Проявление
благотворного влияния технологических сред на процесс резания и изнашивания
режущего инструмента возможно лишь при условии проникновения их на поверхности
контакта
Рис.11.1. Микрофотография корня стружки скалывания, полученного
при точении стали 12Х18Н10Т.
режущего
инструмента с обрабатываемым материалом. При низких скоростях резания контакт
режущего инструмента и обрабатываемого материала не сплошной и вся зона его
испещрена мельчайшими порами – капиллярами размером от долей микрометра до
нескольких их десятков. Периодическое торможение и остановка отдельных объемов
срезаемого слоя металла на поверхности инструмента вызывают образование
вакуумных полостей, способствующих проникновению смазочной жидкости или иной
технологической среды в зону резания и образованию смазочных слоев на
поверхностях контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом.
Сказанное иллюстрируется микрофотографией корня стружки на рис.11.1.,
полученной при точении коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т резцом из
быстрорежущей стали Р18. Посмотрите на эту уже знакомую вам фотографию с новой
позиции оценки возможности проникновения среды в зону резания и на поверхности
контакта инструмента с обрабатываемым материалом. Здесь видно, что отдельные
элементы типичной стружки скалывания разделены между собой капиллярами,
насквозь пронизывающими стружку на всю ее толщину, с прирезцовой стороны
стружки рядом с каждым
Рис.11.2. Микрофотография сливной стружки стали 12Х18Н10Т.
элементом
видны вакуумные полости, ширина которых составляет примерно третью – четвертую
часть ширины основания элемента стружки. При образовании сливной стружки
отдельные элементы ее слабо различимы, но капилляры в ней видны достаточно
четко, например, на фотографии рис.11.2. Вакуумные полости образуются также в
результате частичного разрушения нароста.
Рис.11.3. Корень стружки с наростом.
Справа
от основания нароста видна часть вершины нароста. Между основанием нароста, в
передней его части, и обрабатываемым материалом образовалась вакуумная полость.
На
рис.11.3. и 11.4. представлены микрофотографии корней стружки с наростом. Здесь
видны вакуумные полости, образовавшиеся при отрыве или разрушении части вершины
нароста сходящей по нему стружкой. Представленные фотографии убедительно
показывают, наличие капилляров и полостей, которые образуются в процессе
резания и, естественно, заполняются окружающей зону резания технологической
средой. Среда таким путем поступает на поверхность контакта инструмента с
обрабатываемым материалом.
Рис.11.4. Нарост с разрушенной вершиной.
Кроме
того, при резании металлов низкочастотные колебания заготовки не совпадают по
фазе с высокочастотными колебаниями инструмента, в результате чего поверхность
контакта его с обрабатываемым материалом периодически становится открытой для
проникновения внешней среды на поверхности контакта режущего инструмента с
обрабатываемым материалом. Это предположение поясняется схемой на рис.11.5.
Согласно этой схеме в какой-то текущий момент, например, заготовка
1 и инструмент 2 в своих колебаниях движутся навстречу друг другу, их контакт
уплотняется, при этом условия проникновения внешней среды ухудшаются. Однако, в
какой-то следующий момент заготовка
и инструмент идут в разные стороны, а в момент они
перемещаются в одну сторону, но с разными скоростями. Эти примеры показывают,
что в разные моменты времени плотность контакта инструмента с обрабатываемым
материалом различна и достаточно велика вероятность полного нарушения контакта
и образования открытых каналов для проникновения в них окружающей среды и
образования смазочных слоев.
Рис.11. 5. Схема колебательных движений заготовки 1 и режущего
инструмента 2 в процессе резания.
Хотя
механизм проникновения технологических сред в зону резания до настоящего
времени остается предметом обсуждения, установленным является тот факт, что СОЖ
и другие среды, несмотря на громадные давления, проникают на поверхности
контакта и существенно влияют на процесс резания и изнашивания режущего
инструмента, Поскольку температура в зоне резания почти всегда выше 100 oС,
жидкость попадает на поверхности контакта не в обычном своем агрегатном
состоянии, а в виде паров и отдельных частиц – молекул, их радикалов или ионов.
Путем
применения СОЖ можно существенно повысить экономичность механической обработки.
В некоторых случаях применение эффективной технологической среды является
единственным техническим средством, обеспечивающим возможность нормального
резания. Решение вопросов применения СОЖ и других сред при резании металлов
осуществляется двумя путями: синтезированием эффективных смазочно-охлаждающих
жидкостей и разработкой новых способов подачи их в зону резания, путем создания
новых технологических сред.
Эффективность
какой-либо технологической среды может оцениваться коэффициентом увеличения
стойкости инструмента КТ, представляющим собой отношение
стойкости режущего инструмента ТТ.С., при
применении какой-то технологической среды или выбранного какого-то способа ее
подачи, к стойкости режущего инструмента на той же технологической операции и
при том же режиме резания, в среде атмосферного воздуха Твозд.
Здесь
видно, что чем эффективнее среда или метод ее подачи, тем больше значение этого
коэффициента.
Применение
СОЖ обычно обеспечивает увеличение стойкости режущего инструмента в 1,5 – 2,0
раза. Соответственно этому и коэффициент увеличения стойкости имеет значения КТ
= 1,5 – 2,0 в зависимости от химического состава, смазочно-охлаждающей жидкости
и способа ее подачи в зону резания.
|