Трение в процессе резания. 
Оценка процесса изнашивания инструмента

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• • основные виды изнашивания и методы борьбы с ними, виды разрушения режущих инструментов;
• • виды трения в процессе резания;
• • физику изнашивания режущего инструмента, особенности диффузионного износа;

уметь

• • обосновывать выбор методов борьбы с изнашиванием и разрушением режущих инструментов;
• • применять методы борьбы с изнашиванием и разрушением режущих инструментов;
• • измерять фаску износа, лунку износа;

владеть

• • методикой борьбы с изнашиванием и разрушением режущих инструментов;
• • навыками применения методов борьбы с изнашиванием и разрушением режущих инструментов;
• • навыками измерения величины износа, твердости и параметра шероховатости.

Виды трения. Особенности трения при резании

Температура резания оказывает непосредственное влияние на стойкость, а значит, и на износ инструмента, что существенно зависит от трения в процессе резания.

В процессе резания имеет место внешнее трение:

• • на передней поверхности инструмента от сходящей стружки;
• • на задней поверхности инструмента о поверхность резания (внутреннее трение по плоскости скалывания).

Возникающее при этом сопротивление движению называют силой трения. В результате работы силы трения происходит изнашивание соприкасающихся поверхностей твердых тел, т. е. уменьшение массы тела вследствие отделения ее в виде частиц от трущихся поверхностей.

Трение — сложный физико-механический процесс. При скольжении двух поверхностей в зависимости от их шероховатостей соприкосновение может быть только в отдельных точках, что создает высокие контактные напряжения и ведет к пластической деформации и разрушению выступов и образованию поверхностей с меньшей шероховатостью.

Высокая температура в местах контакта активирует химические явления, и, хотя удельное давление уменьшается, так как увеличивается площадь контакта, появляется молекулярное сцепление — адгезия (схватывание). Оно сопровождается отрывом отдельных частиц материала. Увеличение работы силы трения способствует образованию высоких контактных температур, что активирует явление диффузии (взаимное проникновение и растворение структурных составляющих). Все эти явления относятся к кинетическому трению, т. е. к трению при движении скольжения. Трение в процессе резания тоже является кинетическим.

Процесс изнашивания характеризуют следующие три параметра:

• 1) интенсивность изнашивания — отношение величины износа к пути трения;
• 2) скорость изнашивания — отношение величины износа ко времени, в течение которого произошел этот износ;
• 3) износостойкость — свойство материала трущихся пар оказывать сопротивление изнашиванию материала инструмента; зависит от физико-механических свойств трущихся поверхностей, скорости трения, нормального напряжения, температуры, шероховатостей поверхностей и условий работы: всухую или со смазкой.

Различают следующие виды трения:

• • сухое трение. Трущиеся поверхности без смазки соприкасаются друг с другом и могут быть покрыты лишь адсорбированными слоями (пленками) газов из внешней среды, которые значительно уменьшают силы трения;
• • полу жидкостное трение. Трущиеся поверхности покрыты слоем смазки, настолько тонким, что трение не определяется вязкостью жидкости. Эту смазку называют граничной',
• • жидкостное трение. Трущиеся поверхности покрыты слоем смазки, таким толстым, что сила трения определяется исключительно свойствами жидкости и не зависит от природы трущихся поверхностей. Смазка в этих случаях называется гидродинамической.

Трение при резании, по сравнению с трением в деталях машин, протекает в специфических условиях: трение действует обычно при очень высоких давлениях (40—50 МПа); температура на трущихся поверхностях при резании достигает 1000 °C и выше; трущиеся поверхности скользят с большой скоростью друг относительно друга, достигая 600 м/мин и более. Жидкостное трение при резании не имеет места.

При резании может иметь место полужидкостное и сухое трение. Причем при сухом трении поверхность стружки, прилегающая к передней поверхности инструмента, поверхность резания заготовки, контактирующая с главной задней поверхностью режущего инструмента, вступают в процесс скольжения свободными от адсорбированных пленок и оксидов. Исследования в области изучения трения при резании обычно сводятся к определению силы трения F и силы сопротивления пластической деформации N, чтобы определить коэффициент трения.

Поскольку на поверхностях скольжения процесс трения переменный, то определяются средние значения силы и коэффициента трения.

Процесс трения при резании — очень сложный процесс. Образование нароста вносит изменение в процесс трения, а значит, п в процесс изнашивания инструмента. Изнашивание инструмента сопровождается адгезией даже тогда, когда идет абразивное механическое изнашивание, т. е. когда происходит вырывание частиц инструментального материала, до 90% которого уносится со стружкой.