содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

ПОЧЕМУ ОБРАЗУЕТСЯ НАРОСТ НА РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА

Ученые давно установили, что все окружающие нас предметы только кажутся, сплошными.

рис. 11. Нарост режет металл, увеличивает передний угол и предохраняет режущую кромку от износа:
Т — передний угол резца; Т1 — действительный передний угол, образуемый наростом.
 

На самом деле они состоят из огромного количества мельчайших частиц — молекул. Молекулы нельзя увидеть даже в самый сильный современный микроскоп. В одном кубическом миллиметре воздуха содержится 27 000 000 000 000 000 молекул. Настолько они малы!

Молекулы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Вместе с тем они действуют друг на друга: притягиваются и отталкиваются. В твердых телах взаимодействие молекул столь сильно, что они удерживаются в определенных положениях относительно друг друга и могут только колебаться около этих положений. В твердых телах молекулярные связи можно представить себе для наглядности в виде мельчайших «пружинок». При колебании молекул эти «пружинки» как бы растягиваются и сжимаются, но не разрываются (фиг. 12).

 

рис. 12. Схема взаимодействия молекул стружки, нароста
и резца.

Когда соприкасаются два предмета (в нашем случае стружка и передняя поверхность инструмента), молекулы, расположенные на каждой из поверхностей, действуют не только друг на друга, но и на молекулы соседней поверхности. Возникает сила сцепления между соприкасающимися поверхностями.

В Академии наук СССР был проделан такой опыт. Два металлических образца прижимались друг к другу струбцинами, в таком виде подвергались безокислитель-ному нагреву в вакууме (в безвоздушном пространстве), и через сравнительно небольшой отрезок времени они настолько прочно соединялись друг с другом, что разъединить их никак не удавалось, а линия раздела между ними не была обнаружена даже под микроскопом при большом увеличении.

Обычно эту силу молекулярного сцепления соприкасающихся поверхностей мы не замечаем. Объясняется это двумя причинами. Во-первых, все металлические поверхности в действительности не бывают абсолютно чистыми. Они всегда покрыты тончайшими пленками окислов. Эти пленки окислов препятствуют взаимодействию молекул, расположенных на поверхностях двух соприкасающихся металлических тел. Вторая причина * состоит в том, что поверхности даже самых гладких (предметов оказываются в сущности вовсе не гладкими, а шероховатыми. Эти шероховатости (неровности) можно даже увидеть в лупу или микроскоп. Высота этих неровностей гораздо больше тех расстояний, на которых еще могут действовать друг на друга молекулы. Поэтому при соприкосновении двух шероховатых поверхностей взаимно притягиваться может только небольшое количество молекул, расположенных на вершинах неровностей. Вот почему сила молекулярного сцепления двух соприкасающихся поверхностей незаметна. Но при достаточно гладких поверхностях сила молекулярного сцепления соприкасающихся тел становится заметной и может быть сравнительно большой даже при наличии тонкой пленки окислов на соприкасающихся поверхностях.

Вам, очевидно, известны так называемые контрольные плитки. Высота неровностей на их поверхности не превышает одной десятой доли микрона. Эти плитки имеют необыкновенное свойство — способность притираться. Проведенные одна по другой, они как бы склеиваются. И это действительно так, хотя никакого клея между ними нет. Вместо клея плитки удерживаются вместе силами молекулярного сцепления.

Хорошие плитки притираются так плотно, что их иногда нельзя разорвать силои в несколько десятков килограммов (фиг. 13).

Такое же явление слипания наблюдается между стружкой и передней поверхностью инструмента, хотя шероховатость на их ^поверхности значительно больше, чем на поверхностях контрольных плиток. Давление стружки на передней поверхности достигает 25 000 кг/см2. Это давление настолько велико, что, например, в цилиндре самого мощного пресса и даже в стволе орудия оно меньше. При таком огромном давлении пластический металл стружки заполняет все неровности на передней поверхности инструмента. Получается очень плотный контакт между стружкой и передней «поверхностью — более плотный, чем между контрольными плитками. Поверхность стружки в момент ее соприкосновения с передней поверхностью инструмента еще не успевает покрыться пленками окислов. А пленки окислов, имеющиеся на передней поверхности инструмента, мгновенно стираются быстро движущейся стружкой. Таким образом, при резании пластичных металлов имеются все условия, необходимые для прочного схватывания частиц металла стружки с передней поверхностью инструмента: огромное давление, отсутствие окисных пленок на соприкасающихся поверхностях и большая площадь контакта соприкасающихся поверхностей. Поэтому и возникает большая сила молекулярного сцепления. Происходит как бы слипание двух металлов — стружки и резца.

Подобное явление наблюдается не только на передней поверхности инструмента. При определенных условиях резания налипание частиц обрабатываемого металла происходит на главных задних поверхностях, на задних вспомогательных и других поверхностях инструмента, соприкасающихся с обрабатываемым металлом. Если этот металл очень пластичен, то налипание его частиц можно наблюдать, например, при сверлении — на поверхности направляющих ленточек, при протягивании шпоночных пазов — на боковой поверхности зубьев, при работе метчиками — на боковой поверхности профиля резьбы.

Нарост на передней поверхности инструмента — всего лишь частный случай слипания двух металлов при взаимном их трении.

Налипание частиц обрабатываемого металла на поверхности инструмента происходит не только при резании. Например, при волочении пластичных металлов частицы обрабатываемого металла налипают на поверхности отверстия глазка (волоки). На передней поверхности металлорежущего инструмента условия для развития этого явления более благоприятны, и поэтому нарост образуется очень часто.

Слипание стружки с передней поверхностью и сопротивление ее поверхностей движению стружки составляют силу трения. Эта сила препятствует движению стружки. При некоторых условиях резания она может быть больше силы сцепления между частицами стружки. В таких случаях часть стружки отрывается от всей ее массы и задерживается или, как говорят, застаивается на передней поверхности инструмента. Под влиянием огромного давления, вызванного силой резания, она спрессовывается в очень плотный комок, или нарост. Таким образом, нарост есть часть стружки, задержанная силой трения на передней поверхности инструмента.

Чтобы предотвратить образование нароста, передовые рабочие полируют передние и задние поверхности инструмента и применяют специальные составы смазывающих жидкостей. Это резко снижает силу трения, и нарост не появляется.