هل تساءلت يومًا عن سبب تعطل أدوات الماكينات بنظام التحكم الرقمي قبل الأوان؟ يمكن أن يؤدي تلف الأدوات وتآكلها إلى تعطيل الإنتاج، مما يؤدي إلى تأخيرات مكلفة. تستكشف هذه المقالة المشاكل الشائعة مثل التقطيع الدقيق، والتشقق الحراري، والتآكل الكاشط، وتقدم رؤى حول أسبابها وحلولها. من خلال فهم هذه المشاكل، يمكنك تعزيز طول عمر الأداة وكفاءتها في عمليات التصنيع الآلي لديك. تعمّق في معرفة كيفية تحديد هذه التحديات والتخفيف من حدتها من أجل عمليات أكثر سلاسة ونتائج أفضل.
بالنسبة لمركز الماكينات، تُعتبر أدوات القطع أدوات قابلة للاستهلاك، وأثناء عملية التصنيع الآلي، يمكن أن تتعرض للتلف والتآكل والتقطيع.
هذه الحوادث لا يمكن تجنبها، ولكن يمكن أن تكون ناجمة أيضًا عن عوامل يمكن التحكم فيها مثل التشغيل غير العلمي وغير القياسي، والصيانة غير السليمة، وما إلى ذلك.
العثور على السبب الجذري هو المفتاح لحل المشكلة بشكل أكثر فعالية.
عندما يكون هيكل المادة وصلابة ومخزون قطعة العمل غير متساوٍ، أو عندما تكون الزاوية الأمامية كبيرة جدًا، مما يتسبب في انخفاض قوة حافة القطع، أو عندما تكون صلابة نظام العملية غير كافية، مما يتسبب في حدوث اهتزاز، أو إجراء قطع متقطع، وتكون جودة الطحن رديئة، تكون حافة القطع عرضة للتقطيع الدقيق، أي تظهر كسور صغيرة أو فجوات أو قشور في منطقة الحافة.
بعد حدوث ذلك، ستفقد الأداة بعضًا من قدرتها على القطع، ولكن لا يزال بإمكانها الاستمرار في العمل.
أثناء استمرار القطع، قد تتوسع المنطقة المتضررة من الحافة بسرعة، مما يؤدي إلى تلف أكبر.
2） كسر في حافة القطع أو طرفه
يحدث هذا النوع من التلف في ظل ظروف قطع أشد من التقطيع الدقيق أو نتيجة لتطور التقطيع الدقيق.
يكون حجم ونطاق الكسر أكبر من حجم ونطاق الكسر الدقيق، مما يتسبب في فقدان الأداة لقدرتها على القطع تمامًا وتضطر إلى التوقف عن العمل. ويشار إلى كسر الطرف عادةً باسم كسر الطرف.
3） كسر الشفرة أو الأداة
في ظل ظروف القطع الشديدة للغاية، وحجم القطع المفرط، وأحمال الصدمات، والشقوق الدقيقة في الشفرة أو مادة الأداة، والإجهاد المتبقي من اللحام أو الطحن، وعوامل أخرى مثل التشغيل المهمل، قد تنكسر الشفرة أو الأداة. بعد حدوث هذا النوع من التلف، لا يمكن استخدام الأداة بعد ذلك ويتم التخلص منها.
4） تقشير الطبقة السطحية للشفرة
بالنسبة للمواد ذات الهشاشة العالية، مثل السبائك الصلبة ذات المحتوى العالي من TiC، والسيراميك، و PCBN، وما إلى ذلك، قد تتقشر الطبقة السطحية بسبب العيوب أو الشقوق المحتملة في الطبقة السطحية أو الإجهاد المتبقي من اللحام أو الطحن.
عندما لا يكون السطح مستقرًا بما فيه الكفاية أثناء القطع أو عندما يتعرض سطح الأداة لإجهاد تلامس متناوب، فمن المحتمل أن يحدث تقشير.
