Для обрабатывающего центра инструмент является расходным материалом, который в процессе обработки повреждается, изнашивается, скалывается и т.д. Эти явления неизбежны, но есть и управляемые причины, такие как ненаучная и неправильная эксплуатация и неправильное техническое обслуживание. Только найдя первопричину, мы сможем лучше решить проблему.
01
Симптомы поломки инструмента.
1) Выкрашивание режущей кромки
Когда структура материала заготовки, твердость и края неравномерны, передний угол слишком велик, что приводит к низкой прочности режущей кромки, недостаточной жесткости технологической системы для создания вибрации или прерывистой резке, низкому качеству шлифования, склонности режущей кромки к выкрашиванию, то есть в области кромки появляются мелкие сколы, забоины или отслоения. Когда это произойдет, инструмент потеряет часть своей режущей способности, но продолжит работать. По мере продолжения резки поврежденная часть краевой области может быстро расширяться, что приводит к еще большему повреждению.
картина
2) Выкрашивание режущей кромки или наконечника
Этот тип повреждения часто возникает при более жестких условиях резания, чем выкрашивание режущей кромки, или является дальнейшим развитием выкрашивания. Размер и размах выкрашивания больше выкрашивания, так что инструмент полностью теряет режущую способность и вынужден прекращать работу. Скол наконечника часто называют падением острия.
3) Лезвие или нож сломаны
Когда условия резания чрезвычайно жесткие, величина резания слишком велика, имеется ударная нагрузка, микротрещины в лезвии или материале инструмента, остаточное напряжение в лезвии из-за сварки и заточки, а также такие факторы, как неосторожная эксплуатация может привести к повреждению лезвия или инструмента. прерваться. После того, как происходит такая форма повреждения, инструмент нельзя использовать дальше, поэтому его утилизируют.
4) Отслаивается поверхностный слой лезвия
Для материалов с высокой хрупкостью, таких как твердые сплавы с высоким содержанием TiC, керамика, PCBN и т. д., из-за дефектов или потенциальных трещин в структуре поверхности или остаточного напряжения на поверхности из-за сварки и заточки в процессе резки. легко отслаивается поверхностный слой, когда он недостаточно стабилен или поверхность инструмента подвергается знакопеременным контактным напряжениям. Отслаивание может происходить на передней поверхности граблей, а нож может возникать на боковой поверхности. Пилинг имеет форму чешуек, и площадь шелушения относительно велика. Инструменты с покрытием чаще отслаиваются. После того, как лезвие слегка отслоится, оно может продолжать работу, но после сильного отслоения потеряет режущую способность.
5) Пластическая деформация режущих частей
Из-за малой прочности и малой твердости инструментальной стали и быстрорежущей стали в режущей части может возникнуть пластическая деформация. Когда цементированный карбид работает непосредственно при высокой температуре и в состоянии трехмерного напряжения сжатия, он также вызывает пластическое течение на поверхности и даже вызывает пластическую деформацию режущей кромки или наконечника, вызывая разрушение. Разрушение обычно происходит при большом объеме резания и при обработке твердых материалов. Модуль упругости цементированного карбида на основе TiC меньше, чем у цементированного карбида на основе WC, поэтому способность первого сопротивляться пластической деформации ускоряется или он быстро выходит из строя. PCD и PCBN практически не подвергаются пластической деформации.
6) Термическое растрескивание лезвия
Когда инструмент подвергается чередующимся механическим и термическим нагрузкам, поверхность режущей части неизбежно будет генерировать знакопеременные термические напряжения из-за многократного теплового расширения и сжатия, что приведет к усталости лезвия и растрескиванию. Например, при использовании твердосплавной фрезы для высокоскоростного фрезерования зубья фрезы постоянно подвергаются периодическим ударным и знакопеременным термическим нагрузкам, а на передней поверхности образуются гребенчатые трещины. Хотя некоторые инструменты не имеют очевидной знакопеременной нагрузки и переменного напряжения, термическое напряжение также будет возникать из-за непостоянной температуры поверхностного слоя и внутреннего слоя. Кроме того, внутри материала инструмента неизбежно имеются дефекты, поэтому лезвие также может треснуть. Инструмент иногда может продолжать работать в течение некоторого периода времени после образования трещины, а иногда трещина быстро расширяется и вызывает поломку лезвия или сильное отслаивание поверхности лезвия.
