Для обробного центру інструмент є витратним інструментом, який під час обробки буде пошкоджений, зношений, сколений тощо. Ці явища неминучі, але існують також контрольовані причини, такі як ненаукова та нерегулярна експлуатація та неналежне технічне обслуговування. Тільки знайшовши першопричину, ми зможемо краще вирішити проблему.
01
Симптоми поломки інструменту
1) Скол ріжучої кромки
Коли структура матеріалу заготовки, твердість і запас нерівномірні, передній кут занадто великий, що призводить до низької міцності ріжучої кромки, недостатньої жорсткості технологічної системи для створення вібрації або переривчастого різання, поганої якості шліфування, ріжуча кромка схильна до відколів, тобто невеликі відколи, зазубрини або відшарування з’являються в області краю. Коли це станеться, інструмент втратить частину своєї ріжучої здатності, але продовжить працювати. Коли різання триває, пошкоджена частина краю може швидко розширюватися, що призведе до більшого пошкодження.
2) Скол ріжучої кромки або кінчика
Цей тип пошкодження часто виникає за більш жорстких умов різання, ніж сколювання ріжучої кромки, або є подальшим розвитком сколів. Розмір і обсяг відколу є більшими, ніж відкол, тому інструмент повністю втрачає ріжучу здатність і повинен припинити роботу. Відколювання наконечника часто називають точковим падінням.
3) Лезо або ніж зламано
Коли умови різання надзвичайно суворі, обсяг різання занадто великий, існує ударне навантаження, є мікротріщини в лезі або матеріалі інструменту, є залишкова напруга в лезі через зварювання та заточування, а також такі фактори, як необережне використання може пошкодити лезо або інструмент. розірвати відносини. Після виникнення такої форми пошкодження інструмент не можна далі використовувати, тому його здають на металобрухт.
4) Поверхневий шар леза відшаровується
Для матеріалів з високою крихкістю, таких як тверді сплави з високим вмістом TiC, кераміка, PCBN тощо, через дефекти або потенційні тріщини в структурі поверхні або залишкове напруження на поверхні внаслідок зварювання та заточування під час процесу різання Це легко відшаровується поверхневий шар, якщо він недостатньо стабільний або поверхня інструменту піддається змінним контактним навантаженням. Лущення може виникнути на передній поверхні, а ніж може виникнути на бічній поверхні. Лущення має форму пластівців, площа лущення відносно велика. Інструменти з покриттям частіше відшаровуються. Після того, як лезо трохи відшаровано, воно може продовжувати працювати, але після сильного відшарування воно втратить свою ріжучу здатність.
5) Пластичне деформування ріжучих деталей
Через низьку міцність і низьку твердість інструментальної та швидкорізальної сталі можлива пластична деформація ріжучої частини. Коли цементований карбід працює безпосередньо при високій температурі та в стані тривимірної напруги стиску, він також вироблятиме пластичну течію на поверхні та навіть спричинить пластичну деформацію ріжучої кромки або наконечника, що спричинить колапс. Згортання зазвичай відбувається при великій кількості різання та при обробці твердих матеріалів. Модуль пружності цементованого карбіду на основі TiC менший, ніж у цементованого карбіду на основі WC, тому здатність першого протистояти пластичній деформації прискорюється або він швидко руйнується. PCD і PCBN в основному не піддаються пластичній деформації.
6) Термічне розтріскування леза
Коли інструмент піддається змінним механічним і термічним навантаженням, поверхня ріжучої частини неминуче буде створювати змінну термічну напругу внаслідок повторюваного теплового розширення та звуження, що призведе до втоми та розтріскування леза. Наприклад, коли фреза з твердого сплаву використовується для високошвидкісного фрезерування, зуби фрези постійно піддаються періодичному удару та змінному тепловому навантаженню, і на передній поверхні утворюються гребінчасті тріщини. Незважаючи на те, що деякі інструменти не мають очевидного змінного навантаження та змінної напруги, термічне напруження також буде створено через непостійну температуру поверхневого шару та внутрішнього шару. Крім того, всередині матеріалу інструменту неминуче є дефекти, тому лезо також може тріснути. Інструмент іноді може продовжувати працювати протягом деякого часу після утворення тріщини, а іноді тріщина швидко розширюється та спричиняє поломку леза або сильне відшарування поверхні леза.
02
Причини зносу інструменту
1) Абразивний знос
В обробленому матеріалі часто є дрібні частинки з надзвичайно високою твердістю, які можуть намалювати канавки на поверхні інструменту, що є абразивним абразивним зносом. Абразивний знос існує на всіх поверхнях, найбільш очевидно на передній поверхні. Крім того, зношування коноплі може відбуватися при різних швидкостях різання, але для низькошвидкісного різання через низьку температуру різання знос, спричинений іншими причинами, неочевидний, тому абразивний знос є основною причиною. Крім того, чим менше твердість інструменту, тим серйозніше абразивне пошкодження.
