W przypadku centrum obróbczego narzędzie jest narzędziem eksploatacyjnym, które podczas procesu obróbki ulegnie uszkodzeniu, zużyciu, wyszczerbieniu itp. Zjawiska te są nieuniknione, ale istnieją również możliwe do kontrolowania przyczyny, takie jak nienaukowe i nieregularne działanie oraz niewłaściwa konserwacja. Tylko poprzez znalezienie przyczyny źródłowej możemy lepiej rozwiązać problem.
01
Objawy złamania narzędzia
1) Wykruszenie krawędzi skrawającej
Gdy struktura materiału obrabianego, twardość i krawędź są nierówne, kąt natarcia jest zbyt duży, co skutkuje niską wytrzymałością krawędzi skrawającej, niewystarczającą sztywnością systemu procesu do generowania wibracji lub skrawanie przerywane, słaba jakość szlifowania, krawędź skrawająca jest podatna na odpryski, czyli w obszarze krawędzi pojawiają się małe odpryski, wyszczerbienia lub łuszczenie. Gdy tak się stanie, narzędzie straci część swojej zdolności skrawania, ale będzie nadal działać. W miarę kontynuowania cięcia uszkodzona część obszaru krawędzi może szybko się rozszerzać, powodując większe uszkodzenia.
zdjęcie
2) Odpryskiwanie krawędzi tnącej lub końcówki
Ten rodzaj uszkodzenia często występuje w ostrzejszych warunkach skrawania niż wykruszanie się krawędzi skrawającej lub jest dalszym rozwojem wykruszania. Wielkość i zakres wykruszenia są większe niż wykruszenia, przez co narzędzie całkowicie traci zdolność skrawania i musi przestać pracować. Odpryskiwanie końcówki jest często określane jako spadek punktu.
3) Ostrze lub nóż są złamane
Gdy warunki skrawania są bardzo trudne, ilość cięcia jest zbyt duża, występuje obciążenie udarowe, w ostrzu lub materiale narzędzia występują mikropęknięcia, w ostrzu występują naprężenia szczątkowe spowodowane spawaniem i ostrzeniem oraz czynniki takie jak nieostrożna obsługa może spowodować uszkodzenie ostrza lub narzędzia. zerwać. Po wystąpieniu tego rodzaju uszkodzenia narzędzie nie może być dalej używane, więc jest złomowane.
4) Warstwa wierzchnia ostrza złuszcza się
Do materiałów o dużej kruchości, takich jak twarde stopy o wysokiej zawartości TiC, ceramika, PCBN itp., z powodu defektów lub potencjalnych pęknięć w strukturze powierzchni lub naprężeń szczątkowych na powierzchni w wyniku spawania i ostrzenia podczas procesu cięcia łatwo jest oderwać warstwę wierzchnią, gdy nie jest ona wystarczająco stabilna lub gdy powierzchnia narzędzia jest poddawana zmiennym naprężeniom kontaktowym. Łuszczenie może wystąpić na powierzchni natarcia, a nóż na powierzchni bocznej. Peeling ma postać płatków, a obszar peelingu jest stosunkowo duży. Narzędzia powlekane są bardziej podatne na odpryskiwanie. Po lekkim oderwaniu ostrza może ono nadal działać, ale po silnym oderwaniu straci zdolność cięcia.
5) Odkształcenie plastyczne części tnących
Ze względu na małą wytrzymałość i małą twardość stali narzędziowej i szybkotnącej, w części tnącej mogą wystąpić odkształcenia plastyczne. Kiedy węglik spiekany działa bezpośrednio w wysokiej temperaturze iw stanie trójwymiarowego naprężenia ściskającego, będzie również wytwarzał płynięcie plastyczne na powierzchni, a nawet spowoduje odkształcenie plastyczne krawędzi skrawającej lub końcówki powodujące załamanie. Załamanie występuje zazwyczaj przy dużej ilości skrawania oraz podczas obróbki twardych materiałów. Moduł sprężystości węglika spiekanego na bazie TiC jest mniejszy niż w przypadku węglika spiekanego na bazie WC, więc odporność tego pierwszego na odkształcenia plastyczne jest przyspieszona lub szybko zanika. PCD i PCBN w zasadzie nie ulegają odkształceniom plastycznym.
