Хрупкое разрушение режущего инструмента

Хрупкое разрушение РИ является результатом постепенного накапливания и развития микротрещин под действием приложенной к инструменту нагрузки. С течением времени микротрещина в зонах инструментального материала, благоприятных для ее развития, перерастает в макротрещину, по которой и происходит хрупкое разрушение.

Принято различать скалывание (поломку) и выкрашивание режущей части инструмента. Эти разновидности хрупкого разрушения различаются как по объему разрушенной части, так и по причинам их вызывающим.

Скалывание (поломка) – это отделение относительно большого объема лезвия. Зона разрушения при скалывании превышает контактные площадки на рабочей части инструмента. На рис. 4.1 показаны наиболее характерные случаи скалывания твердосплавных режущих пластин на резцах.

При черновой и получистовой обработке конструкционных сталей проходными резцами может происходить скалывание пластинки на всю ее толщину (рис. 4.1, а), а при увеличенной толщине пластинки – частичное ее скалывание (рис. 4.1, в). Такая же картина разрушения может иметь место при фрезеровании торцовыми фрезами. Иногда пластинка отрывается по месту крепления к корпусу инструмента.

К этому виду отказов можно отнести поломку рабочей части твердосплавных и быстрорежущих сверл, концевых фрез, метчиков и др. инструментов.

Скалывание происходит тогда, когда нагрузка, возникающая в процессе резания, создает в инструменте напряжения, превышающие допускаемые прочностью инструментального материала. Поэтому, вероятность скалывания и поломки зависит не только от параметров состояния инструмента, но и от условий резания. Они определяют напряжения в рабочей части инструмента.

Скалывание рабочей части существенно зависит от геометрии инструмента (переднего угла γ, заднего угла α, угла в плане ). Из факторов режима резания наибольшее влияние оказывает подача S и толщина среза.

Скалывание в период приработки существенно зависит от возможных дефектов в инструменте. Скалывание после длительного периода работы инструмента может быть следствием значительно превышающего допустимые величины износа или выкрашивания рабочей части, что вызывает рост сил резания и напряжений.

Т. о., скалывание должно рассматриваться как отказ, вызванный нарушением оптимальных условий эксплуатации инструмента или отклонениями от оптимальных значений параметров начального состояния инструмента.

Выкрашивание режущих кромок – это хрупкое разрушение малых объемов инструментального материала в пределах области, ограниченной площадками контакта на передней и задней поверхностях режущего участка инструмента. На рис. 4.2 показаны характерные случаи выкрашивания твердосплавных пластинок.

Отказы из-за выкрашивания твердосплавных резцов часто наступает при точении труднообрабатываемых материалов. При отрезке или прорезки канавок у вершин резца возникают высокие напряжения вследствие стесненных условий схода стружки. В то же время, форма этих участков отрезных и прорезных резцов неблагоприятна для восприятия высоких напряжений. Все это приводит к частому выкрашиванию резцов на этих операциях.

Значительный удельный вес отказов из-за выкрашивания имеет место при прерывистом резании. По различным причинам выкрашиваются твердосплавные торцовые фрезы, концевые фрезы, зуборезный инструмент, строгальные резцы и др.

Анализируя причины выкрашивания можно отметить, что отличие от скалывания состоит не только в размерах разрушенной части лезвия, но и в природе процессов. Выкрашивание – процесс закономерный. Скалывание – результат ошибок или при проектировании, или при эксплуатации инструмента.