قد يحدث التقشير على الوجه الأمامي أو الوجه الخلفي للأداة، مع وجود مادة متقشرة على شكل صفائح ومساحة تقشير كبيرة. تكون احتمالية حدوث التقشير أكبر بالنسبة لـ أدوات مطلية.
بعد التقشير الطفيف، لا يزال بإمكان الأداة الاستمرار في العمل، ولكن بعد التقشير الشديد، ستفقد قدرتها على القطع.
5） التشوه البلاستيكي لجزء القطع
نظرًا لانخفاض القوة والصلابة المنخفضة، قد يحدث تشوه بلاستيكي في جزء القطع من الفولاذ الكربوني والفولاذ عالي السرعة.
عند عمل السبائك الصلبة تحت درجة حرارة عالية وظروف إجهاد ثلاثية المحاور، قد يحدث أيضًا تدفق بلاستيكي سطحي مما يسبب تشوهًا بلاستيكيًا لحافة القطع أو طرفه، مما يؤدي إلى الانهيار.
يحدث الانهيار عادةً في ظروف حجم القطع الكبير ومعالجة المواد الصلبة. تكون قدرة التشوه المضاد للبلاستيك للسبائك الصلبة القائمة على TiC أسرع أو تفشل بسرعة أكبر من السبائك الصلبة القائمة على WC لأن الأولى لديها معامل المرونة. لا يتعرض ثنائي الفينيل متعدد الكلور PCD وثنائي الفينيل متعدد البروم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل أساسي لتشوه اللدائن.
6） التشقق الحراري للشفرة
عندما تتعرض الأداة لأحمال ميكانيكية وأحمال حرارية متناوبة، فإن التمدد والانكماش الحراري المتكرر لسطح جزء القطع سيولد حتمًا إجهادًا حراريًا متناوبًا، مما يتسبب في إجهاد وتشقق الشفرة.
على سبيل المثال، عند الطحن عالي السرعة باستخدام سبيكة صلبة قاطع الطحن، تتعرض الأسنان باستمرار لصدمات دورية وإجهاد حراري متناوب، مما يؤدي إلى حدوث تشققات على شكل مشط على الوجه الأمامي.
على الرغم من أن بعض الأدوات لا تحتوي على أحمال متناوبة وضغوط متناوبة واضحة، إلا أن الاختلافات في درجات الحرارة بين الطبقات السطحية والطبقات الداخلية ستولد أيضًا إجهادًا حراريًا.
بالإضافة إلى ذلك، فإن العيوب موجودة حتمًا في مادة الأداة، لذلك قد تتشقق الشفرة أيضًا. بعد تكوين الشقوق، يمكن للأداة في بعض الأحيان أن تستمر الأداة في العمل لفترة من الزمن، ولكن في بعض الأحيان تتسع الشقوق بسرعة، مما يتسبب في كسر الشفرة أو تقشير السطح بشدة.
1ـ 1） ملابس كاشطة
غالبًا ما تحتوي الشُّغْلَة على بعض الجسيمات الصغيرة شديدة الصلابة التي يمكن أن تكشط الأخاديد على سطح الأداة، وهذا هو التآكل الكاشطة.
يوجد تآكل كاشط على جميع الأسطح ويكون أكثر وضوحاً على حافة القطع الأمامية.
يمكن أن يحدث التآكل الكاشطة في جميع سرعات القطع، ولكن عند القطع بسرعة منخفضة، لا تكون أنواع التآكل الأخرى واضحة بسبب انخفاض درجة حرارة القطع، لذا فإن التآكل الكاشطة هو السبب الرئيسي. كلما انخفضت صلابة الأداة، زادت حدة التآكل الكاشطة.
2） ملابس اللحام البارد
أثناء القطع، يحدث ضغط كبير واحتكاك شديد بين قطعة العمل وحافة القطع، مما يؤدي إلى اللحام البارد.
نظرًا للحركة النسبية بين زوج الاحتكاك، يتسبب اللحام البارد في إزالة الكسر من طرف واحد، مما يؤدي إلى تآكل اللحام البارد. يكون تآكل اللحام البارد أكثر حدة بشكل عام عند سرعات القطع المعتدلة.