6) Pękanie termiczne ostrza
Kiedy narzędzie jest poddawane zmiennym obciążeniom mechanicznym i termicznym, powierzchnia części tnącej nieuchronnie będzie generować zmienne naprężenia termiczne z powodu powtarzającego się rozszerzania i kurczenia termicznego, co spowoduje zmęczenie i pękanie ostrza. Na przykład, gdy frez z węglików spiekanych jest używany do frezowania z dużą prędkością, zęby frezu są stale poddawane okresowym uderzeniom i zmiennym naprężeniom termicznym, a na powierzchni natarcia powstają pęknięcia w kształcie grzebienia. Chociaż niektóre narzędzia nie mają oczywistego obciążenia przemiennego i naprężenia przemiennego, naprężenia termiczne będą również generowane z powodu niespójnej temperatury warstwy powierzchniowej i warstwy wewnętrznej. Ponadto w materiale narzędzia nieuchronnie występują defekty, więc ostrze może również pęknąć. Narzędzie może czasami pracować jeszcze przez pewien czas po utworzeniu pęknięcia, a czasem pęknięcie szybko się rozszerza i powoduje pęknięcie ostrza lub poważne łuszczenie się powierzchni ostrza.
02
Przyczyny zużycia narzędzia
1) Zużycie ścierne
W obrabianym materiale często znajdują się drobne cząstki o bardzo dużej twardości, które mogą rysować rowki na powierzchni narzędzia, co jest zużyciem ściernym. Zużycie ścierne występuje na wszystkich powierzchniach, najbardziej wyraźnie na powierzchni natarcia. Ponadto zużycie konopi może wystąpić przy różnych prędkościach skrawania, ale przy niskich prędkościach skrawania, ze względu na niską temperaturę skrawania, zużycie spowodowane innymi przyczynami nie jest oczywiste, więc głównym powodem jest zużycie ścierne. Ponadto im niższa twardość narzędzia, tym poważniejsze uszkodzenia ścierne.
2) Zużycie podczas spawania na zimno
Podczas cięcia występuje duży nacisk i silne tarcie między przedmiotem obrabianym, cięciem oraz przednią i tylną powierzchnią tnącą, co powoduje zgrzewanie na zimno. Ze względu na względny ruch między parami ciernymi, spawanie na zimno spowoduje pęknięcia i zostanie odebrane z jednej strony, co spowoduje zużycie podczas spawania na zimno. Zużycie podczas spawania na zimno jest na ogół poważne przy umiarkowanych prędkościach skrawania. Zgodnie z eksperymentami, kruche metale mają większą odporność na spawanie na zimno niż metale z tworzyw sztucznych; metale wielofazowe są mniejsze niż metale jednokierunkowe; związki metali mają mniejszą skłonność do spawania na zimno niż proste substancje; Pierwiastki z grupy B i żelazo w układzie okresowym pierwiastków chemicznych mają mniejszą skłonność do spawania na zimno. Spawanie na zimno jest poważniejsze, gdy stal szybkotnąca i węglik spiekany są cięte z małą prędkością.
3) Zużycie dyfuzyjne
Podczas skrawania w wysokiej temperaturze i kontaktu przedmiotu obrabianego z narzędziem pierwiastki chemiczne po obu stronach ulegają dyfuzji w stanie stałym, zmieniając strukturę składu narzędzia, powodując kruchość powierzchni narzędzia i pogarszając zużycie narzędzia. narzędzie. Zjawisko dyfuzji zawsze utrzymuje ciągłą dyfuzję obiektów o wysokim gradiencie głębokości do obiektów o niskim gradiencie głębokości.
