Технические науки/8. Обработка материалов в машиностроении

К.т.н. Милько В.В.

Хмельницький національний університет, Україна

Зміна коефіцієнта тертя по задній поверхні різального інструменту внаслідок впливу чинників процесу різання

Коефіцієнт тертя по задній поверхні інструменту, який є одним із характеристик процесу тертя при різанні, піддається впливу великої кількості різних факторів. Тому дане питання залишається актуальним і досі.

При проведенні досліджень використовувались наступні матеріали: сталь 45, 40Х, ШХ15, 9Х18Н10Т, Х12ПФ, У7. В якості зносостійкого покриття використовувався нітрид титану (TiN) товщиною 7...10 мкм, що відрізняється достатньо низькою адгезійною активністю; МОР – 7% розчин емульсола в воді. Визначення коефіцієнту тертя проводилось за оригінальною методикою [1, 2].

Аналіз результатів досліджень дозволяє зробити наступні узагальнення.

1. У всіх випадках в зоні припрацювання від практично гострого різця до фаски зношування =0,25 мм спостерігається екстремум залежності коефіцієнта тертя , який проявляється у вигляді піку, величина якого коливається в межах 0,8-1,1 в залежності від матеріалу обробки. Оскільки в цей період сама фаска зношування порівняно невелика, то, очевидно, коефіцієнт тертя по задній поверхні різального інструменту характеризує собою умови внутрішнього пластичного тертя на задній поверхні загальмованого шару ППІ.

2. Оскільки переважну кількість часу різальний інструмент працює в зоні нормального зношування (фаска зношування від =0,2 мм), то для більшої кількості розрахунків обробки матеріалів при стандартних умовах (без МОР та зносостійких покрить) можна з достатнім степенем точності використати усереднені значення коефіцієнту тертя на ЗПІ.

3. Відмітимо безпосередній вплив досліджуваного покриття на на початку зношування ЗПІ, довжина якої не перевищує 0,15 мм. Причому із зменшенням на першій ділянці характер екстремуму залишається сталим, змінюється лише його величина. На решті залежності вплив покриття не носить визначального характеру. Тому в більшості випадків можна говорити про відсутність значної зміни на другій ділянці контакту за рахунок зносостійкого покриття, основою дії якого є зміна адгезійних властивостей одної із контактуючих поверхонь. Це можна пояснити наступним чином. Нітрид титану, нанесений на твердий сплав Т15К6 товщиною не більше 10 мкм, за свідченням дослідників [4, 5, 6] уже в перші хвилини різання видаляється з поверхні контакту і механізм його дії проявляється в сукупності опосередкованого впливу наступних факторів: створення бар’єрного шару, зміна температурного градієнту тощо, але аж ніяк не в безпосередньому підвищенні стійкості РІ. Тоді зрозуміло, що зміна адгезійної активності поверхні твердого сплаву Т15К6 і, як наслідок, зменшення буде спостерігатись лише на початку різання, коли товщину активно діючого покриття (яке безпосередньо контактує з оброблюваним матеріалом) можна порівняти з довжиною фаски контакту, на якій покриття вже видалено, за рахунок зношування. На другій ділянці покриття, товщина якого не може переважати 10 мкм, не може забезпечити зменшення на всій фасці зношування, оскільки його вклад в загальну величину коефіцієнту тертя занадто малий.

4. На основі отриманих даних можна з достатньою впевненістю говорити про те, що при мм на задній поверхні РІ МОР проникає безпосередньо в зону контакту і саме це є причиною зниження коефіцієнту тертя , що в свою чергу тягне за собою підвищення стійкості РІ.

Таким чином, коефіцієнт тертя на ЗПІ при зміні швидкості різання, фактично, є функцією температури та виражає умови на пластичному контакті загальмованого тіла ППІ. Значна зміна , внаслідок зміни швидкості різання, не дозволяє рекомендувати використання усереднених значень для аналітичного моделювання, оскільки це викличе значні похибки в розрахунках. Проте доволі проста залежність, яка описує закон його зміни, робить бажаним використання статистичних моделей для її аналітичного опису.

Література.

1. Мазур М.П., Гладкий Я.М., Мілько В.В. Про визначення сил і коефіцієнта тертя на задній поверхні різального інструменту // Проблеми трибології, №3, 2000, - С. 9-12.

2. Спосіб визначення сил на задній поверхні різального інструменту G01N3/58 39602 А

3. Мазур М.П., Мілько В.В. Вплив коефіцієнта зовнішнього тертя на контактні процеси на поверхнях різального інструменту // Проблеми трибології. - №1. - 1999. – С. 69 – 70

4. Бутенко В.И. Исследование условий трения на контактных площадках инструмента с никельфосфорным покрытием. - Новочеркасск, 1973. - 22 с.

5. Чикмардин В.А. Влияние покрытий на формирование зоны вторичных деформаций и изнашивание твердых сплавов: Автореферат дисс… канд. техн. наук / Ростов-на-Дону, 1987. - 16 с.

6. Рыжкин А.А. Термодинамические основы повышения износостойкости инструментальных режущих материалов: Автореферат дисс… д-ра техн. наук / Киев, 1984. - 34 с.