2) Знос холодного зварювання
Під час різання існує великий тиск і сильне тертя між деталлю, ріжучою поверхнею та передньою та задньою сторонами фрези, тому відбуватиметься холодне зварювання. Через відносний рух між парами тертя під час холодного зварювання утворяться тріщини, які будуть віднесені однією стороною, що призведе до зносу холодного зварювання. Зношування під час холодного зварювання, як правило, є серйозним при помірних швидкостях різання. Як показали експерименти, крихкі метали мають більшу стійкість до холодного зварювання, ніж пластичні метали; багатофазні метали менші за однонаправлені; сполуки металів мають меншу схильність до холодного зварювання, ніж прості речовини; Елементи групи В і залізо в періодичній системі хімічних елементів мають меншу схильність до холодного зварювання. Холодне зварювання більш серйозне, коли швидкорізальну сталь і твердий сплав ріжуть на низькій швидкості.
3) Дифузійний знос
Під час різання при високій температурі та контакті між заготовкою та інструментом хімічні елементи з обох сторін дифундують один одного у твердому стані, змінюючи структуру складу інструменту, роблячи поверхню інструменту крихкою та посилюючи знос інструменту. інструмент. Явище дифузії завжди підтримує безперервну дифузію об’єктів із високим градієнтом глибини до об’єктів із низьким градієнтом глибини.
Наприклад, коли цементований карбід має температуру 800 градусів, кобальт у ньому швидко дифундує в стружку та заготовки, а WC розкладається на вольфрам і вуглець і дифундує в сталь; коли температура різання інструментів PCD перевищує 800 градусів під час різання матеріалів зі сталі та заліза. У цей час атоми вуглецю в PCD будуть перенесені на поверхню заготовки з великою інтенсивністю дифузії, щоб утворити новий сплав, а поверхня інструменту буде графітизовано. Дифузія кобальту та вольфраму є відносно серйозною, а антидифузійна здатність титану, танталу та ніобію відносно сильна. Тому цементований твердий сплав YT має кращу зносостійкість. Під час різання кераміки та PCBN, коли температура досягає 1000 градусів -1300 градусів, дифузійний знос незначний. Завдяки різним матеріалам заготовки, стружки та інструменту під час різання в зоні контакту буде генеруватися термоелектричний потенціал. Цей термоелектричний потенціал може сприяти дифузії та прискорювати знос інструменту. Таке дифузійне зношування під дією термоелектричного потенціалу називається «термоелектричним зношуванням».
4) Окислювальний знос
Коли температура підвищується, поверхня інструменту окислюється з утворенням більш м’яких оксидів, які стираються стружкою, що називається окисним зносом. Наприклад: при 700 ~ 800 градусах кисень повітря реагує з кобальтом, карбідом, карбідом титану тощо в цементованому карбіді з утворенням м’яких оксидів; при 1000 градусах PCBN вступає в хімічну реакцію з водяною парою.
03
Схема зносу леза
1) Пошкодження граблі
Під час різання пластикових матеріалів на високій швидкості частина передньої поверхні, близька до сили різання, під дією стружки зношується в увігнуту форму півмісяця, тому це також називається кратерним зносом. На ранній стадії зношування передній кут інструменту збільшується, що покращує умови різання та сприяє скрученню та руйнуванню стружки. Однак, коли півмісяць кратера збільшується, міцність ріжучої кромки значно слабшає, що врешті-решт може спричинити її поломку. Справа. Під час різання крихких матеріалів або різання пластикових матеріалів із меншою швидкістю різання та меншою товщиною різу кратерного зносу зазвичай не відбувається.
2) Знос наконечника інструменту
Знос носової частини інструмента – це знос бокової частини дуги носової частини інструмента та прилеглої вторинної бокової сторони, яка є продовженням зносу верхньої бокової сторони інструменту. Через погані умови розсіювання тепла та зосереджену напругу тут швидкість зношування є швидшою, ніж у бокової частини, і іноді на допоміжній боковій частині утворюється ряд невеликих канавок із відстанню, що дорівнює кількості подачі, що називається зношуванням канавок. . В основному вони зумовлені зміцненим шаром і лініями різання на обробленій поверхні. При різанні важкооброблюваних матеріалів з високою схильністю до робочого зміцнення найімовірніше виникає знос канавок. Знос наконечника інструменту найбільше впливає на шорсткість поверхні заготовки та точність обробки.