Na przykład, gdy węglik spiekany ma temperaturę 800 stopni, kobalt w nim zawarty szybko dyfunduje do wiórów i przedmiotów obrabianych, a WC rozkłada się na wolfram i węgiel i dyfunduje do stali; gdy temperatura skrawania narzędzi PCD jest wyższa niż 800 stopni podczas cięcia materiałów stalowych i żelaznych W tym czasie atomy węgla w PCD zostaną przeniesione na powierzchnię przedmiotu obrabianego z dużą intensywnością dyfuzji, tworząc nowy stop, a powierzchnia narzędzia będzie grafityzowane. Dyfuzja kobaltu i wolframu jest stosunkowo poważna, a zdolność antydyfuzyjna tytanu, tantalu i niobu jest stosunkowo silna. Dlatego węglik spiekany YT ma lepszą odporność na zużycie. Podczas cięcia ceramiki i PCBN, gdy temperatura dochodzi do 1000 stopni -1300 stopni, zużycie dyfuzyjne nie jest znaczące. Ze względu na różne materiały przedmiotu obrabianego, wióra i narzędzia, podczas cięcia w obszarze styku zostanie wygenerowany potencjał termoelektryczny. Ten potencjał termoelektryczny może sprzyjać dyfuzji i przyspieszać zużycie narzędzia. Ten rodzaj zużycia dyfuzyjnego pod działaniem potencjału termoelektrycznego nazywa się „zużyciem termoelektrycznym”.
4) Zużycie oksydacyjne
Gdy temperatura wzrasta, powierzchnia narzędzia jest utleniana w celu wytworzenia bardziej miękkich tlenków, które są ocierane przez wióry, co nazywa się zużyciem oksydacyjnym. Na przykład: w temperaturze 700 stopni ~ 800 stopni tlen w powietrzu reaguje z kobaltem, węglikiem, węglikiem tytanu itp. w węgliku spiekanym, tworząc miękkie tlenki; w temperaturze 1000 stopni PCBN reaguje chemicznie z parą wodną.
03
Wzorce zużycia ostrza
1) Uszkodzenie czoła rake'a
Podczas cięcia tworzyw sztucznych z dużą prędkością część powierzchni natarcia, która znajduje się blisko siły skrawania, pod działaniem wiórów zużyje się do kształtu wklęsłego sierpa, dlatego też nazywa się to zużyciem kraterowym. We wczesnej fazie zużycia zwiększa się kąt natarcia narzędzia, co poprawia warunki skrawania oraz sprzyja zawijaniu się i łamaniu wiórów. Jednak gdy krater w kształcie półksiężyca dalej się zwiększa, wytrzymałość krawędzi tnącej jest znacznie osłabiona, co może ostatecznie spowodować jej pęknięcie. Sprawa. Podczas cięcia kruchych materiałów lub materiałów z tworzyw sztucznych przy niższych prędkościach skrawania i cieńszej grubości cięcia na ogół nie występuje zużycie kraterowe.
2) Zużycie końcówki narzędzia
Zużycie ostrza narzędzia to zużycie powierzchni przyłożenia łuku ostrza narzędzia oraz przylegającej bocznej powierzchni bocznej, będące kontynuacją zużycia górnej powierzchni przyłożenia narzędzia. Ze względu na złe warunki odprowadzania ciepła i skoncentrowane naprężenia w tym miejscu prędkość zużycia jest większa niż prędkość boku, a czasami na boku pomocniczym tworzy się szereg małych rowków o odległości równej wielkości posuwu, co nazywa się zużyciem rowka . Wynikają one głównie z utwardzonej warstwy i linii cięcia na obrabianej powierzchni. Podczas skrawania materiałów trudno skrawalnych z dużą tendencją do utwardzania się podczas obróbki najbardziej prawdopodobne jest zużycie rowków. Zużycie ostrza narzędzia ma największy wpływ na chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego i dokładność obróbki.
