Два вида хрупкого разрушения режущего клина

Различают два вида хрупкого разрушения режущего клина — скол и выкрашивание. Выкрашивание проявляется в отделении малых частиц режущей кромки; сколы происходят в виде отделения относительно большего объема режущего клина инструмента. Сколы являются результатом однократного нагружения достаточно большой силой, воздействующей при непрерывном резании статически и прерывистом резании динамически. При данных обрабатываемом и инструментальном материалах величина этой нагрузки определяется предельной, «ломающей», толщиной среза или подачей. Выкрашивание происходит при циклическом нагружении; в этом случае прочностные характеристики инструментального материала определяются как числом циклов до разрушения, так и величиной действующего напряжения а, т. е. усталостными характеристиками. Для обоих видов хрупкого разрушения большое значение имеют поверхностные дефекты инструментального материала — внутренние остаточные напряжения, структурные превращения и микротрещины, образующиеся при пайке и заточке. Однако, для высокопрочной и качественной металлоконструкции такие дефекты не ощутимы. Выкрашивание является результатом постепенного развития и накопления микротрещин; по мере роста нагрузки и времени они сливаются в одну макротрещину. Скол происходит в результате однократного воздействия режущего клина на наиболее слабое сечение, обусловленное имеющейся трещиной.

Расчет режущего клина инструмента на прочность, исходя из заданных механических характеристик инструментального материала, производят в следующей последовательности:

1) определяют характер нагружения режущей части инструмента, учитывая вид обрабатываемого материала, режимы резания и геометрию заточки инструмента;

2) рассчитывают напряженное состояние рабочего клина инструмента, определяя наиболее нагруженные точки и сравнивая действующие в них напряжения с допустимыми.

Поясним характер нагружения режущего клина инструмента.. На переднюю поверхность инструмента действуют распределенные нормальные напряжения и касательные силы ; подобная же нагрузка действует на заднюю поверхность. Значения нормальных контактных напряжений на длине контакта стружки с передней поверхностью и обусловленная ими нормальная сила велики, они вызывают изгиб и срез рабочего клина инструмента. Металло- и минералокерамические инструментальные материалы имеют низкие механические характеристики при этих нагрузках, поэтому воздействие сил при недопустимых ее значениях вызывает разрушение режущего клина. При расчете на прочность надо обязательно знать не только величину силы, но и характер распределения напряжений по передней поверхности. Так, например, абсолютные величины тангенциальной составляющей силы резания при резании углеродистой стали и титанового сплава примерно одинаковы, однако у последнего вследствие меньших значений коэффициента усадки стружки величины действующих нормальных давлений значительно больше.