Heeft u zich ooit afgevraagd waarom CNC-bewerkingsgereedschappen voortijdig defect raken? Schade aan en slijtage van gereedschappen kan de productie verstoren en leiden tot kostbare vertragingen. Dit artikel gaat in op veelvoorkomende problemen zoals microscheuren, thermische barsten en abrasieve slijtage, en geeft inzicht in de oorzaken en oplossingen. Door deze problemen te begrijpen, kunt u de levensduur en efficiëntie van uw bewerkingsprocessen verbeteren. Duik in het artikel om te leren hoe u deze problemen kunt identificeren en beperken voor soepelere bewerkingen en betere resultaten.
Voor een bewerkingscentrum worden snijgereedschappen beschouwd als verbruiksgereedschappen en tijdens het bewerkingsproces kunnen ze beschadigd raken, slijten en afbrokkelen.
Deze voorvallen zijn onvermijdelijk, maar ze kunnen ook worden veroorzaakt door beheersbare factoren zoals onwetenschappelijk en niet-standaard gebruik, onjuist onderhoud, enz.
Het vinden van de hoofdoorzaak is essentieel om het probleem effectiever op te lossen.
Als de materiaalstructuur, hardheid en voorraad van het werkstuk ongelijk zijn, de voorhoek te groot is, waardoor de snijrandsterkte laag is, de stijfheid van het processysteem onvoldoende is, waardoor er trillingen ontstaan of intermitterend wordt gesneden, en de slijpkwaliteit slecht is, is de snijrand gevoelig voor microchipping, dat wil zeggen dat er kleine breuken, gaten of afschilferingen in het randgebied verschijnen.
Als dit gebeurt, verliest het gereedschap een deel van zijn snijvermogen, maar het kan nog steeds blijven werken.
Tijdens het verder snijden kan het beschadigde gebied van de rand snel groter worden, wat tot grotere schade leidt.
2）Breuk van snijkant of punt
Dit type schade treedt op onder zwaardere snijomstandigheden dan microchipping of als gevolg van verdere ontwikkeling van microchipping.
De grootte en het bereik van de breuk is groter dan bij microchips, waardoor het gereedschap zijn snijvermogen volledig verliest en moet stoppen met werken. Het breken van de punt wordt meestal puntbreuk genoemd.
3） Breken van lemmet of gereedschap
Onder extreem zware snijomstandigheden, overmatig snijvolume, schokbelastingen, microscheurtjes in het materiaal van de kling of het gereedschap, restspanning door lassen of slijpen en andere factoren zoals onzorgvuldig gebruik, kan de kling of het gereedschap breken. Als dit soort schade optreedt, kan het gereedschap niet meer worden gebruikt en wordt het afgedankt.
4）Peeling van de oppervlaktelaag van het blad
Bij materialen met een hoge brosheid, zoals harde legeringen met een hoog TiC-gehalte, keramiek, PCBN, enz. kan de oppervlaktelaag afbladderen door defecten of mogelijke scheurtjes in de oppervlaktelaag of restspanning van lassen of slijpen.
Als het oppervlak niet stabiel genoeg is tijdens het snijden of als het oppervlak van het gereedschap onderhevig is aan wisselende contactspanning, is het waarschijnlijk dat afschilfering optreedt.
Schilfering kan optreden aan de voor- of achterkant van het gereedschap, met schilmateriaal in de vorm van vellen en een groot schilgebied. De kans op afschilferen is groter bij gecoat gereedschap.
Na een lichte schil kan het gereedschap nog steeds werken, maar na een zware schil verliest het zijn snijvermogen.
5）Plastische vervorming van het snijgedeelte
Door de lage sterkte en lage hardheid kan er plastische vervorming optreden in het snijgedeelte van koolstofstaal en hogesnelheidsstaal.
Wanneer harde legeringen onder hoge temperatuur en triaxiale spanning werken, kan er ook oppervlakteplastiek optreden, wat plastische vervorming van de snijrand of punt veroorzaakt, wat leidt tot bezwijken.