3) zużycie boczne
Podczas cięcia tworzyw sztucznych przy dużych grubościach, bok narzędzia może nie stykać się z przedmiotem obrabianym ze względu na obecność narostu na krawędzi. Ponadto zazwyczaj bok styka się z przedmiotem obrabianym, a na boku tworzy się strefa zużycia o kącie przyłożenia 0. Ogólnie, w połowie roboczej długości krawędzi skrawającej zużycie powierzchni przyłożenia jest stosunkowo równomierne, więc stopień zużycia powierzchni przyłożenia można mierzyć szerokością strefy zużycia powierzchni przyłożenia VB krawędzi skrawającej.
Ponieważ różne typy narzędzi prawie zawsze wykazują zużycie powierzchni przyłożenia w różnych warunkach skrawania, zwłaszcza przy skrawaniu materiałów kruchych lub tworzyw sztucznych o małej grubości skrawania, zużycie narzędzia dotyczy głównie powierzchni przyłożenia, a strefa zużycia Pomiar szerokości VB jest stosunkowo prosty, dlatego VB jest zwykle używany do wskazania stopnia zużycia narzędzia. Im większy VB, nie tylko zwiększy siłę skrawania i spowoduje wibracje skrawania, ale także wpłynie na zużycie łuku końcówki narzędzia, wpływając w ten sposób na dokładność obróbki i jakość powierzchni.
zdjęcie
04
Jak zapobiegać pękaniu noży
1) Zgodnie z charakterystyką przetwarzanych materiałów i części, rozsądnie wybierz rodzaje i gatunki materiałów narzędziowych. Zakładając pewną twardość i odporność na zużycie, konieczne jest zapewnienie, aby materiał narzędzia miał niezbędną ciągliwość.
2) Racjonalnie dobierać parametry geometryczne narzędzia. Regulując kąt przedni i tylny, główny i pomocniczy kąt odchylenia, kąty nachylenia ostrza itp., można zapewnić lepszą wytrzymałość krawędzi skrawającej i wierzchołka narzędzia. Szlifowanie ujemnej fazy na krawędzi skrawającej jest skutecznym sposobem zapobiegania wykruszaniu.
3) Zapewnij jakość spawania i ostrzenia oraz unikaj różnych wad spowodowanych złym spawaniem i ostrzeniem. Noże używane w kluczowym procesie powinny być zeszlifowane, aby poprawić jakość powierzchni i sprawdzić, czy nie ma pęknięć.
4) Rozsądnie wybierz wielkość cięcia, aby uniknąć nadmiernej siły skrawania i wysokiej temperatury skrawania, aby zapobiec uszkodzeniu narzędzia.
5) W miarę możliwości należy zapewnić lepszą sztywność układu procesowego i zredukować wibracje.
6) Wybierz prawidłową metodę działania i postaraj się, aby narzędzie nie wytrzymywało lub wytrzymywało nagłą zmianę obciążenia w jak największym stopniu.
05
Przyczyny i środki zaradcze wykruszania się narzędzi
1. Niewłaściwy dobór gatunku i specyfikacji ostrza, np. grubość ostrza jest zbyt cienka lub gatunek, który jest zbyt twardy i zbyt kruchy jest wybrany do obróbki zgrubnej.
Środki zaradcze: zwiększ grubość ostrza lub zainstaluj ostrze pionowo i wybierz gatunek o większej wytrzymałości na zginanie i udarności.
2. Niewłaściwy dobór parametrów geometrii narzędzia (np. zbyt duże kąty przednie i tylne itp.).
Środki zaradcze:
Możesz zacząć przeprojektowywać narzędzie od następujących aspektów.
1) Odpowiednio zmniejsz kąty z przodu iz tyłu.
2) Użyj większego ujemnego nachylenia krawędzi.
