Влияние условий обработки на высоту нароста

На размеры нароста основное влияние оказывают род и механические свойства обрабатываемого материала, скорость резания, толщина срезаемого слоя (подача), передний угол инструмента и род применяемой смазочно-охлаждающей жидкости. Все материалы можно разделить на не склонные
к наростообразованию и склонные к наростообразованию. К первым можно отнести медь, латунь, бронзу, олово, свинец, большинство титановых сплавов, белый чугун, закаленные стали, легированные стали с большим содержанием хрома и никеля; ко вторым – конструкционные, углеродистые и большинство легированных сталей, серый чугун, алю­миний, силумин. Если материал склонен к наростообразованию, то размеры на­роста Н возрастают при уменьшении твердости и повышении пластичности материала (рис. 61).

Наиболее сложно на размеры нароста влияет скорость резания (рис. 62). При очень малых скоростях резания (зона I) нароста нет. При повышении скорости резания от V ₁ до V ₂ высота нароста вначале растет, достигая максимального зна­чения при некотором значении скорости V ₂, затем на­чинает умень­шаться (зона II). В зо­не III при любой скорости резания, большей V ₃, нарост отсутству­ет. При резании среднеуглеродистых конструк­ционных сталей зона I соответствует скоростям резания менее
0,5…1 м/мин, а зона III – более 80…100 м/мин.

Максимальную высоту нарост имеет при скоростях резания 15…30 м/мин. Экспериментально установлено, что при наиболее распространенных условиях резания сталей нарост имеет максимальную высоту при таком значении скорости резания, при котором температура q = 300 °С, и исчезает при значении скорости, при которой температура q = 600 °С. Уменьшение размеров нароста при температурах более 300 °С объясняется значительным снижением сопротивления материала нароста пластическому сдвигу.

По мере увеличения скорости резания (температуры на передней поверхности) изменяются не только размеры нароста, но его форма. При скоростях резания, меньших V ₂, форма нароста характеризуется большим отношением H / l и большой величиной угла g_ф.
По мере уменьшения высоты нароста отношение H / l и угол g_ф также уменьшаются, нарост становится относительно тоньше и шире и постепенно вырождается в слой, параллельный передней поверхности инструмента.

На рис. 63 представлено влияние скорости резания на высоту нароста при различных передних углах и толщинах срезаемого слоя (подачах). Независимо от величины переднего угла и толщины срезаемого слоя кривые Н = f (V) имеют горбообразную форму, но при меньших передних углах и больших толщинах срезаемого слоя высота кривых больше, а основание меньше. Кроме того, чем меньше передний угол и больше толщина срезаемого слоя, тем при меньшем значении скоростей резания высота нароста достигает максимума. Это понятно, так как при уменьшении угла gи увеличении толщины а скорость резания должна быть меньше, чтобы температура резания достигла значений 300 и 600 °С. Из рис. 63 видно, что для скоростей резания, соответствующих восходящим ветвям кривых, высота нароста уменьшается при уменьшении толщины срезаемого слоя
и увеличении переднего угла инструмента. Если передний угол
g > 40…45°, то при любых условиях обработки нарост не образуется.

Рис. 63. Схема влияния скорости резания на высоту нароста при различ-

ных передних углах g и толщинах а срезаемого слоя

Все то, что может уменьшить силы адгезии на передней поверхности инструмента, умень­шает размеры нароста. Поэтому при применении смазочно-охлаж­дающих жидкостей, образующих при адсо­р­б­­ции на материале инструмента прочные смазочные пленки и снижающих коэффициент трения, высота нароста становится меньше.

2.3.4. Положительные и отрицательные
свойства нароста

Возникновение нароста изменяет условия работы инструмента. Так как нарост выполняет функции режущего клина, инструмент работает с фактическим передним углом g_ф, значительно большим, чем угол заточки g, причем чем больше высота нароста (см. рис. 60), тем больше разность g_ф – g. Как будет показано ниже, увеличение фактического переднего угла уменьшает степень деформации срезаемого слоя и силы резания.

Эксперименты показывают, что при определенных скоростях резания нарост выполняет защитные функции по отношению к инструменту. Перемещаясь по наросту, стружка отодвигается от лезвия, изнашивая переднюю поверхность на значительно большем расстоянии от лезвия, чем в том случае, когда нарост отсутствует. Свешивающаяся вершина нароста предохраняет заднюю поверхность инструмента от соприкосновения с поверхностью резания. Таким образом, нарост препятствует изнашиванию контактных поверхностей инструмента.

В зоне скоростей резания, соответствующих максимальной высоте нароста, наблюдается резкое увеличение шероховатости обработанной поверхности. При перио­дическом раз­рушении вершины нароста, связанной со срезаемым слоем, на поверхности резания и обработанной поверхности образуются надрывы и борозды,
а часть нароста внедряется в обработанную поверхность (рис. 64). Все это увеличивает шеро­хо­ватость обработанной поверхности, и, таким образом, зона II скоростей резания (см. рис. 62) наименее благоприятна для чистовой обработки. При росте нароста, его разрушении и последующем возрастании происходит периодическое изменение фактического переднего угла инструмента и, как следствие, периодические изменения силы резания. Поэтому при максимально развитом наросте могут возникнуть вы­нуж­денные колебания технологической системы с час­тотой, равной частоте образования и полного или частичного разрушения нароста. Оба последних обстоятельства делают крайне нежелательным воз­никновение нароста при чистовой обработке.

Методы борьбы с наростом

Наростообразование на режущих инструментах – чаще всего нежелательное явление, поэтому при ухудшении чистоты поверхности, появлении вибраций стараются избавиться от появления нароста на инструменте следующими способами:

1. Увеличение скорости резания.

2. Уменьшение подачи.

3. Уменьшение глубины резания.

4. Увеличение переднего угла.

5. Применение СОТС.

6. Доводка передней поверхности инструмента.

7. Дополнительная термообработка заготовки.