02
Причины износа инструмента
1) Абразивный износ
Часто в обрабатываемом материале присутствуют мельчайшие частицы с чрезвычайно высокой твердостью, которые могут оставлять канавки на поверхности инструмента, что является абразивно-абразивным износом. Абразивный износ присутствует на всех поверхностях, особенно на передней поверхности граблей. Более того, износ конопли может происходить при различных скоростях резания, но при низкоскоростной резке из-за низкой температуры резания износ, вызванный другими причинами, не очевиден, поэтому основной причиной является абразивный износ. Кроме того, чем ниже твердость инструмента, тем серьезнее абразивное повреждение.
2) Износ при холодной сварке
При резке возникает большое давление и сильное трение между заготовкой, режущей кромкой и передней и задней поверхностями резца, поэтому происходит холодная сварка. Из-за относительного движения между парами трения при холодной сварке образуются трещины, которые отрываются с одной стороны, что приводит к износу при холодной сварке. Износ при холодной сварке, как правило, значительный при умеренных скоростях резания. Согласно опыту, хрупкие металлы обладают большей устойчивостью к холодной сварке, чем пластичные металлы; многофазные металлы меньше, чем однонаправленные; соединения металлов имеют меньшую склонность к холодной сварке, чем простые вещества; Элементы группы В и железо в периодической таблице химических элементов имеют меньшую склонность к холодной сварке. Холодная сварка более серьезна, когда быстрорежущая сталь и твердый сплав режут на низкой скорости.
3) Диффузионный износ
При резании при высокой температуре и контакте между заготовкой и инструментом химические элементы с обеих сторон диффундируют друг к другу в твердом состоянии, изменяя композиционную структуру инструмента, делая поверхность инструмента хрупкой, усугубляя износ инструмента. инструмент. Явление диффузии всегда поддерживает непрерывную диффузию объектов с большим градиентом глубины к объектам с низким градиентом глубины.
Например, когда цементированный карбид находится при температуре 800 градусов, кобальт в нем быстро диффундирует в стружку и заготовки, а WC распадается на вольфрам и углерод и диффундирует в сталь; когда температура резания инструментов PCD выше 800 градусов при резке материалов из стали и железа. В это время атомы углерода в PCD будут переноситься на поверхность заготовки с большой интенсивностью диффузии для образования нового сплава, а поверхность инструмента графитизируется. Диффузия кобальта и вольфрама относительно серьезна, а антидиффузионная способность титана, тантала и ниобия относительно сильна. Таким образом, цементированный карбид YT имеет лучшую износостойкость. При резке керамики и PCBN при температуре до 1000 градусов -1300 градусов диффузионный износ незначителен. Из-за разных материалов заготовки, стружки и инструмента в зоне контакта при резании будет генерироваться термоэлектрический потенциал. Этот термоэлектрический потенциал может способствовать диффузии и ускорению износа инструмента. Такой вид диффузионного износа под действием термоэлектрического потенциала называется «термоэлектрическим износом».
4) Окислительный износ
При повышении температуры поверхность инструмента окисляется с образованием более мягких оксидов, которые стираются стружкой, что называется окислительным износом. Например: при температуре 700-800 градусов кислород воздуха вступает в реакцию с кобальтом, карбидом, карбидом титана и т. д. в цементированном карбиде с образованием мягких оксидов; при 1000 градусах PCBN вступает в химическую реакцию с водяным паром.
03
Характер износа лезвия
1) Нанести урон по лицу
При резке пластиковых материалов на высокой скорости часть передней поверхности, близкая к силе резания, будет изнашиваться под действием стружки, приобретая серповидно-вогнутую форму, поэтому это также называется лункообразным износом. На ранней стадии износа передний угол инструмента увеличивается, что улучшает условия резания и способствует скручиванию и отламыванию стружки. Однако при дальнейшем увеличении серповидной лунки прочность режущей кромки значительно ослабевает, что в конечном итоге может привести к поломке режущей кромки. Случай. При резке хрупких материалов или резке пластиковых материалов на более низких скоростях резания и меньшей толщине резания лункообразный износ обычно не возникает.
2) Износ наконечника инструмента
Износ вершины инструмента представляет собой износ боковой поверхности дуги вершины инструмента и прилегающей вторичной поверхности, который является продолжением износа верхней боковой поверхности инструмента. Из-за плохих условий отвода тепла и концентрированного напряжения здесь скорость износа выше, чем у боковой поверхности, и иногда на вспомогательной боковой поверхности образуется ряд небольших канавок с расстоянием, равным величине подачи, что называется износом канавок. . В основном они возникают из-за упрочненного слоя и линий реза на обрабатываемой поверхности. При резании труднообрабатываемых материалов с высокой склонностью к деформационному упрочнению чаще всего возникает износ канавок. Износ наконечника инструмента оказывает наибольшее влияние на шероховатость поверхности заготовки и точность обработки.