3) Zmniejsz kąt przystawienia.
4) Użyj większego ujemnego fazowania lub łuku krawędziowego.
5) Szlifowanie przejściowej krawędzi skrawającej w celu wzmocnienia końcówki.
3) Proces spawania ostrza jest nieprawidłowy, co skutkuje nadmiernymi naprężeniami spawalniczymi lub pęknięciami spawalniczymi.
Środki zaradcze:
1) Unikaj przyjmowania trójstronnej zamkniętej struktury rowków ostrza.
2) Prawidłowy dobór lutu.
3) Unikaj spawania płomieniem acetylenowo-tlenowym i utrzymuj ciepło po spawaniu, aby wyeliminować naprężenia wewnętrzne.
4) W miarę możliwości używaj mechanicznej konstrukcji zaciskowej
4. Niewłaściwa metoda ostrzenia spowoduje naprężenia szlifierskie i pęknięcia szlifierskie; po naostrzeniu frezu PCBN wibracja zębów skrawających jest zbyt duża, co powoduje zbyt duże obciążenie poszczególnych zębów skrawających, a także spowoduje skrawanie.
Środki zaradcze:
1) Szlifowanie za pomocą ściernicy przerywanej lub ściernicy diamentowej.
2) Wybierz bardziej miękką ściernicę i często ubieraj się tak, aby ściernica była ostra.
3) Zwróć uwagę na jakość ostrzenia i ściśle kontroluj wibracje zębów frezu.
5. Wybór ilości cięcia jest nieuzasadniony. Jeśli ilość jest zbyt duża, obrabiarka będzie nudna; przy cięciu przerywanym prędkość skrawania jest zbyt wysoka, posuw zbyt duży, a gdy naddatek półfabrykatu jest nierówny, głębokość skrawania jest zbyt mała; cięcie stali wysokomanganowej W przypadku materiałów o dużej tendencji do utwardzania się posuw jest zbyt mały.
Środek zaradczy: ponownie wybierz wielkość cięcia.
6. Przyczyny konstrukcyjne, takie jak dolna powierzchnia rowka mechanicznego narzędzia mocującego jest nierówna lub ostrze wystaje zbyt długo.
Środki zaradcze:
1) Przytnij dolną powierzchnię lamelki.
2) Rozsądnie ustaw pozycję dyszy cieczy chłodząco-smarującej.
3) Utwardzony trzon dodaje uszczelkę z węglików spiekanych pod ostrzem.
7. Nadmierne zużycie narzędzia.
Środki zaradcze: Zmień narzędzie lub wymień krawędź tnącą na czas.
8. Niewystarczające natężenie przepływu chłodziwa lub niewłaściwa metoda napełniania spowoduje nagłe przegrzanie i pęknięcie ostrza.
Środki zaradcze:
1) Zwiększ prędkość przepływu chłodziwa.
2) Rozsądnie ustaw pozycję dyszy cieczy chłodząco-smarującej.
3) Użyj skutecznych metod chłodzenia, takich jak chłodzenie natryskowe, aby poprawić efekt chłodzenia.
4) Zastosuj szybkie cięcie, aby zmniejszyć wpływ na ostrze.
9. Narzędzie jest nieprawidłowo zainstalowane, na przykład: narzędzie tnące jest zainstalowane zbyt wysoko lub zbyt nisko; frez końcowy przyjmuje asymetryczne frezowanie w dół itp.
Środek zaradczy: Ponownie zainstaluj narzędzie.
10. Sztywność systemu technologicznego jest zbyt słaba, co powoduje nadmierne wibracje skrawania.
Środki zaradcze:
1) Zwiększ pomocnicze wsparcie przedmiotu obrabianego, aby poprawić sztywność mocowania przedmiotu obrabianego.
2) Zmniejsz długość wysięgu narzędzia.
3) Odpowiednio zmniejsz kąt oparcia narzędzia.
