Какой бы ни был мощный резец, хоть из твердого сплава, хоть из корунда, он всеравно сломается.
Почему происходит износ?
Кстати пишу на примере резца, в целом это относится ровно ко всем режущим инструментам, потому что лезвийный инструмент всегда устроен одинаково. Сейчас будет неожиданный твист.....всегда лезвие. Лезвие кстати в виде зуба. Зуба саблезубого тигра.
Зуб внедряется в металл и снимает некоторую часть чтобы поучить то что нужно. Это называется обработка резанием.
Пока резец режет, и с резцом происходит следующее:
Механический износ - материал заготовки давит на резец
Металл липнет и сдирает куски резца - адгезивный износ
Абразивный износ, стирает резец
Стирание создает тепло, термический износ,
Тепло заставляет резец быть химически активным, диффузионный износ
И теперь подробности
Механический износ
Или давление резца
Самое простое и частично принципиально неустарнимое, ведь деталь действует на резец пока тот её режет. Особенно неустранимо когда режут закалённые стали.
Устранить невозможно, загнали в рамки - вполне.
Резец просто должен быть прочным и жестким чтобы разрушаться когда работа проделана или чуть позже.
Сюда отнес бы:
Прерывистое точение, при срезании неровных поверхностей. Например фланец с отверстиями, эксцентрические детали или детали шлицевые с насечками. Как на главной картинке.
Жесткую корку после резки плазмой, ковки или литья. Обыкновенно корку сбивают разными способами, пескоструят но всеравно в корке могут быть окислы, куски формы и многое другое.
Стружку которая лезет под резец, особенно если подрезать торцы и ступеньки. Если резец не отводит стружку из зоны резания, она неминуемо полезет прям между поверхностью и резцом, 100% поцарапает поверхность. Кроме этого стружка мешает резцу охлаждаться и может режущую кромку ломать.
И очень похоже на стружку когла резец выходит из тела детали получается очень тонкая стенка, ломающая острую кромку резца.
Вибрации при работе. В целом от вибрация можно избавится, но есть случаи когда нельзя. Вибрации своими мелкими колебаниями просто крошат резец и не создают должной шероховатости.
Как выглядит: механический износ всегда ломает, в лучшем случае скалывает кромку, иногла разбивает пластину на куски. Так что
С механическим напряжением справляться так постановлено:
Перывистое точение, ударами или жесткой коркой - отрицательная фаска, которая принимает на себя удар и резец стоит дольше.
Чтобы резец не страдал от стружки, нужен достаточно большой угол между задней, и вспомогательной задней поверхностью. И канавку на резце чтобы стружка отходила своевременно. Чтоб резец не ломался на выходе - сбавляют скорость.
От вибрации используют антивибрационные оправки и это очень обширная тема, хотя по моему в 95% случаев нужно сбавить скорость, увеличить подачу. Убрать все длинные рычаги и этого достаточно. Конечно придется пожертвовать скоростью.
Но чтобы качественно точить очень тонкие, очень длинные, словом расположенные к вибрации детали, нужны специальные приспособления и дорогое оборудование и этот вопрос решается не на рабочем месте.
Следующий тип больше всего похож на механический износ, но не совсем
Адгезионный износ
Его еще назыают наклеп. Ровно как свойство клея - адгезия. Но в резании это иногда отрицательная характеристика.
Наклеп прилипает как репейник инструменту. Если наклеп отколупывать руками, он 100% отломится вместе с режущей кромкой.
При черновом точении наклеп осаживающийся на режущей кромке даже полезен, потому что наклеп прочнее основной массы заготовки. В отличии от чистовых проходов, ведь наклеп как грязная тряпка на швабре, будет оставлять разводы. Потому надо сменить тряпку.
К счастью наклеп легко устранить если резать сталь просто увеличьте скорость. Но если алюминий или нержавейку - сложнее.
Выглядит наклеп как кучка мерзких соплей на самом кончике резца.
Как убрать наклеп?
При резании стали наклеп в 95% случаев образуется из-за низкой, от 15 до 70 метров в минуту скорости. Просто увеличьте её.
Сложнее с алюминием и медью. Есть антифрикционные покрытия такие как нитро алюминид титана или нитрид титана и многие другие. Говорят древние точили поливая алюминий керосином, хотя сегодня есть и другие смазывающие составы.
Еще сложнее наклеп осаживается на жаропрочные и химически стойкие стали, потому что они очень вязкие. Тут недо подбирать условия резания еще более особенные а еще мощные и дорогостоящие покрытия например:
Из алмазоподобного углерода DLC
Карбонитрида циркония ZrCN
Все что содержит MoS² - дисульфид молибдена, одно из самых скользких в мире соединений.
Абразивный износ
Обыкновенное истирание или трение, потому что не смотря на твердость резца, материал тоже делан не пальцем.
Сталь содержит в себе, как колбаса жировые кружочки: феррит крайне мягкий, и очень жесткий цементит и мартенсит, кароче твердые соединения железа и растворенного в нем углерода.
Ровно из таких же состоят твердосплавные пластины. Не меньше углеродов в чугунных болванках серого, черного и белого типов. Вот они трут как нождаком.