3) боковий знос
Під час різання пластичних матеріалів із великою товщиною різу бокова частина інструменту може не контактувати з заготовкою через наявність нарощеної кромки. Крім того, зазвичай бокова частина контактує з деталлю, і на боковій частині утворюється зона зносу з рельєфним кутом 0. Як правило, в середині робочої довжини ріжучої кромки знос бокової кромки є відносно рівномірним, тому ступінь зносу бокової частини можна виміряти шириною VB зони зносу бокової кромки.
Оскільки різні типи інструментів майже завжди мають боковий знос за різних умов різання, особливо під час різання крихких матеріалів або різання пластикових матеріалів з невеликою товщиною різу, знос інструменту є в основному боковим зносом, а зона зносу Вимірювання ширини VB є відносно простим, тому VB зазвичай використовується для позначення ступеня зносу інструменту. Чим більше VB, це не тільки збільшить силу різання та спричинить вібрацію різання, але також вплине на знос дуги наконечника інструменту, тим самим впливаючи на точність обробки та якість поверхні.
04
Як запобігти поломці ножів
1) Відповідно до характеристик оброблюваних матеріалів і деталей обґрунтовано підбирайте типи та марки інструментальних матеріалів. За умови наявності певної твердості та зносостійкості необхідно переконатися, що матеріал інструменту має необхідну міцність.
2) Розумно підбирати геометричні параметри інструменту. Регулюючи передній і задній кути, головний і допоміжний кути відхилення, кути нахилу леза тощо, можна забезпечити кращу міцність ріжучої кромки та вістря інструменту. Шліфування негативної фаски на ріжучій кромці є ефективним заходом для запобігання відколів.
3) Забезпечте якість зварювання та заточування та уникайте різноманітних дефектів, спричинених поганим зварюванням та заточуванням. Ножі, які використовуються в основному процесі, слід відшліфувати, щоб покращити якість поверхні та перевірити наявність тріщин.
4) Розумно виберіть кількість різання, щоб уникнути надмірної сили різання та високої температури різання, щоб запобігти пошкодженню інструменту.
5) Наскільки це можливо, переконайтеся, що технологічна система має кращу жорсткість і зменшіть вібрацію.
6) Використовуйте правильний метод роботи та постарайтеся зробити так, щоб інструмент якомога більше не витримував навантаження від раптової зміни.
05
Причини та заходи протидії сколу інструменту
1. Неправильний вибір сорту та специфікацій леза, наприклад, товщина леза надто тонка або для грубої обробки вибрано надто твердий і надто крихкий сорт.
Контрзаходи: збільште товщину леза або встановіть лезо вертикально та виберіть марку з вищою міцністю на вигин і міцністю.
2. Неправильний вибір параметрів геометрії інструменту (наприклад, занадто великі передній і задній кути тощо).
Контрзаходи:
Ви можете почати перепроектувати інструмент з наступних аспектів.
1) Відповідним чином зменшіть передній і задній кути.
2) Використовуйте більший негативний нахил краю.
3) Зменшіть вхідний кут.
4) Використовуйте більшу негативну фаску або крайову дугу.
5) Шліфування перехідної ріжучої кромки для покращення кінчика.
3) Процес зварювання леза є неправильним, що призводить до надмірного зварювального навантаження або зварювальних тріщин.
Контрзаходи:
1) Уникайте використання тристоронньої закритої структури канавок.
2) Правильний підбір припою.
3) Уникайте зварювання з нагріванням полум'ям оксиацетилену та зберігайте тепло після зварювання, щоб усунути внутрішнє напруження.
4) Використовуйте механічні затискні конструкції якомога більше
4. Неправильний метод заточування призведе до напруги при шліфуванні та тріщин при шліфуванні; після заточування фрези PCBN вібрація ріжучих зубів є занадто великою, що робить навантаження на окремі ріжучі зуби занадто важким, а також спричиняє різання.
Контрзаходи:
1) Шліфування з періодичним шліфуванням або алмазним шліфувальним кругом.
2) Вибирайте м'якший шліфувальний круг і часто одягайте його, щоб тримати шліфувальний круг гострим.
3) Звертайте увагу на якість заточування та суворо контролюйте вібрацію зубів фрези.
5. Вибір обсягу різання необґрунтований. Якщо кількість занадто велика, то верстат буде нудним; при різанні з перервами швидкість різання занадто висока, швидкість подачі занадто велика, а коли припуск на заготовку нерівномірний, глибина різання занадто мала; різання сталі з високим вмістом марганцю. Для матеріалів із великою схильністю до зміцнення під час роботи швидкість подачі занадто мала.
Контрзахід: повторно виберіть кількість різання.