Instorting treedt meestal op onder omstandigheden van groot snijvolume en verwerking van harde materialen. Het vermogen tot antiplastische vervorming van harde legeringen op TiC-basis is sneller of faalt sneller dan dat van harde legeringen op WC-basis omdat de eerste een lager elasticiteitsmodulus. PCD en PCBN ondervinden in principe geen plastische vervorming.
6）Thermische scheurvorming van het blad
Wanneer het gereedschap wordt blootgesteld aan afwisselend mechanische belastingen en thermische belastingen, zullen de herhaalde thermische uitzetting en inkrimping van het oppervlak van het snijgedeelte onvermijdelijk een afwisselende thermische spanning genereren, wat vermoeidheid en barsten van het snijblad veroorzaakt.
Bij hogesnelheidsfrezen met een harde legering Bij een frees worden de tanden voortdurend blootgesteld aan periodieke schokken en wisselende thermische belasting, wat resulteert in kamvormige scheuren aan de voorkant.
Hoewel sommige gereedschappen geen duidelijke wisselende belastingen en wisselende spanningen hebben, zullen temperatuurverschillen tussen het oppervlak en de binnenste lagen ook thermische spanning genereren.
Bovendien zijn er onvermijdelijk defecten in het materiaal van het gereedschap, waardoor de kling ook kan barsten. Na het ontstaan van scheuren kan het gereedschap soms nog een tijdje doorwerken, maar soms breiden de scheuren zich snel uit, waardoor de kling breekt of het oppervlak ernstig afbladdert.
1）Slijtage
Het werkstuk bevat vaak enkele extreem harde kleine deeltjes die groeven kunnen schrapen op het gereedschapoppervlak, dit is abrasieve slijtage.
Slijtage komt op alle oppervlakken voor en is het duidelijkst op de voorste snijkant.
Slijtslijtage kan bij alle snijsnelheden optreden, maar bij het snijden bij lage snelheid zijn andere soorten slijtage niet duidelijk door de lage snijtemperatuur, dus is slijtslijtage de hoofdoorzaak. Hoe lager de hardheid van het gereedschap, hoe ernstiger de abrasieve slijtage.
2） Koude lasslijtage
Tijdens het snijden is er een grote druk en intense wrijving tussen het werkstuk en de snijkant, wat resulteert in koud lassen.
Door de relatieve beweging tussen het wrijvingspaar zorgt koudlassen ervoor dat de breuk door één partij wordt weggenomen, wat resulteert in koudlasslijtage. Koudlasslijtage is over het algemeen ernstiger bij matige snijsnelheden.
Volgens experimenten zijn brosse metalen beter bestand tegen koudlassen dan plastische metalen; meerfasige metalen zijn kleiner dan monofasige metalen; metaalverbindingen hebben een lagere neiging tot koudlassen dan zuivere metalen; de B-groep elementen in het periodiek systeem en ijzer hebben een lagere neiging tot koudlassen.
Hogesnelheidsstaal en harde legeringen zijn gevoeliger voor koudlassen bij lage snijsnelheden.
3) Diffusieslijtage
Tijdens het snijden bij hoge temperatuur en het contact tussen het werkstuk en het gereedschap diffunderen de chemische elementen van beide zijden in elkaar in vaste toestand, waardoor de samenstelling en structuur van het gereedschap verandert, het oppervlak van het gereedschap broos wordt en de slijtage van het gereedschap versnelt.
Diffusie zorgt altijd voor een diepe gradiënt van het object met de hoge gradiënt naar het object met de lage gradiënt.
Als kobalt in een harde legering bijvoorbeeld bij 800°C wordt gesneden, diffundeert het snel in de spanen en het werkstuk. snijstaal en ijzer met een PCD-gereedschap, als de snijtemperatuur hoger is dan 800°C, zullen koolstofatomen in de PCD overgaan naar het werkstukoppervlak met een hoge diffusiesterkte om een nieuwe legering te vormen en zal het gereedschapoppervlak grafietachtig worden.