3) боковой износ
При резке пластиковых материалов при большой толщине резания боковая поверхность инструмента может не соприкасаться с заготовкой из-за наличия нароста на кромке. Кроме того, обычно задняя поверхность соприкасается с заготовкой, и на задней поверхности образуется зона износа с задним углом 0. Как правило, в середине рабочей длины режущей кромки износ по задней поверхности является относительно равномерным, поэтому степень износа по задней поверхности можно измерить по ширине зоны износа по задней поверхности VB режущей кромки.
Поскольку различные типы инструментов почти всегда имеют износ по задней поверхности при различных режимах резания, особенно при резании хрупких материалов или резке пластиковых материалов с небольшой толщиной резания, износ инструмента в основном является износом по задней поверхности, а зона износа Измерение ширины VB относительно прост, поэтому VB обычно используется для обозначения степени износа инструмента. Чем больше VB, тем больше сила резания и вибрация при резании, а также увеличивается износ по дуге вершины инструмента, что влияет на точность обработки и качество поверхности.
картина
04
Как предотвратить поломку ножей
1) По характеристикам обрабатываемых материалов и деталей обоснованно выбирать виды и марки инструментальных материалов. При условии наличия определенной твердости и износостойкости необходимо обеспечить, чтобы инструментальный материал обладал необходимой ударной вязкостью.
2) Разумно подобрать геометрические параметры инструмента. Регулируя передний и задний углы, главный и вспомогательный углы отклонения, углы наклона лезвия и т. д., можно добиться повышения прочности режущей кромки и вершины инструмента. Шлифовка отрицательной фаски на режущей кромке является эффективной мерой предотвращения сколов.
3) Обеспечить качество сварки и заточки и избежать различных дефектов, вызванных плохой сваркой и заточкой. Ножи, используемые в ключевом процессе, должны быть отшлифованы для улучшения качества поверхности и проверки на наличие трещин.
4) Разумно выбирайте величину резания, чтобы избежать чрезмерного усилия резания и высокой температуры резания, чтобы предотвратить повреждение инструмента.
5) Насколько это возможно, убедитесь, что технологическая система имеет лучшую жесткость и снижает вибрацию.
6) Выберите правильный метод работы и постарайтесь, чтобы инструмент не выдерживал или выдерживал внезапные изменения нагрузки в максимально возможной степени.
05
Причины и способы устранения выкрашивания инструмента
1. Неправильный выбор марки и спецификации лезвия, например, толщина лезвия слишком тонкая или для грубой обработки выбран слишком твердый и слишком хрупкий сорт.
Контрмеры: увеличьте толщину лезвия или установите лезвие вертикально и выберите марку с более высокой прочностью на изгиб и ударной вязкостью.
2. Неправильный выбор параметров геометрии инструмента (например, слишком большие передний и задний углы и т. д.).
Контрмеры:
Вы можете начать переделывать инструмент со следующих аспектов.
1) Соответствующим образом уменьшить передний и задний углы.
2) Используйте больший отрицательный наклон края.
3) Уменьшите угол в плане.
4) Используйте большую отрицательную фаску или дугу кромки.
5) Шлифовка переходной режущей кромки для улучшения кончика.
3) Неправильный процесс сварки лезвия, что приводит к чрезмерному сварочному напряжению или сварочным трещинам.
Контрмеры:
1) Избегайте использования трехсторонней закрытой структуры паза лезвия.
2) Правильный подбор припоя.
3) Избегайте использования кислородно-ацетиленовой сварки пламенем и сохраняйте тепло после сварки, чтобы устранить внутреннее напряжение.
4) Максимально используйте механическую зажимную конструкцию.
4. Неправильный метод заточки вызовет напряжение при шлифовке и появление трещин при шлифовании; после заточки фрезы из ПКНБ вибрация режущих зубьев слишком велика, что делает нагрузку на отдельные режущие зубья слишком большой, а также вызывает резку.
Контрмеры:
1) Шлифование прерывистым шлифованием или алмазным шлифовальным кругом.
2) Выберите более мягкий шлифовальный круг и часто правьте его, чтобы шлифовальный круг оставался острым.
3) Обратите внимание на качество заточки и строго контролируйте вибрацию зубьев фрезы.
5. Выбор количества резки необоснован. Если количество слишком велико, станок будет скучным; при прерывистой резке скорость резания слишком высока, скорость подачи слишком велика, а при неравномерном припуске на заготовку глубина резания слишком мала; резка стали с высоким содержанием марганца Для материалов с большой тенденцией к деформационному упрочнению скорость подачи слишком мала.