4) Zastosuj inne środki tłumiące.
11. Niezamierzone działanie, takie jak: gdy narzędzie wcina się ze środka przedmiotu obrabianego, działanie jest zbyt gwałtowne; zanim narzędzie zostanie cofnięte, natychmiast zatrzymaj się.
Środki zaradcze: Zwróć uwagę na sposób działania.
06
Przyczyny, charakterystyka i sposoby zwalczania narostu na krawędzi
1. Przyczyny
W części blisko krawędzi skrawającej, w obszarze styku narzędzia z wiórem, ze względu na dużą siłę docisku, leżący pod spodem metal wióra jest osadzony w mikroskopijnych nierównych szczytach i dolinach na powierzchni natarcia, tworząc prawdziwą metalową -metalowy styk bez przerw i powodujący sklejanie. , ta część obszaru styku noża z wiórem nazywana jest obszarem łączenia. W strefie wiązania na powierzchni natarcia na dnie wióra osadza się cienka warstwa materiału metalowego. Materiał metalowy tej części wióra uległ znacznemu odkształceniu i zostanie wzmocniony przy odpowiedniej temperaturze skrawania. Przy ciągłym przepływie wiórów, pod naporem strumienia kolejnego skrawania, ta warstwa zastoju materiału ześlizgnie się względem górnej warstwy wiórów i odejdzie, stając się podstawą narostu krawędzi. Następnie utworzy się na nim druga warstwa stojącego materiału skrawającego, a to ciągłe nawarstwianie utworzy narost na krawędzi.
2. Charakterystyka i wpływ na proces skrawania
1) Twardość jest 1,5~2,{4}} razy większa niż twardość materiału obrabianego. Może zastąpić powierzchnię natarcia do cięcia i ma wpływ na ochronę krawędzi skrawającej i zmniejszenie zużycia powierzchni natarcia. Jednakże, gdy narost odpadnie z krawędzi, zanieczyszczenia przepływają przez obszar styku narzędzia z przedmiotem obrabianym. Powoduje zużycie powierzchni bocznej narzędzia.
2) Po uformowaniu narostu znacznie zwiększa się roboczy kąt natarcia narzędzia, co pozytywnie wpływa na zmniejszenie deformacji wióra i siły skrawania.
3) Ponieważ narost wystaje poza krawędź skrawającą, rzeczywista głębokość skrawania wzrasta, co wpływa na dokładność wymiarową przedmiotu obrabianego.
4) Narost na krawędzi spowoduje zjawisko „bruzdowania” na powierzchni przedmiotu obrabianego, co wpłynie na chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego.
5) Fragmenty narostu będą sklejać się lub osadzać w powierzchni przedmiotu obrabianego, tworząc twarde miejsca, które będą miały wpływ na jakość obrabianej powierzchni przedmiotu obrabianego.
Z powyższej analizy wynika, że narost na krawędzi nie nadaje się do cięcia, aw szczególności do wykańczania.
3. Środki kontroli
Powstawaniu narostu na krawędzi można uniknąć, nie sklejając lub nie odkształcając i wzmacniając dolny materiał wióra i powierzchnię natarcia. Na ten dzień można podjąć następujące działania.
1) Zmniejsz chropowatość powierzchni natarcia.
2) Zwiększ kąt natarcia narzędzia.
3) Zmniejsz grubość cięcia.
4) Stosować cięcie z małą prędkością lub cięcie z dużą prędkością, aby uniknąć prędkości cięcia, przy której łatwo powstaje narost.
5) Przeprowadź odpowiednią obróbkę cieplną materiału obrabianego, aby zwiększyć jego twardość i zmniejszyć plastyczność.
6) Używaj płynu chłodząco-smarującego o dobrych właściwościach antyadhezyjnych (takich jak płyn chłodząco-smarujący do ekstremalnych ciśnień, zawierający siarkę i chlor).