ووفقًا للتجارب، فإن المعادن الهشة لديها مقاومة أفضل للحام البارد من المعادن اللدائنية؛ والمعادن متعددة الأطوار أصغر من المعادن أحادية الطور؛ والمركبات المعدنية لديها ميل أقل للحام البارد من المعادن النقية؛ وعناصر المجموعة باء في الجدول الدوري والحديد لديها ميل أقل للحام البارد.
الفولاذ عالي السرعة والسبائك الصلبة أكثر عرضة للحام على البارد بسرعات قطع منخفضة.
3） ملابس الانتشار
أثناء القطع في درجات الحرارة العالية والتلامس بين الشُّغْلَة والأداة، تنتشر العناصر الكيميائية للجانبين في الحالة الصلبة مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى تغيير تركيبة الأداة وبنيتها، مما يجعل سطح الأداة هشًا ويسرع من تآكل الأداة.
يحافظ الانتشار دائمًا على تدرج عميق من الجسم عالي التدرج إلى الجسم منخفض التدرج.
على سبيل المثال، عندما يتم قطع الكوبالت في سبيكة صلبة عند درجة حرارة 800 درجة مئوية، فإنه ينتشر بسرعة في البُرادة وقطعة العمل؛ ويتحلل مرحاض WC إلى تنجستن وكربون وينتشر في الفولاذ؛ وعندما قطع الفولاذ والحديد باستخدام أداة PCD، إذا كانت درجة حرارة القطع أعلى من 800 درجة مئوية، ستنتقل ذرات الكربون في PCD إلى سطح قطعة العمل بقوة انتشار عالية لتكوين سبيكة جديدة وسيصبح سطح الأداة مغروسًا.
يتسم الكوبالت والتنجستن بانتشار أكثر حدة، في حين أن تيتانيومفإن التنتالوم والنيوبيوم يتمتعان بقدرة أقوى على مقاومة التآكل، لذا فإن السبائك الصلبة من النوع YT تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل.
أثناء قطع السيراميك وثنائي الفينيل متعدد الكلور، لا يكون تآكل الانتشار كبيرًا عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة مثل 1000 درجة مئوية - 1300 درجة مئوية.
نظرًا لمادة الشُّغْلَة والبُرادة والأداة، سيتم توليد جهد كهروحراري أثناء تلامس القطع، مما يعزز الانتشار ويسرع من تآكل الأداة.
يُطلق على هذا النوع من التآكل المنتشر تحت تأثير الجهد الكهروحراري اسم "التآكل الكهروحراري".
4） ارتداء الأكسدة
عندما ترتفع درجة الحرارة، فإن سطح أداة القطع قد يتأكسد، مما يؤدي إلى تكوين أكسيد ناعم يتآكل بواسطة البُرادة ويتسبب في التآكل. يسمى هذا النوع من التآكل بالتآكل التأكسدي.
على سبيل المثال، في نطاق درجة الحرارة من 700-800 درجة مئوية، يتفاعل الأكسجين في الهواء مع الكوبالت والكربيدات في الكربيدات الأسمنتية، ومع كربيد التيتانيوم مكونًا أكسيدًا أكثر ليونة. عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية، يتفاعل ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع بخار الماء.
1） تآكل حافة القطع الأمامية:
أثناء القطع بسرعة أكبر للمواد البلاستيكية، سوف تتآكل حافة القطع الأمامية بالقرب من قوة القطع إلى شكل هلالي بسبب تأثير البُرادة؛ ولذلك يُطلق عليه أيضًا تآكل الأخدود الهلالي.
في المرحلة المبكرة من التآكل، تزداد الزاوية الأمامية للأداة، مما يحسن من ظروف القطع ويساعد على ثني البُرادة وتكسيرها.
ومع ذلك، عندما يصبح الأخدود الهلالي أكبر، تضعف قوة حافة القطع، وفي النهاية قد تنكسر حافة القطع.
