекомендациям позволит максимально использовать ресурс токарных режущих пластин и существенно снизить затраты предприятий на инструмент.
Помимо перечисленных факторов, на стойкость токарных пластин также влияют:
- Качество заточки и установки пластин. Неправильная заточка или установка под неверным углом может привести к преждевременному выходу пластины из строя.
- Биение и нестабильность заготовки. Колебания заготовки при вращении вызывают ударные нагрузки на режущие кромки, сокращая их стойкость.
- Нарушение жесткости технологической системы. Прогибы обрабатываемой детали или резцедержателя увеличивают вибрации при резании, что ускоряет износ пластин.
- Нарушение посадки пластины. Ослабление крепления или зазор между пластиной и державкой приводят к ударам и быстрому разрушению режущих кромок.
- Загрязненность рабочей зоны станка. Попадание на пластину стружки, частиц грязи вызывает быстрый абразивный износ режущих элементов.
Для предотвращения преждевременного выхода токарных пластин из строя необходим комплекс мероприятий:
- Контроль геометрии и состояния оборудования.
- Поддержание чистоты в рабочей зоне станка.
- Квалифицированная заточка и установка пластин.
- Стабилизация заготовки и режущего инструмента.
- Вибродемпфирование технологической системы.
- Использование пластин премиум-класса.
Соблюдение этих правил, наряду с выбором оптимальных режимов резания и применением СОЖ, позволит максимально использовать ресурс дорогостоящих токарных пластин и существенно снизить расходы предприятия на инструмент.
Помимо различных видов износа, снижающих стойкость токарных пластин, на рабочих поверхностях инструмента могут образовываться локальные выкрашивания материала - лунки. Это точечные углубления размером до нескольких миллиметров, резко снижающие ресурс пластин.
Основными причинами возникновения лунок являются:
- Наличие твердых включений в обрабатываемом материале. Частицы карбидов, оксидов, минералов выкрашивают лунки на пластине при контакте с режущей кромкой.
- Неоднородность структуры самого инструментального материала. Внутренние дефекты в материале пластины приводят к расслоению и выкрашиванию частиц под нагрузкой.
- Перегрев пластины из-за неправильно выбранного режима резания. При высоких температурах происходит разупрочнение и разрушение локальных участков режущей кромки.
- Вибрации при резании. Колебания пластины и ударные контакты с заготовкой вызывают усталостное разрушение материала с образованием лунок.
Для предотвращения появления лунок на токарных пластинах необходимо тщательно контролировать режимы резания, качество пластин, состояние станка и заготовки. Использование виброгасящих резцедержателей также снижает вероятность возникновения локальных повреждений.
Помимо износа и лунок, на рабочих поверхностях токарных пластин могут образовываться наросты - отложения твердых частиц обрабатываемого материала. Это приводит к притуплению режущей кромки и снижению ресурса инструмента.
Основные причины образования наростов:
- Высокая адгезия материала заготовки к инструменту. При схватывании частицы металла налипают и закрепляются на пластине.
- Недостаточное количество или плохое качество СОЖ. При неэффективном охлаждении и смазке происходит налипание и спекание частиц материала.
- Неправильная геометрия режущего инструмента. Конструктивные недостатки приводят к затрудненному отводу стружки и её налипанию на пластину.
- Вибрации при резании. Колебания инструмента препятствуют отделению стружки, что способствует нарастанию отложений на режущей кромке.
Для предотвращения образования нароста важно применять эффективные СОЖ, оптимизировать геометрию резца, минимизировать вибрации, а также использовать пластины с антиадгезионным покрытием.