Kobalt en wolfraam hebben een sterkere diffusie, terwijl titaniumtantaal en niobium hebben een sterker vermogen tegen diffusie, zodat harde legeringen van het YT-type een betere slijtvastheid hebben.
Tijdens het snijden van keramiek en PCBN is diffusieslijtage niet significant bij temperaturen tussen 1000°C en 1300°C.
Door het materiaal van het werkstuk, de spanen en het gereedschap wordt tijdens het snijcontact een thermo-elektrisch potentiaal gegenereerd, wat diffusie bevordert en de slijtage van het gereedschap versnelt.
Dit type diffusieslijtage onder invloed van thermo-elektrische potentiaal wordt "thermo-elektrische slijtage" genoemd.
4）Oxidatieslijtage
Als de temperatuur stijgt, wordt het oppervlak van de snijtang kan oxideren, waardoor een zachte oxide ontstaat die door de spanen wordt afgeschuurd en slijtage veroorzaakt. Dit type slijtage wordt oxidatieslijtage genoemd.
In het temperatuurbereik van 700-800 °C bijvoorbeeld reageert zuurstof in de lucht met kobalt en carbiden in gecementeerde carbiden en met titaancarbide, waarbij een zachter oxide wordt gevormd. Bij 1000°C reageert PCBN met waterdamp.
1） Slijtage voorste snijrand:
Tijdens het snijden met een hogere snelheid van kunststof materialen zal de voorste snijkant in de buurt van de snijkracht slijten tot een halvemaanvorm door het effect van spanen, waardoor het ook wel halvemaanvormige groefslijtage wordt genoemd.
In het beginstadium van slijtage neemt de voorhoek van het gereedschap toe, waardoor de snijcondities verbeteren en de spanen worden gebogen en gebroken.
Als de halvemaanvormige groef echter groter wordt, verzwakt de sterkte van de snijkant en kan de snijkant uiteindelijk breken.
Slijtage van de halvemaangroef treedt niet op bij het zagen van brosse materialen of bij het zagen van kunststof materialen met een lagere snijsnelheid en een dunnere snijdikte.
2） Slijtage van de snijrand:
Slijtage van de snijtip is de slijtage aan de achterste snijrand en de aangrenzende kant van de achterste snijrand van de boog van de snijtip.
Het is een voortzetting van de slijtage aan de achterste snijkant van het gereedschap. Door de slechte warmteafvoer hier concentreert de spanning zich, waardoor de slijtage sneller verloopt dan aan de achterste snijkant.
Soms wordt er een reeks groeven met een tussenruimte gelijk aan de voedingssnelheid gevormd aan de kant van de achterste snijkant, groefslijtage genoemd.
Ze worden voornamelijk veroorzaakt door de verhardingslaag en het snijpatroon op het bewerkte oppervlak.
Groefslijtage is het meest waarschijnlijk bij het zagen van moeilijk te bewerken materialen met een hoge hardingsneiging.
Slijtage van de snijtip heeft de grootste invloed op de oppervlakteruwheid en bewerkingsnauwkeurigheid van het werkstuk.
3） Slijtage van de achterkant:
Bij het snijden van kunststof materialen met een grote snijdikte is het mogelijk dat de achterste snijkant van het gereedschap geen contact maakt met het werkstuk door de aanwezigheid van een opstaande rand.
Bovendien komt de achterste snijkant meestal in contact met het werkstuk, waardoor een slijtageband met een achterwaartse hoek van 0 wordt gevormd.
In het midden van de werklengte van de snijkant is de slijtage aan de achterkant van de snijkant meestal relatief uniform, dus de mate van slijtage aan de achterkant van de snijkant kan worden gemeten aan de hand van de breedte van de slijtageband VB op dit deel van de snijkant.
Aangezien bijna alle soorten gereedschap slijtage van de snijkanten onder verschillende snijomstandigheden ondervinden, vooral bij het snijden van brosse materialen of kunststof materialen met een kleinere snijdikte, is de belangrijkste slijtage van het gereedschap slijtage van de snijkanten.
En de meting van de breedte van de slijtageband VB is eenvoudig, dus wordt VB vaak gebruikt om de mate van gereedschapsslijtage weer te geven.