لا يحدث تآكل في الأخدود الهلالي عند قطع المواد الهشة أو عند قطع المواد البلاستيكية بسرعة قطع أقل وسُمك قطع أرق.
2） تآكل طرف القطع:
تآكل طرف القطع هو التآكل على حافة القطع الخلفية والجانب المجاور لحافة القطع الخلفية لقوس طرف القطع.
إنه استمرار للتآكل على حافة القطع الخلفية للأداة. نظرًا لظروف تبديد الحرارة السيئة هنا، يتركز الضغط، وبالتالي يكون معدل التآكل أسرع من حافة القطع الخلفية.
في بعض الأحيان، تتشكل سلسلة من الأخاديد بمسافات متباعدة مساوية لمعدل التغذية على جانب حافة القطع الخلفية، وتسمى تآكل الأخدود.
وهي ناتجة بشكل أساسي عن طبقة التصلب ونمط القطع على السطح المشغول آليًا.
من المرجح أن يحدث تآكل الأخدود على الأرجح عند قطع المواد التي يصعب قطعها مع ميل عالي للتصلب.
إن تآكل طرف القطع له التأثير الأكبر على خشونة السطح ودقة التصنيع الآلي لقطعة العمل.
3） ارتداء حافة القطع الخلفية:
عند قطع المواد البلاستيكية ذات سماكة القطع الكبيرة، قد لا تكون حافة القطع الخلفية للأداة ملامسة لقطعة العمل بسبب وجود حافة مبنية.
بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما تتلامس حافة القطع الخلفية مع قطعة العمل، مما يشكل شريط تآكل بزاوية خلفية تبلغ 0.
عادة، في منتصف طول عمل حافة القطع، يكون تآكل حافة القطع الخلفية منتظمًا نسبيًا، لذلك يمكن قياس درجة تآكل حافة القطع الخلفية بعرض شريط التآكل VB على هذا الجزء من حافة القطع.
نظرًا لأن جميع أنواع الأدوات تقريبًا ستشهد تآكل حافة القطع الخلفية في ظل ظروف القطع المختلفة، خاصة عند قطع المواد الهشة أو قطع المواد البلاستيكية ذات سماكة القطع الأصغر، فإن التآكل الرئيسي للأداة هو تآكل حافة القطع الخلفية.
وقياس عرض نطاق التآكل VB بسيط، لذلك غالبًا ما يستخدم VB لتمثيل درجة تآكل الأداة.
كلما زاد حجم VB، زادت قوة القطع، مما يتسبب في اهتزاز القطع، ويؤثر أيضًا على التآكل في قوس طرف القطع، وبالتالي يؤثر على دقة التصنيع وجودة السطح.
استنادًا إلى خصائص المواد والأجزاء التي يتم تصنيعها آليًا، حدد نوع ودرجة مادة الشفرة بشكل معقول. تأكد من أن مادة الشفرة تتمتع بالصلابة اللازمة في ظل فرضية وجود صلابة معينة ومقاومة للتآكل.
حدد معلمات هندسة الشفرة بشكل معقول. اضبط الزوايا الأمامية والخلفية وزوايا التخفيف الرئيسية والثانوية وزوايا أشعل النار لضمان قوة حافة القطع والطرف. يعد الطحن السالب على حافة القطع إجراءً فعالاً لمنع انكسار الشفرة.
تأكد من أن جودة اللحام والطحن، وتجنب العيوب المختلفة الناجمة عن سوء اللحام والطحن. وينبغي طحن الشفرات الرئيسية المستخدمة في العملية لتحسين جودة السطح وفحصها بحثًا عن الشقوق.
اختر كمية القطع بشكل معقول لتجنب قوة القطع المفرطة ودرجة حرارة القطع العالية ومنع كسر الشفرة.
اجعل نظام المعالجة صلبًا قدر الإمكان لتقليل الاهتزاز.
استخدم طريقة التشغيل الصحيحة لتقليل تعرض الشفرة للأحمال المفاجئة.
