Износ пластин: виды, причины и что с ними делать
Износ пластины показывает, что происходит в зоне резания. Похожая на вид повреждённая кромка может означать и нормальный износ, и перегрев, и ошибку в выборе марки, и нежёсткую установку. Действие зависит от причины, поэтому сначала определите вид износа.
Краткая таблица
| Вид износа | Как выглядит | Вероятная причина | Что делать в первую очередь |
|---|---|---|---|
| По задней поверхности | Равномерная полоска под кромкой | Нормальный износ; при быстром росте — скорость высока | Снизить скорость, взять более износостойкую марку |
| Лунка | Углубление на передней поверхности | Высокая скорость, диффузия при нагреве | Снизить скорость, взять теплостойкую марку с покрытием |
| Проточина | Вырез на границе глубины резания | Наклёпанная поверхность или корка | Менять глубину от прохода к проходу |
| Нарост | Налипший металл заготовки на кромке | Низкая скорость, мало положительный передний угол | Поднять скорость, взять более острую геометрию |
| Пластическая деформация | Вершина просела, форма кромки изменилась | Перегрев, не хватает горячей твёрдости | Сменить марку на более теплостойкую |
| Сколы | Откол кусочков кромки | Удар, прерывистое резание, слишком хрупкая марка | Взять более прочную марку, снизить подачу на входе |
| Термические трещины | Трещины поперёк кромки, как гребёнка | Циклы нагрева и охлаждения | Сделать подачу СОЖ постоянной либо работать всухую |
Износ по задней поверхности
Это единственный вид износа, который считается нормальным. Он растёт постепенно и предсказуемо. Стойкость часто считают по ширине полоски VB: 0,3 мм на чистовых и 0,6 мм на черновых операциях. Это справочные значения, а не норма для всех случаев. С ростом износа ухудшаются поверхность и размер, поэтому для точных операций предел меньше. На этот вид износа влияет группа материала и марка: см. группы материалов P, M, K, N, S, H.
Лунка
Углубление на передней поверхности образуется в месте схода стружки: при высоких температурах материал пластины диффундирует в стружку. Скорость диффузии растёт с температурой очень быстро, поэтому даже небольшое увеличение скорости резания резко ускоряет износ. Этот вид особенно заметен при быстром точении сталей. Лунка истончает кромку изнутри, а потом кромка обламывается. Лучше всего помогает слой Al₂O₃ в покрытии CVD, см. твёрдые сплавы и покрытия.
Проточина
Локальный износ на границе глубины там, где кромка встречает исходную поверхность с коркой или наклёпом. Сильнее всего он проявляется на аустенитных нержавеющих сталях, титане и жаропрочных сплавах. Снижение скорости здесь не решает задачу: граница резания должна приходиться на разные участки кромки, поэтому глубину меняют от прохода к проходу.
Нарост
Металл заготовки приваривается к кромке при слишком низкой температуре резания, особенно на низкоуглеродистых сталях и алюминии. Нарост периодически срывается, поэтому поверхность становится рваной, а размер плавает. Основное действие — поднять скорость, а не снижать её. Также помогает более положительный передний угол. Это одна из ситуаций, где привычная реакция «снизить режимы» только ухудшит дело.
Пластическая деформация
Кромка не изнашивается и не откалывается, а течёт: материал пластины размягчается от температуры и нагрузки. Обычно это связано с жаропрочными сплавами, титаном, закалёнными сталями и высокой скоростью. Сама по себе проблема — выбор марки, а не только режим. Сначала возьмите марку с большей теплостойкостью, затем проверьте, что скорость лежит в рекомендуемом для неё диапазоне.
Сколы
В отличие от постепенного износа сколы происходят внезапно. Главный источник — прерывистая обработка: отверстия, шпоночные пазы, ступени. Каждый вход в металл бьёт по кромке, а слишком твёрдая и хрупкая марка этого не выдерживает. Дополнительные причины — чрезмерная подача, твёрдые включения в материале и термические трещины. Выбирайте более прочную марку с большим индексом ISO, снижайте подачу на входе.
Термические трещины
При прерывистом резании кромка циклически нагревается и остывает, и на ней появляются параллельные трещины поперёк кромки. Они особенно часты при непостоянной подаче СОЖ. Выбирайте один режим: либо постоянное охлаждение, либо работа всухую. Нельзя подавать СОЖ на уже разогретую пластину.
Порядок действий
- Определите основной вид износа на снятой пластине.
- Запишите условия: vc, fn, ap, материал, марка, СОЖ.
- По таблице выберите направление. Виды износа часто сочетаются, поэтому смотрите на условия резания.
- Меняйте один параметр за раз и записывайте результат.
Расчёт режимов приведён в статьях формулы механообработки и как выбрать режимы резания. Пластины в каталоге: токарные, фрезерные, канавочные и отрезные.
Частые вопросы
Когда менять пластину?
По стойкости часто ориентируются на ширину износа по задней поверхности: 0,3 мм для чистовой обработки и 0,6 мм для черновой. Это справочные значения. На практике пластину меняют раньше, если выходит размер или ухудшается поверхность.
Как отличить нарост от сколов?
На наросте видно прилипший к кромке металл заготовки, поверхность детали рваная, а после снятия нароста кромка цела или выщерблена. Скол — это отсутствующий кусок режущего материала, обычно после удара при врезании.
Что делать при проточине на границе глубины?
Меняйте глубину от прохода к проходу, чтобы граница резания приходилась на разные участки кромки. Это особенно важно для нержавеющих сталей, титана и никелевых сплавов, которые наклёпываются.
Поможет ли снижение подачи при пластической деформации?
Обычно нет. Такая деформация показывает, что материалу пластины не хватает горячей твёрдости. Основное действие — выбрать марку с большей теплостойкостью и снизить скорость до её рекомендуемого диапазона.
Источники
- База знаний Metalworking Knowledge: Wear and Failure in Turning (Klocke, Boothroyd & Knight, Sandvik Coromant, Kennametal)
- ISO 3685: Tool-life testing with single-point turning tools