Причины наростообразования и влияние на него режима резания

Многочисленные исследования показали, что причины образо­вания нароста заключаются в интенсивном трении чистых поверхнос­тей стружки и лезвия инструмента, которое сопровождается схваты­ванием, затормаживанием частиц стружки на инструменте и послой­ным их накоплением у режущей кромки.

Такое затормаживание частиц на инструменте возможно только в случае, если механические характеристики (прочность, твердость) этих частиц выше, чем в стружке. Опыты по измерению микротвердос­ти наростов подтверждают это. Следовательно, важнейшими фактора­ми, влияющими на формирование нароста, являются факторы, опреде­ляющие процессы упрочнения и разупрочнения обрабатываемого метал­ла на границе раздела стружка-инструмент. Это факторы прочности сцепления в зоне трения, на что влияют природа внешней техноло­гической среды (ее влияние на схватывание и параметры трения), факторы немонотонной зависимости прочности металла от температу­ры, а также факторы вида напряженного состояния металла в зоне трения.

Известно, что все металлы и сплавы выше определенной для них температуры сильно разупрочняются. Если учесть, что при температуре в зоне трения, близкой к этой температуре, происхо­дит вырождение нароста, то можно заключить, что все факторы, влияющие на контактную температуру, будут влиять и на форми­рование нароста.

Из элементов режима резания на температуру большое влияние оказывает скорость резания V, меньшее - подача S и наи­меньшее - глубина резания t. Это определяет и соответствующее влияние каждого элемента режима резания на нарост. Из графичес­кой иллюстрации следует, что большая высота максимального нарос­та соответствует большей подаче (толщине среза) и увеличение подачи смещает зону максимального нароста и зону вырождения нароста в сторону меньших скоростей резания (ри. 2). Таким образом, можно выделить два основных фактора, являющихся причиной наростообразования. Во-первых, это высокие температуры в зоне резания, которые повышают химическую активность трущихся поверхностей инструмента и стружки. А во-вторых, это высокие удельные давления, которые активизируют процессы схватывания трущихся поверхностей инструмента и стружки.

Рис. 2. Зависимости высоты нароста от скорости

для разных подач S ₀ (разных толщин среза)

Выделяют три стадии наростообразования:

- на выступах микронеровностей передней поверхности инструмента под воздействием высоких температур и удельных давлений (действующих на маленьких площадках микровыступов) происходит адгезионное схватывание частиц обрабатываемого и инструментального материалов. Отдельные частицы обрабатываемого материала затормаживаются на передней поверхности;

- под действием высокого давления со стороны стружки заторможенные частицы увеличивают свою твердость и начинают тормозить на себе частицы стружки. Происходит послойное накопление частиц стружки;

- при достижении определенной высоты нароста его «парусность» становится велика. Когда силы давления на нарост со стороны вновь прибывающей стружки превосходят силы сцепления подошвы нароста с передней поверхности (силы адгезии), нарост срывается. Его основная часть уходит с потоком стружки, другая часть за счет нависания над режущей кромкой прилипает к обработанной поверхности, ухудшая ее шероховатость.