Острота и режущая способность

[oldTor]

Часто сталкиваюсь с ситуацией, когда понятия остроты и режущей способности инструмента путают, в результате чего возникает непонимание некоторых взаимосвязей в процессе обслуживания и создания режущего инструмента. В частности это, сподвигло написать небольшую статью:

Острота и режущая способность инструмента.

Что такое острота режущего инструмента: в первую и основную очередь это геометрическое понятие. Это углы под которыми сходятся поверхности, образующие непосредственно режущую кромку (а не спуски, не обдирочные фаски и не что-то ещё), и данные о радиусе или диаметре скругления режущей кромки. Всё. Ни сведения инструмента, ни шероховатости спусков, ни шероховатости РК, ни шероховатости фасок – ничего – чисто геометрия режущей кромки и поверхностей её образующих непосредственно рядом с ней.
Причём диаметр скругления, как измеряемая величина, способная дать информацию об остроте режущей кромки – предпочтительнее радиуса, в силу того, что преимущественно мы сталкиваемся с резом анизотропных материалов, что подробно описано в книге:
Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. Резник Н.Е. Машиностроение, 1975. (https://www.zat24.com/2016/08/teoriya-r ... d635055257 ).
В силу этого, износ лезвия в зоне РК по разным поверхностям, образующим кромку – обычно отличается, поэтому и более точным определением реальной геометрической остроты режущей кромки, особенно уже подвергшейся разной степени износа, является именно диаметр, а не радиус скругления.

Вышеуказанная книга подробно рассматривает множество аспектов резания и подразделяет его определённым образом. Однако, несмотря на то, что в книге не раз указывается на важность влияния _фасок_ или их отсутствия (резание струной) на резание, отсутствует подробный разбор влияния их шероховатости, как шероховатости РК и её характера на процесс резания. Ранее меня это удивляло, но потом я удивляться перестал, приняв за данность, что острота режущего инструмента и режущая способность его – разные вещи. Такие же разные, как резкость и разрешающая способность в оптике.
Практически вся техническая литература, разбирающая процесс резания и остроту, под последней подразумевает именно геометрическую составляющую. Отметая на этом этапе всё остальное.
При том, режущая способность уже характеризуется более широким комплексом свойств, в который острота лезвия входит.
Это острота, угол заточки, шероховатость РК, шероховатость фасок, её образующих, и фасок предыдущих (при использовании ступенчатой заточки), их углы, общая геометрия инструмента, а также углы резания (в т.ч. диапазон и предельные значения заднего угла резания при резе некоторым инструментом), сочетание всего этого с параметрами разрезаемого материала и условиями резания.

За саму по себе остроту принимается исключительно геометрическая составляющая – угол заточки и диаметр скругления РК. При знании этих параметров мы можем говорить в какой-то степени и об имеющейся режущей способности, но безотносительно новых вводных мы можем назвать её лишь потенциальной.
А вот фактическая режущая способность уже будет определяться соотношением остроты и прочих параметров режущего инструмента с параметрами разрезаемого материала вкупе с режимами его резания – направление/подача, усилие, скорость и пр.

Т.е. потенциал режущей способности в части только остроты, у нас будет реализован лишь в случае совпадения с прочими параметрами режущей способности, в т.ч. с материалом и условиями резания. Без этого – потенциал будет не реализован, и мы останемся недовольны работой инструмента, имей он любую степень остроты.
Это как с абразивами – мы знаем потенциал разных типов абразивов, но поставив их в невыгодные для конкретной задачи условия (не подходящая связка, скорость, СОЖ/ПАВ или её отсутствие, обрабатываемая группа сталей, этап обработки) = их потенциал реализован не будет. Хотя он никуда не денется. Повторю о параллели с оптикой – потенциальная разрешающая способность объектива не будет реализована, т.е. не станет фактической, без соответствующей настройки освещения, подготовки и позиционирования объекта наблюдения и пр. Дурак станет ругать объектив, а умный задаст себе вопрос: «что я сделал не так, что объектив не может дать желаемый результат». Так же и с остротой и режущей способностью и абразивов, и клинков.

Или можно вспомнить ситуацию с порезом бумагой - у кромки листа офисной бумаги толщина около 110мкм.+- Он – тупой. Именно поэтому мы режемся им не каждый раз, когда имеем дело с бумагой. Но иногда всё-таки режемся. В тех случаях, когда совпадает несколько факторов: например, в какую-то единицу времени лист натягивается - либо от того, что мы его тянем, или он изогнулся, что обеспечило ему даже при его толщине, достаточную жёсткую упругость, в данный момент превысившую способность кожи на руке смять его. Плюс, возможно, ещё и «удачная» подача – не прямо под 90 градусов, а тем или иным краем – т.е. когда условной «кромкой» выступает не срез листа, а то или иное ребро между плоскостью листа и его краем.
При том, хотя порез бумагой часто приписывают характеру «зубастых» волокон, из которых она состоит, при попытке специально бумагой порезаться, обнаружим, что без сообщения массе соединённых между собой волокон той самой жёсткой упругости в единицу времени, по нагрузке способной превысить нагрузку, оказываемую нашей кожей на бумагу – мы не порежемся. Т.е. тут хороший пример того, когда откровенный недостаток остроты, при определённых условиях не мешает листу бумаги иметь достаточную режущую способность, чтобы сделать разрез.
Очень рекомендую подробно изучить эту книгу о теории резания. Там можно почерпнуть много полезного в т.ч. и в ряду описания экспериментов и замеров – по крайней мере усвоить, на какие параметры исследователи обращали наиболее пристальное внимание, и к каким стоит присмотреться. Так как хотя книга и называется «Теория резания», в ней пресловутая теория идёт рука об руку с практикой, экспериментами, измерениями. Т.е. так, как это и должно быть = одно без другого бессильно.

В промышленности о шероховатости и её влиянии на работу ножей и резцов говорят в основном в ракурсе повышения стойкости инструмента и/или чистоты резания – о достаточной и необходимой. На первом месте экономический фактор. Но по факту-то, компромиссы в этом аспекте в промышленной, машинной резке, мало чем отличаются от выбора живым человеком для себя наиболее комфортной и приятной в резе шероховатости при одной и той же остроте РК, или в случаях, когда определённая шероховатость и её характер способны компенсировать какое-то время недостаток остроты.

Просто в ручной работе мы чаще готовы жертвовать разными вещами в зависимости от наших предпочтений- остротой и стойкостью ради экономии времени, временем ради ощущения от классного реза или его безупречной чистоты или лёгкости или ещё чего-либо. Т.е. у нас, как у пользователей ручного режущего инструмента, выбор компромиссов (или наоборот, «бескомпромиссного стремления к какому-либо результату) шире, так как мы часто можем пренебречь экономическим аспектом ради удовлетворения от работы инструментом – как от процесса, так и от результата.

Для практической же реализации этих компромиссов или «бескомпромиссных» целей, принципиально важно понимать, как с проблемой обращаться. А для этого, как говорится, «надо одну большую проблему разделить на множество маленьких, каждая из которых может быть относительно несложно решена». И первым шагом для этого разделения большой проблемы на части, является чёткое понимание ключевых свойств режущего инструмента, которые, чтобы их понимать и обеспечивать, нужно сначала в определённой мере обособить и разделить. Начав как раз с понятий остроты, потенциальной режущей способности и режущей способности фактической. Т.е. решать вопрос создания оптимальной для себя подготовки, а то и создания режущего инструмента – последовательно и разумно.