При обработке пластичных металлов резанием под влиянием высоких давлений и температур частицы обрабатываемого металла задерживаются на передней поверхности инструмента, прочно сцепляются с ней, образуя нарост. Этот металл сильно деформирован, его структура отличается от структур обрабатываемого металла и стружки.
Образование нароста объясняется тем, что геометрическая форма инструмента не является идеальной с точки зрения обтекания ее металлом. При образовании нароста силы трения между передней поверхностью инструмента и частицами срезаемого слоя становятся больше сил внутреннего сцепления в стружке. Вследствие этого образуется застойная зона частиц срезаемого металла, находящаяся под воздействием почти равномерного всестороннего сжатия, и при наличии определенных температурных условий она задерживается на передней поверхности инструмента, прочно сцепляясь с ней.
При обработке резанием размеры и форма нароста непрерывно меняются в результате действия сил трения и нормального давления. Частицы нароста срываются и уносятся стружкой или обработанной поверхностью заготовки. Иногда нарост срывается целиком и тут же образуется вновь. Это можно объяснить тем, что нарост находится под действием силы трения Т, сил сжатия Pj и Р2 и силы растяженияQ(рис. 21.15). При изменении размеров нароста меняются и соотношения действующих сил. Если сумма сил Pj +Р2+Q >Т, то происходит разрушение и срыв нароста. Частота срывов зависит от скорости резания и может достигать 2000 Гц.
Рис. 21.15.Схема образования нароста |
Нарост влияет на процесс резания и качество обработанной поверхности. Положительное влияние нароста заключается в том, что он меняет форму передней поверхности инструмента, приводя к увеличению переднего угла (ун>у) и уменьшению силы резания. Из-за высокой твердости нарост способен резать металл. Он снижает количество теплоты, приходящейся на долю инструмента, удаляя от него центр максимального выделения теплоты, защищает инструмент от изнашивания, увеличивает его стойкость.
Отрицательное влияние нароста заключается в том, что он повышает шероховатость обработанной поверхности. Частицы нароста, внедрившиеся в обработанную поверхность, приводят к тому, что при контакте деталей наблюдается повышенное их изнашивание. Нарост меняет геометрию режущего инструмента и, следовательно, в процессе резания размеры обрабатываемой поверхности в поперечных сечениях по длине заготовки меняются, а обработанная поверхность получается волнистой.
Вследствие изменения переднего угла инструмента меняются силы резания, что вызывает вибрации узлов станка и инструмента и ведет к снижению качества обработанной поверхности.
При черновой обработке, когда возникают большие силы резания, снимается толстый слой металла и выделяется значительное количество теплоты, явление наростообразования положительно, а при чистовой обработке оно отрицательно.
Наростообразование зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, скорости резания, геометрии режущего инструмента и других факторов. Наиболее интенсивно нарост образуется при обработке пластичных материалов. При обработке же хрупких материалов нарост может и не образовываться.