Во время обработки металла инструмент деформирует заготовку, пока материал не начнет отделяться в виде стружки. Процесс деформации требует существенных усилий, и инструмент подвергается мощным механическим, температ урным, химическим и трибологическим воздействиям. Такие нагрузки могут со временем привести к ухудшению свойств инструмента, его износу и выходу из строя. Следовательно процесс обработки должен быть основан на балансе усилий, затрачиваемых на снятие материала, и способности инструмента выдерживать нагрузки, сохраняя надежность. Правильное понимание и применение режимов резания, геометрии, инс трументальных материалов и других факторов обеспечивает производительную и экономичную обработку. При токарной обработке на инструмент воздействует статическая механическая нагрузка, а при фрезеровании — динамическая нагрузка, значение которой постоянно увеличивается и уменьшается. Этот анализ будет посвящен режимам резания и геометрии инструмента, применяемым при токарной обработке.
Существует четыре основных вида нагрузок, которым подвергается режущий инструмент: механические, температурные, химические и трибологические.
Механическое воздействие приводит к быстрому износу инструмента и его выходу из строя. При прерывистом резании (переменный припуск, литейные раковины и включения) возникают ударные нагрузки, в результате которых инструмент выкрашивается или ломается.
Тепло, выделяемое при деформации материала заготовки, является причиной температурных нагрузок. Под воздействием температуры 800–900 °C инструмент может деформироваться и затупиться (рис. 1). Совместное воздействие температурных и механических нагрузок также провоцирует химические реакции между материалом режущего инструмента и материалом заготовки, становясь причиной таких видов износа, как диффузия или лункообразование.
При трении инструмента и заготовки возникают трибологические нагрузки, которые приводят к абразивному износу и эрозии. Трибология занимается исследованием поверхностей, взаимодействующих друг с другом, чтобы определить степень их взаимной деформации при определенных температурах и давлении.