Виды износа и стойкость фрез

Виды износа фрез

Адгезионный износ (налипание, схватывание)

Адгезионный износ происходит из-за схватывания материала заготовки с поверхностью фрезы под действием высокого давления и температуры. На режущей кромке образуются наросты, которые затем отрываются, унося с собой частицы инструмента. Этот процесс особенно выражен при обработке вязких материалов:

• алюминий;
• медь;
• титан.

Для борьбы с адгезионным износом используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), а также покрытия, снижающие трение.

Усталостный износ (выкрашивание)

Усталостный износ проявляется в виде микротрещин и выкрашивания режущей кромки под действием циклических нагрузок. Постепенное накопление повреждений приводит к разрушению инструмента.

Этот вид износа характерен для прерывистого резания, например, при фрезеровании зубчатых колес или пазов. Для повышения стойкости к усталостному износу применяют фрезы с высокой ударной вязкостью и уменьшают вибрации в процессе обработки.

Диффузионный износ

Диффузионный износ связан с взаимной диффузией атомов материала фрезы и заготовки при высоких температурах резания. В зоне контакта происходит перемещение атомов из инструмента в стружку и наоборот, что приводит к изменению структуры режущей кромки и её ослаблению.

Этот вид износа особенно опасен при обработке жаропрочных сплавов и сталей. Для его минимизации применяют термостойкие покрытия и снижают температуру резания за счет оптимизации режимов.

Окислительный износ (химический)

Окислительный износ возникает из-за химического взаимодействия материала фрезы с кислородом или другими агрессивными средами при высоких температурах.

1. На поверхности инструмента образуются оксидные пленки.
2. Затем разрушаются под механической нагрузкой.

Этот процесс ускоряется при отсутствии СОЖ или при работе на высоких скоростях. Для защиты от окислительного износа используют инструментальные стали и твердые сплавы с высокой химической стойкостью.

Абразивный износ

Абразивный износ возникает вследствие механического воздействия твердых частиц обрабатываемого материала на режущую кромку. Частицы царапают поверхность фрезы, постепенно стачивая её. Этот вид износа характерен при работе с абразивными материалами:

• чугун;
• композиты;
• закаленные стали.

Интенсивность абразивного износа зависит от:

• твердости обрабатываемого материала;
• скорости резания;
• геометрии фрезы.

Для уменьшения абразивного износа применяют твердосплавные покрытия и оптимизируют подачу.

Термоударный износ

Термоударный износ возникает из-за резких перепадов температуры в зоне резания, приводящих к термическим напряжениям и микротрещинам. Он особенно опасен при работе с твердосплавными фрезами, которые чувствительны к тепловым ударам.

Термоударный износ усиливается при:

• использовании охлаждения с неравномерным подводом СОЖ;
• обработке материалов с высокой теплопроводностью.

Для снижения его влияния применяют постепенное охлаждение и выбирают оптимальные режимы резания.

Стойкость фрезы

Стойкость (T) - время работы фрезы до достижения критического износа, измеряемое в минутах. 

Период стойкости фрезы

Нормативный период стойкости (T₀) - рекомендуемое время работы до замены инструмента. Фактическая стойкость зависит от:

• Материала заготовки.
• Режимов резания.
• Типа фрезы и покрытия.
• Системы охлаждения.

Стойкость концевой и торцевой фрезы. Критерии износа

Формула Тейлора для расчета стойкости:

Vc · Tn = C

• Vc - скорость резания (м/мин).
• T - стойкость (мин).
• n - показатель стойкости (0.1-0.5 для твердых сплавов).
• C - константа (зависит от материала инструмента и заготовки).

Рекомендации по увеличению стойкости

• Оптимальные режимы резания (не превышать Vc · fz)
• Правильный подбор покрытий (TiAlN для стали, DLC для алюминия)
• Эффективное охлаждение (СОЖ или MQL)
• Своевременная заточка

Практические нормы стойкости

Важно отметить, что ниже приведены примерные значения!