1. اختيار غير صحيح لمواصفات ودرجة شفرة الأداة، مثل أن تكون الشفرة رفيعة للغاية أو استخدام شفرة ذات صلابة عالية جدًا وهشاشة أثناء التشغيل الآلي الخشن.
التدابير المضادة: قم بزيادة سُمك الشفرة أو قم بتركيب الشفرة عموديًا واختر درجة ذات قوة ثني وصلابة أعلى.
2. اختيار غير صحيح لمعلمات هندسة الأداة (مثل الزوايا الأمامية والخلفية المفرطة).
التدابير المضادة:
إعادة تصميم الأداة من الجوانب التالية:
1） تقليل الزوايا الأمامية والخلفية بشكل مناسب.
2） اعتماد زاوية ميل سالبة أكبر للشفرة.
3） تقليل زاوية الميل الرئيسية.
4） اعتماد قوس دائري سالب أكبر أو قوس دائري بحافة الشفرة.
5） طحن حافة القطع الانتقالية لتقوية طرف الأداة.
3. عملية لحام شفرة الأداة غير صحيحة، مما يؤدي إلى إجهاد مفرط في اللحام أو شقوق اللحام.
التدابير المضادة:
1ـ تجنب استخدام هيكل فتحة الشفرة ذات الضميمة ثلاثية الجوانب.
2） اختر الصحيح مواد اللحام.
3） تجنب استخدام تسخين لهب الأكسجين والأسيتيلين والحفاظ على الشفرة دافئة بعد اللحام للتخلص من الإجهاد الداخلي.
4） استبدل الهيكل بـ التثبيت الميكانيكي قدر الإمكان.
4. طريقة طحن غير صحيحة، مما يؤدي إلى إجهاد الطحن وشقوق الطحن. بالنسبة لـ PCBN أدوات الطحن، يمكن أن يؤدي التأرجح المفرط للأسنان بعد الطحن إلى تحمل الأسنان الفردية لأحمال زائدة والتسبب في الكسر.
التدابير المضادة:
1） استخدم الطحن المتقطع أو الطحن الكاشطة الماسية.
2） اختر عجلة جلخ أكثر نعومة وقم بشحذها بشكل متكرر.
3） الانتباه إلى جودة الطحن والتحكم الصارم في تمايل الأسنان في أداة الطحن.
5. اختيار غير صحيح لكمية القطع، مثل قوة القطع المفرطة ودرجة الحرارة المفرطة، مما يتسبب في كسر الأداة.
التدابير المضادة: أعد تحديد مقدار القطع.
6. الأسباب الهيكلية للأدوات من نوع المشبك الميكانيكي، مثل عدم استواء قاع فتحة الأداة أو بروز الشفرة لفترة طويلة جداً.
التدابير المضادة:
1） إصلاح الجزء السفلي من فتحة الأداة.
2） قم بترتيب موضع فوهة سائل القطع بشكل معقول.
3） زيادة صلابة سبيكة المباعدة تحت الشفرة عن طريق تبريد الساق.
7. البلى المفرط للأدوات.
الإجراءات المضادة: تغيير الشفرة أو تغيير حافة القطع في الوقت المناسب.
8. عدم كفاية تدفق سائل القطع أو طريقة الإضافة غير الصحيحة، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الشفرة وانكسارها.
التدابير المضادة:
1） زيادة تدفق سائل القطع.
2） قم بترتيب موضع فوهة سائل القطع بشكل معقول.
3） استخدام طرق تبريد فعالة مثل التبريد بالرش لتحسين كفاءة التبريد.
4） استخدم القطع المتقطع لتقليل التأثير على الشفرة.
9. التركيب غير الصحيح للأدوات، مثل أداة القطع المثبتة مرتفعة أو منخفضة جدًا، أو ماكينة تفريز طرفي باستخدام تفريز غير متماثل، إلخ.
التدابير المضادة: أعد تثبيت الأداة.
10. ضعف صلابة نظام المعالجة، مما يتسبب في اهتزاز القطع المفرط.