6. Структурні причини, такі як нижня поверхня канавки механічного затискного інструменту нерівна або лезо виступає надто довго.
Контрзаходи:
1) Обріжте нижню поверхню ламелі.
2) Розумно розташуйте сопло для рідини для різання.
3) Загартований хвостовик додає твердосплавну прокладку під лезо.
7. Надмірний знос інструменту.
Контрзаходи: своєчасно змінюйте інструмент або ріжучу кромку.
8. Недостатня швидкість потоку ріжучої рідини або неправильний метод заповнення призведе до раптового нагрівання та пошкодження леза.
Контрзаходи:
1) Збільште швидкість потоку СОЖ.
2) Розумно розташуйте сопло для рідини для різання.
3) Використовуйте ефективні методи охолодження, такі як охолодження спреєм, щоб покращити ефект охолодження.
4) Використовуйте високошвидкісне різання, щоб зменшити вплив на лезо.
9. Інструмент встановлено неправильно, наприклад: ріжучий інструмент встановлено занадто високо або занадто низько; торцева фреза використовує асиметричне фрезерування вниз тощо.
Контрзахід: перевстановіть інструмент.
10. Жорсткість технологічної системи надто низька, що призводить до надмірної вібрації під час різання.
Контрзаходи:
1) Збільште допоміжну опору заготовки, щоб покращити жорсткість затиску заготовки.
2) Зменшіть довжину звису інструменту.
3) Належним чином зменшіть задній кут інструменту.
4) Прийміть інші заходи демпфування.
11. Ненавмисна операція, наприклад: коли інструмент врізається в середину заготовки, дія надто сильна; до того, як інструмент буде втягнуто, негайно зупиніться.
Контрзаходи: Зверніть увагу на метод роботи.
06
Причини, характеристики та заходи боротьби з нарощеним краєм
1. Причини
У частині, наближеній до ріжучої кромки, в зоні контакту інструмента зі стружкою, завдяки значній притискній силі метал, що лежить під стружкою, впроваджується в мікроскопічні нерівні вершини та западини на передній поверхні, утворюючи справжній металевий шар. -контакт металу без зазорів і спричинення склеювання. , ця частина зони контакту ножа зі стружкою називається зоною з’єднання. У зоні з’єднання буде тонкий шар металевого матеріалу, нанесеного на передню поверхню в нижній частині мікросхеми. Металевий матеріал цієї частини чіпа зазнав серйозної деформації та буде зміцнений при відповідній температурі різання. При безперервному потоці стружки, під поштовхом потоку наступного різання, цей шар застійного матеріалу зісковзне щодо верхнього шару стружки і відійде, ставши основою нарощеної кромки. Згодом на ньому утвориться другий шар застійного ріжучого матеріалу, і це суцільне нашарування утворить нарощений край.
2. Характеристика та вплив на процес різання
1) Твердість у 1,5~2.0 рази вища, ніж у матеріалу заготовки. Він може замінити передню поверхню для різання, має ефект захисту ріжучої кромки та зменшення зносу передньої поверхні. Однак, коли нарощена кромка відпадає, сміття тече через зону контакту інструмента з деталлю. Викликає знос борта інструменту.
2) Після формування нарощеної кромки робочий передній кут інструменту значно збільшується, що відіграє позитивну роль у зменшенні деформації стружки та сили різання.
3) Оскільки нарощена кромка виступає за ріжучу кромку, фактична глибина різання збільшується, що впливає на точність розмірів заготовки.
4) Нарощена кромка спричинить явище «борозни» на поверхні заготовки, що вплине на шорсткість поверхні заготовки.
5) Фрагменти нарощеної кромки склеюються або вбудовуються в поверхню заготовки, створюючи тверді плями, що вплине на якість обробленої поверхні заготовки.
З наведеного вище аналізу можна побачити, що нарощена кромка не підходить для різання, особливо для обробки.
3. Заходи боротьби
Утворення нарощеної кромки можна уникнути, якщо не склеювати або деформувати та зміцнювати нижній матеріал стружки та передню поверхню. До цього дня можна вжити наступних заходів.
1) Зменшіть шорсткість передньої поверхні.
2) Збільште передній кут інструменту.
3) Зменшіть товщину різу.
4) Використовуйте низькошвидкісне різання або високошвидкісне різання, щоб уникнути швидкості різання, яка дозволяє легко сформувати нарощений край.
5) Проведіть належну термічну обробку матеріалу заготовки для підвищення його твердості та зменшення пластичності.
6) Використовуйте ріжучу рідину з хорошими властивостями проти склеювання (наприклад, ріжучу рідину для екстремального тиску, яка містить сірку та хлор).