Углеродные соединения хотя и размером с микрометр, но методично и многие часы резания постукивают пластину. Царапают и в конце концов ступят кромку, которая перестанет быть острой и начнет еше сильнее греется, портить поверхность и собирать наклёп
Цветные металлы тоже содержат жесткие включения, например цинк насыщен оксидом цинка, алюминий - жестким глинозёмом. Хотя и то и то так значительно мягче карбидов стали, что их не стоит брать в расчет.
Выглядит абразивный износ как притупление до этого острых граней что пластины что напайной пластины
Как приручить абразив?
Крайне сложно, разве что не точить совсем. Но имея возможности, нужно брать пластины с покрытием из Al2O3, известного в узких кругах как полуторный оксид алюминия а также нитрид титана, который всякие зануды кличут TiN. Если вы не имеете денег, то заимейте и используйте качественный инструмент.
И как уже говорил, абразив тупит режущую кромку тем самым еще больше увеличивая абразивную нагрузку. И от этого резец греется еще больше.
Температурный износ
Также называется термический износ. Резец нагревается, разрывая молекулярные связи разрезаемой заготовки и от трения между поверхностями греется, и получается следующее.
Во первых, нагретая пластина становится менее твердой. Это факт, и ломается инструмент быстрее. А если вдруг включить сож когда пластина уже нагрелась тут появится новый вид термоизноса - термошок.
Когда плохо проводящая тепло пластина еще не уменьшилась, а оправка уже, пластина просто треснет. Оправки со сменной пластиной имеют достаточные люфты потому термошоком страдают только напайные резцы.
К этой же температурной оказии: углепластик, карбон так называемый, почти не отводит тепло. И что еще хуже титан с ним в шайке. А потому все тепло при резании будет отходить через резец. Решается просто, просто добавляйте охлаждения. Если невозможно, надо убавлять скорость.
В вторых, резец становится более податливым, ровно как чел кстати. Перегретый мозг становится более податливым на всякие мошеннические уловки. Это естественное что я понял в жизни, поэтому если ктото вас прогревает на эмоции, сразу берите тайм аут и говорите: мне надо подумать.
Возвращаемся к резцу: нагретый материал становится более химически активным и атомы материала проникают в атомы пластины резца. Замещая мощные карбиды вольфрама на жалкие ничтожные атомы железных карбидов. Конечно это никуда не годится и резец медленно теряет прочность. Потому надо резец своевременно менять
Как выглядит: оплавленная режущая кромка. И вообще нагреваясь резец не портится, портит его перепад температуры и сниженная прочность
Что делать, дабы температура не докучала?
Пониженные режимы скорости и подачи, охлаждение и антифрикционные/термоустойчивые покрытия которые не позволяют резцу тереться слишком сильно и тем самым нагреваться. А конкретно термостойкие пластины, потому что сам темп не вреден, а вот нагрузка во время нагрева очень. TiAlN, AlCrN, соответственно алюмонитрид титана и алюмонитрид хрома смещают начало диффузии в сторону 1100 градусов.
И как я уже упомянул, нагревание вызывает вот это
Диффузионный износ
Активируется при температуре 800 градусов, по настоящему активно атомы резца замешаются атомами заготовки при 900-1200 градусах.
Как происходит диффузия: потому что почти все физические материи перемешиваются друг с другом. Перемешиваются и твердые растворы, которые суть твердые сплавы. Кароче, близко соприкасающиеся материалы обмениваются элементарными частицам. Гораздо активнее обмен проходит при высокой температуре в зоне резания
Ничего плохого на первый взгляд, но замещенные материалы рушат плотную структуру режущего инструмента. Который после диффузии в сотни раз сильнее подвергается абразивному износу.
Так что диффузия вспомогательный износу процесс и сам он встречается нечасто, особенно при использовании сож. Но бывает. И когда приходится резать без СОЖи, делайте так:
Карбид титана и/или тантала выбирают вместо карбида вольфрама, чтобы точить стальные детали, ведь вольфрамовый карбид очень любит диффузию с железом.
В свою очередь титановые карбиды лучше не использовать прорезая титан.
Связку кобальта надо избежать если деталь с примесью кобальтовой.
И конечно покрытия из оксида алюминия не выбирают чтобы резать алюминий.
Но все я не буду писать, то целая научная работа. А мне столько не платят.
Выглядит диффузия как мелкие выемки проеденные молью, на режущей пластине. Чаще всего в тех местах куда ударяет отделившаяся стружка.
Отогнать диффузию, кому это под силу?
Если хочется сэкономит на хороших технологах и расчетах, просто не выходите за пределы начала диффузии, тоесть температура в зоне резания не выше 800 градусов. Этому способствует хорошая система охлаждения и качественные СОЖ. Хотя 800 градусов, мало, потому ведите расчеты и нанимайте толковых инженеров, технологов, операторов, пускай думают. В любом случае придется или думать или что-то покупать.
По итогу имеем: сражаться с износом резца очень увлекательно. Не дайте ему себя победить, используйте хорошо подобранные режимы резания, качественные СОЖ, надёжные режущие инструменты с покрытием и будет вам успех.
Конечно нужно ещё поставить палец вверх, подписаться, чтобы я почувствовал себя близким к науке и востребованным и насобирал еще сведений, и скорее оформил их в другую статью.
И вот читайте про лазерную резку, гидроабразивное резание и конечно про то как не ошибаться на работе.