Контрмера: повторно выберите количество резки.
6. Конструктивные причины, такие как нижняя поверхность канавки механического зажимного инструмента неровная или лезвие выступает слишком далеко.
Контрмеры:
1) Обрежьте нижнюю поверхность ламели.
2) Разумно расположите форсунку для смазочно-охлаждающей жидкости.
3) Закаленный хвостовик добавляет карбидную прокладку под лезвие.
7. Чрезмерный износ инструмента.
Контрмеры: Своевременно меняйте инструмент или режущую кромку.
8. Недостаточный расход смазочно-охлаждающей жидкости или неправильный метод заполнения могут привести к внезапному нагреву и повреждению лезвия трещинами.
Контрмеры:
1) Увеличьте расход смазочно-охлаждающей жидкости.
2) Разумно расположите форсунку для смазочно-охлаждающей жидкости.
3) Используйте эффективные методы охлаждения, такие как охлаждение распылением, чтобы улучшить охлаждающий эффект.
4) Используйте высокоскоростную резку, чтобы уменьшить воздействие на лезвие.
9. Инструмент установлен неправильно, например: режущий инструмент установлен слишком высоко или слишком низко; концевая фреза использует асимметричное попутное фрезерование и т. д.
Контрмера: Переустановите инструмент.
10. Жесткость технологической системы слишком низкая, что приводит к чрезмерной вибрации при резке.
Контрмеры:
1) Увеличьте вспомогательную опору заготовки, чтобы улучшить жесткость зажима заготовки.
2) Уменьшите длину вылета инструмента.
3) Правильно уменьшите задний угол инструмента.
4) Принять другие меры демпфирования.
11. Непреднамеренная операция, например: когда инструмент врезается в середину заготовки, действие слишком сильное; прежде чем инструмент будет втянут, немедленно остановитесь.
Контрмеры: обратите внимание на метод работы.
06
Причины, характеристики и меры борьбы с наростами
1. Причины
В части, близкой к режущей кромке, в зоне контакта инструмента со стружкой из-за большой прижимной силы нижележащий металл стружки внедряется в микроскопические неровные пики и впадины на передней поверхности, образуя настоящую металлическую кромку. -металлический контакт без зазоров и вызывающий склейку. , эта часть области контакта ножа со стружкой называется зоной склеивания. В зоне склеивания на передней поверхности в нижней части стружки будет отложен тонкий слой металлического материала. Металлический материал этой части стружки подвергся сильной деформации и упрочнится при соответствующей температуре резания. При непрерывном потоке стружки, под напором потока последующего резания, этот слой застойного материала будет проскальзывать относительно верхнего слоя стружки и удаляться, становясь основой наплавленной кромки. Впоследствии на нем будет образовываться второй слой застойного режущего материала, и это сплошное наслоение образует нарост.
2. Характеристики и влияние на процесс резки
1) Твердость в 1,5~2,0 раза выше, чем у материала заготовки. Он может заменить переднюю поверхность для резки и защищает режущую кромку и снижает износ передней поверхности. Однако, когда нарост отваливается, мусор проходит через зону контакта инструмента с заготовкой. Причина износа задней поверхности инструмента.
2) После образования нароста рабочий передний угол инструмента значительно увеличивается, что играет положительную роль в снижении деформации стружки и силы резания.
3) Поскольку нарост выступает за пределы режущей кромки, фактическая глубина резания увеличивается, что влияет на точность размеров заготовки.
4) Нарост на кромке вызовет явление «борозды» на поверхности заготовки, что повлияет на шероховатость поверхности заготовки.
5) Фрагменты нароста будут склеиваться или внедряться в поверхность заготовки, образуя твердые пятна, что повлияет на качество обработанной поверхности заготовки.
Из вышеприведенного анализа видно, что нарост не годится для резки, особенно для чистовой обработки.
3. Меры контроля
Можно избежать образования наростов, если не склеивать, не деформировать и не укреплять нижний материал стружки и переднюю поверхность. В этот день можно принять следующие меры.
1) Уменьшить шероховатость передней поверхности граблей.
2) Увеличьте передний угол инструмента.
3) Уменьшите толщину резки.
4) Используйте низкоскоростную резку или высокоскоростную резку, чтобы избежать скорости резания, при которой легко образуются наросты.
5) Проведите надлежащую термообработку материала заготовки для повышения его твердости и снижения пластичности.
6) Используйте смазочно-охлаждающую жидкость с хорошими антиадгезионными свойствами (например, смазочно-охлаждающую жидкость для сверхвысоких давлений, содержащую серу и хлор).
