Износ режущего инструмента: боковой, лунный и вершинный износ

Износ режущего инструмента: механизмы и основные формы

Износ инструмента — неизбежное явление при металлорезе. Отказ инструмента происходит по трём сценариям:

1. Лом от избыточных нагрузок/ударов
2. Пластическая деформация или химическое изменение материала резака
3. Постепенный износ: боковой (фланец), лунный (кратер), вершинный (нос)

Первые два вида критичны — их исключают правильным выбором режимов и запасом прочности. Постепенный износ можно только замедлить.

Механизмы износа

1. Абразивный износ

Твёрдые частицы в стружке (после отвердевания) работают как абразив, сдирая материал резака.

2. Адгезионный (присоедательный) износ

Горячая стружка скользит по передней поверхности, происходит микросварка и срыв частиц резака. Усиливается высоким трением и температурой.

3. Диффузионный износ

При высоких температурах атомы твёрдого материала (стружка) диффундируют в более мягкий резак.

4. Окислительный износ

Кислород воздуха реагирует с горячей поверхностью резака, образуя оксиды, которые сдираются стружкой.

5. Химическое разложение

При высоких t° и давлении меняется химический состав резака, падает твёрдость.

Основные формы постепенного износа

Боковой, лунный и вершинный износ

1. Боковой износ (Flank Wear)

Износ задней поверхности резака (фланца) за счёт абразивного действия наростов, микротвёрдых включений. Преобладает на низких скоростях резания. Критерий затупления — ширина износа VB.

2. Лунный износ (Crater Wear)

Ямка на передней поверхности на некотором расстоянии от режущей кромки. Характерен для вязких материалов (сталь) на высоких скоростях. Причина — абразив + диффузия. Преобладает на высоких скоростях.

3. Вершинный износ (Nose Wear)

Износ вершины резака (переход фланца в переднюю поверхность). Комбинация бокового и лунного износа. Критичен, так как вершина определяет геометрию штриха и чистоту поверхности.

Способы уменьшения износа

• Эффективное охлаждение и смазка (СОЖ) — снижение трения и температуры
• Инструмент из твёрдых сплавов с высокой устойчивостью к абразию, адгезии, диффузии (твердые сплавы, керамика, CBN, ПКВ)
• Оптимизация режимов резания (скорость, подача, глубина)
• Геометрия резака: увеличение переднего угла, радиуса вершины

Контроль износа и своевременная замена/переточка инструмента — залог стабильного качества обработки.