التدابير المضادة:
1） زيادة الدعم الإضافي لقطعة الشغل وتحسين صلابة التشبيك لقطعة الشغل.
2） تقليل طول البروز الزائد للأداة.
3） تقليل الزاوية الخلفية للأداة بشكل مناسب.
4ـ اعتماد تدابير أخرى لتخفيف الاهتزازات.
11. التشغيل غير الآمن، مثل الخشونة الشديدة عند القطع في قطعة العمل من المركز، أو إيقاف الماكينة قبل سحب الأداة.
التدابير المضادة: انتبه إلى طريقة التشغيل.
1. التشكيل
في المنطقة القريبة من حافة القطع، حيث يحدث التلامس بين الأداة والبُرادة بسبب الضغط العالي إلى الأسفل، يندمج المعدن الموجود في أسفل البُرادة في القمم والوديان المجهرية على مقدمة أداة القطع، مما يشكل تلامسًا محكمًا بين المعدن والمعدن ينتج عنه ترابط.
يُعرف هذا الجزء من منطقة التلامس بين الأداة والبُرادة بمنطقة الترابط. في منطقة الترابط، تتراكم طبقة رقيقة من المادة المعدنية من البُرادة على مقدمة أداة القطع، والتي تتعرض لتشوه شديد وتقوية عند درجات حرارة القطع المناسبة.
ومع استمرار تدفق البُرادة للخارج، يتم دفع هذه المواد المتراكمة بعيدًا عن تدفق القطع اللاحق وتصبح أساسًا للحافة المبنية.
بعد ذلك، ستتشكل طبقة ثانية من مادة القطع المتراكمة فوقها، وستستمر هذه العملية في التراكم، مما يشكل حافة متراكمة.
2. الخصائص والتأثير على عملية القطع
1） صلابة الحافة المبنية أعلى بمقدار 1.5 إلى 2 مرة من مادة قطعة العمل، ويمكن أن تحل محل الجزء الأمامي من أداة القطع، مما يحمي حافة القطع ويقلل من التآكل في الجزء الأمامي من أداة القطع، ولكن شظايا الحافة المبنية التي تسقط يمكن أن تسبب تآكلًا في الجزء الخلفي من أداة القطع عندما تتدفق عبر منطقة التلامس بين الأداة وقطعة العمل.
2） بعد تشكيل الحافة المدمجة، تزداد زاوية العمل الأمامية للأداة، مما يقلل بشكل فعال من تشوه البُرادة ويقلل من قوة القطع.
3） بسبب الحافة المبنية البارزة من حافة القطع، يزداد عمق القطع الفعلي، مما يؤثر على دقة أبعاد قطعة العمل.
4） تسبب الحافة المبنية تأثير "الحرث" على سطح قطعة العمل، مما يؤثر على خشونة سطحها.
5） يمكن لشظايا الحافة المدمجة أن تلتصق أو تندمج في سطح قطعة العمل، مما يسبب نقاطًا صلبة ويؤثر على جودة السطح المشغول آليًا لقطعة العمل.
من التحليل أعلاه، يمكن ملاحظة أن الحافة المتراكمة تضر بمعالجة القطع، خاصةً بالنسبة للقطع الدقيق.
3. تدابير الرقابة
لتجنب تكوين حافة متراكمة، يمكن اتخاذ التدابير التالية لمنع المعدن الموجود في الجزء السفلي من البُرادة من الالتصاق أو التقوية مع مقدمة أداة القطع:
1） تقليل خشونة مقدمة أداة القطع.
2ـ زيادة الزاوية الأمامية للأداة.
3） تقليل سماكة القطع.
4） استخدم القطع بسرعة منخفضة أو عالية السرعة لتجنب سرعات القطع المعرضة لتشكيل حافة متراكمة.
5） معالجة مادة الشُّغْلَة بالحرارة بشكل مناسب لزيادة صلابتها وتقليل مرونتها.
6）استخدام سوائل القطع بخصائص جيدة مضادة للترابط (مثل سوائل القطع بالضغط الشديد التي تحتوي على الكبريت والكلور).
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR