Оптимальные режимы резания металла при работе с изношенным инструментом

При заметном снижении режущих характеристик резца приходится снижать скорость перемещения по сравнению с рекомендованными для новых кромок. При этом выбирается предельное значение, при котором кромка ещё сохраняет способность к снятию стружки без перегрева.

Для углеродистой стали при износе твердосплавного резца величина скорости снижается до 30–40 м/мин при точении и 15–20 м/мин при фрезеровке. С переходом на сплавы с включениями хрома или никеля параметры сокращаются вдвое.

Если визуально кромка потеряла геометрию, стоит ориентироваться не только на скорость, но и на подачу. Снижение подачи позволяет избежать чрезмерной силы резания, которая может привести к вибрациям и биениям.

Для токарных работ при выработке вершины рекомендуется устанавливать подачу на уровне 0,08–0,12 мм/об. При обработке бронзы — до 0,06 мм/об. Это особенно оправдано при обточке деталей с переменным сечением или тонкостенных цилиндров.

Глубину съема также корректируют. Чем сильнее износ режущей части, тем выше риск задиров и перегрева материала. Для устойчивости процесса глубина резания при точении с потерей формы кромки ограничивается 0,5–1,2 мм.

При фрезеровании алюминия с повреждённой торцевой кромкой фрезы не следует превышать глубину 1,5 мм, особенно при обработке плоскостей с переходами.

Характерной особенностью работы с потерявшим остроту инструментом является необходимость усиленного охлаждения. Применение эмульсий или масляных жидкостей при этом не должно ограничиваться точечным нанесением.

Обильная подача СОЖ снижает температуру зоны контакта и препятствует дополнительному оплавлению. Для точения рекомендуется применять подачу 5–7 л/мин, при фрезеровании — до 10 л/мин на каждую зону резания.

Если необходимо сохранить производительность при изношенных элементах, допускается переход на черновую стратегию с многократным проходом. При этом снимается минимальный припуск за каждый проход — не более 0,3 мм по глубине. Такая стратегия особенно эффективна при растачивании и получистовой токарной обработке.

При шлифовании снижение характеристик абразива требует корректировки подачи и скорости круга. Для точного значения ориентируются на диаметр и зернистость. Так, при зерне 60 и износе по 1 мм от первоначального диаметра скорость круга снижается на 25%.

Подача в зону шлифования снижается до 0,02 мм/об для деталей диаметром до 50 мм. При увеличении диаметра допустим переход к 0,03–0,04 мм/об, но не более.

При сверлении и потере геометрии режущих граней необходимо обязательно снизить осевую нагрузку. При диаметре сверла 12 мм на углеродистом прокате величина подачи не должна превышать 0,05 мм/об.

Скорость в этом случае устанавливается не выше 15 м/мин, независимо от марки стали. Для нержавеющих марок — не более 8 м/мин. При этом рационально использовать ступенчатое сверление или предварительный зенкер.

Обработка чугуна при выработке пластин требует особого подхода. Из-за склонности материала к образованию короткой и твёрдой стружки, при отсутствии острого угла атаки на режущей кромке резко возрастает вероятность отрыва граней.

Здесь оправдано снижение не только скорости, но и силы подачи. Так, при точении ВЧ50 и выработке пластины на 1 мм подача устанавливается в пределах 0,1 мм/об, глубина не выше 0,7 мм, а скорость — 20 м/мин.

Фрезы с износом зубьев при работе по медным сплавам быстро перегреваются. Чтобы избежать перегрева, применяют послойное снятие до 0,4 мм за проход, с уменьшением частоты вращения на 40% от номинала. При этом общий припуск снимается в 4–5 этапов, обеспечивая равномерное охлаждение зоны резания.

Если фреза потеряла центральную режущую часть, следует исключить осевое врезание. Вместо этого рационально выполнять вход под углом или использовать спиральную траекторию с плавным углом наклона не более 3°. Это особенно эффективно при карманной обработке.

Выработка режущей части при работе с высоколегированными сталями требует точного контроля усилий. Для предотвращения сколов и перегрева подача ограничивается до 0,04 мм/об, скорость — до 12 м/мин. Применение минимального количества смазки (система MQL) даёт стабильный результат только при хорошо отрегулированной подаче воздуха и правильном угле сопла.

При фрезеровании на изношенном торце торцевой фрезы увеличивается тенденция к вибрациям. Устойчивость процесса можно повысить изменением числа зубьев, задействованных в обработке. При фрезеровке с шагом 4 мм и диаметре 80 мм желательно использовать не более 3 активных зубьев одновременно.

На горизонтально-фрезерных станках, где нет возможности автоматической компенсации отклонений, рекомендуется переходить на чередование глубины проходов — через один уменьшать значение на 20%. Это даёт равномерный износ и минимизирует риск перегрева одной зоны.

Если задняя поверхность резца перегрета и образовалась нагарная корка, необходимо полностью исключить резание с постоянным контактом по всей длине. Применяется точечное врезание с прогоном по касательной траектории. При фрезеровании применяют метод диагональной подачи с шагом до 0,2 мм.

Выработка инструмента требует строгого ограничения давления при врезании. Так, при обтачивании заготовок из конструкционной стали диаметром 60 мм и длиной 200 мм давление не должно превышать 1200 Н. Превышение значения ведёт к нестабильности хода и ускоренному разрушению кромки.

В случае с точением нержавеющих заготовок на автоматах продольного типа при износе резца применяется чередование подачи: в первом проходе — 0,06 мм/об, во втором — 0,03 мм/об. Это позволяет добиться равномерного распределения нагрузки по всей длине реза.

Иногда восстановление формы торца затупившегося инструмента вручную даёт кратковременное улучшение качества. Однако при шлифовке необходимо сохранять заводской угол в пределах 8–12° для углеродистых сталей и 6–10° для сплавов на основе меди. Нарушение геометрии приводит к резкому падению стойкости.

Обработка алюминия при выработке фрезы требует перехода на радиальное черновое фрезерование с глубиной до 0,3 мм и подачей до 600 мм/мин. При этом частота вращения ограничивается значением не выше 4500 об/мин.

В условиях небольшого цеха с ограниченным количеством сменных вставок рационально использовать обратную последовательность черновой и получистовой обработки. Сначала удаляется минимальный слой при повышенном числе оборотов, затем окончательная форма обрабатывается на низких скоростях.