Hoe groter VB is, hoe meer snijkracht zal toenemen, wat snijtrillingen veroorzaakt en ook de slijtage bij de snijpuntboog beïnvloedt, waardoor de bewerkingsnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit beïnvloed worden.
Selecteer op basis van de eigenschappen van het materiaal en de te bewerken onderdelen het type en de kwaliteit van bladmateriaal redelijk. Zorg ervoor dat het materiaal van het blad de nodige taaiheid heeft onder de vooronderstelling dat het een bepaalde hardheid en slijtvastheid heeft.
Selecteer de geometrieparameters van het blad op een redelijke manier. Pas de hoeken voor en achter, de hoofd- en secundaire reliëfhoeken en de spaanhoek aan om ervoor te zorgen dat de snijkant en de punt een goede sterkte hebben. Het slijpen van een negatieve verkanting op de snijkant is een effectieve maatregel om bladbreuk te voorkomen.
Zorg ervoor dat de kwaliteit van lassen en slijpen en diverse defecten door slecht lassen en slijpen te voorkomen. De sleutelbladen die in het proces worden gebruikt, moeten worden geslepen om de oppervlaktekwaliteit te verbeteren en moeten worden gecontroleerd op scheuren.
Kies de snijhoeveelheid redelijk om overmatige snijkracht en hoge snijtemperatuur te voorkomen en breuk van het mes te voorkomen.
Maak het processysteem zo stijf mogelijk om trillingen te verminderen.
Gebruik de juiste bedieningsmethode om de blootstelling van het blad aan plotselinge belastingen te minimaliseren.
1. Onjuiste selectie van de specificatie en de kwaliteit van het gereedschapblad, zoals een te dun blad of een blad met een te hoge hardheid en brosheid tijdens het voorbewerken.
Tegenmaatregelen: Vergroot de dikte van het blad of installeer het blad verticaal en kies een kwaliteit met een hogere buigsterkte en taaiheid.
2. Onjuiste selectie van gereedschapgeometrieparameters (zoals te grote hoeken voor en achter).
Tegenmaatregelen:
Herontwerp de tool vanuit de volgende aspecten:
1） Verklein de hoeken voor en achter op de juiste manier.
2） Kies een grotere negatieve bladhellingshoek.
3） Verklein de belangrijkste hellingshoek.
4） Kies een grotere negatieve zwaaihals of cirkelboog voor de bladrand.
5） Slijp de overgangssnijkant om de gereedschapspunt te versterken.
3. Verkeerd lasproces van het gereedschapblad, wat resulteert in overmatige lasspanning of lasscheuren.
Tegenmaatregelen:
1） Vermijd het gebruik van een structuur met gleuven met drie zijden.
2）Selecteer de juiste lasmateriaal.
3）Vermijd het gebruik van zuurstof-acetyleen vlamverwarming en houd het blad warm na het lassen om te elimineren inwendige spanning.
4）Vervang de structuur met mechanische klemming zoveel mogelijk.
4. Onjuiste slijpmethode, resulterend in slijpspanning en slijpscheuren. Voor PCBN freesgereedschappenOvermatig slingeren van de tanden na het slijpen kan ervoor zorgen dat individuele tanden te zwaar worden belast en breken.
Tegenmaatregelen:
1） Gebruik intermitterend slijpen of diamantslijpen.
2）Kies een zachtere schuurschijf en slijp deze regelmatig.
3）Let op de slijpkwaliteit en controleer strikt de tandzwaai van de freesgereedschap.
5. Verkeerde selectie van snijhoeveelheid, zoals te hoge snijkracht en temperatuur, waardoor gereedschap breekt.
Tegenmaatregelen: Selecteer de snijhoeveelheid opnieuw.
6. Structurele redenen voor mechanisch opspannende gereedschappen, zoals een ongelijke onderkant van de gereedschapssleuf of een blad dat te lang uitsteekt.
Tegenmaatregelen:
1）Repareer de onderkant van de gereedschapsgleuf.
2） Verander de positie van het mondstuk van de snijvloeistof op een redelijke manier.
3）Verhoog de hardheid van de gelegeerde afstandshouder onder het blad door de schacht te blussen.
7. Overmatige slijtage van het gereedschap.
Tegenmaatregelen: Vervang het mes of vervang de snijkant op tijd.
8. Onvoldoende toevoer van snijvloeistof of onjuiste toevoermethode, waardoor het blad oververhit raakt en breekt.
Tegenmaatregelen:
1）Verhoog de stroming van de snijvloeistof.
2） Verander de positie van het mondstuk van de snijvloeistof op een redelijke manier.
3） Gebruik effectieve koelmethoden zoals sproeikoeling om de koelefficiëntie te verbeteren.
4） Gebruik onderbroken snijden om de impact op het mes te verminderen.
9. Verkeerde installatie van gereedschap, zoals doorslijpgereedschap dat te hoog of te laag is geïnstalleerd, frees die asymmetrisch freest, enz.
Tegenmaatregelen: Installeer het gereedschap opnieuw.
10. Slechte stijfheid van het processysteem, wat overmatige snijtrillingen veroorzaakt.
Tegenmaatregelen:
1）Verhoog de hulpondersteuning voor het werkstuk en verbeter de klemstijfheid van het werkstuk.
2） Verklein de overhanglengte van het gereedschap.
3） Verklein de rughoek van het gereedschap op de juiste manier.
4） Pas andere trillingsdempende maatregelen toe.
11. Onveilige bediening, zoals te ruw snijden in het werkstuk vanuit het midden, of stoppen van de machine voordat het gereedschap is ingetrokken.
Tegenmaatregelen: Let op de bedieningsmethode.
1. Formatie
In het gebied dicht bij de snijkant, waar het gereedschap-spaancontact plaatsvindt, wordt het metaal aan de onderkant van de spanen door de hoge neerwaartse druk ingesloten in de microscopische pieken en dalen aan de voorkant van het snijgereedschap, waardoor een nauw metaal-op-metaalcontact ontstaat dat resulteert in hechting.
Dit deel van het contactgebied tussen gereedschap en spaan staat bekend als het bindingsgebied. In het bindingsgebied hoopt een dunne laag metaalmateriaal van de spanen zich op aan de voorkant van het snijgereedschap, dat sterk vervormt en sterker wordt bij de juiste snijtemperatuur.
Terwijl de spanen blijven uitvloeien, wordt dit opgehoopte materiaal weggeduwd van de volgende snijstroom en wordt het de basis voor de opgebouwde rand.
Dan zal er zich een tweede laag opgebouwd snijmateriaal bovenop vormen, en dit proces zal zich blijven opstapelen, waardoor er een opgebouwde rand ontstaat.
2. Kenmerken en invloed op het snijproces
1） De hardheid van de opgebouwde rand is 1,5 tot 2 keer hoger dan het werkstukmateriaal, en het kan de voorkant van het snijgereedschap vervangen, waardoor de snijkant wordt beschermd en de slijtage aan de voorkant van het snijgereedschap wordt verminderd, maar fragmenten van de opgebouwde rand die eraf vallen kunnen slijtage aan de achterkant van het snijgereedschap veroorzaken wanneer ze door het contactgebied tussen gereedschap en werkstuk stromen.
2） Nadat de opstaande rand is gevormd, neemt de werkvoorhoek van het gereedschap toe, wat de vervorming van de spanen actief vermindert en de snijkracht reduceert.
3）Door de opstaande rand die uit de snijkant steekt, neemt de werkelijke zaagdiepte toe, wat de maatnauwkeurigheid van het werkstuk beïnvloedt.
4）De opgebouwde rand veroorzaakt een "ploegend" effect op het oppervlak van het werkstuk, waardoor de oppervlakteruwheid wordt beïnvloed.
5）De fragmenten van de opgebouwde rand kunnen zich vastzetten of inbedden in het oppervlak van het werkstuk, waardoor harde punten ontstaan en de kwaliteit van het bewerkte oppervlak van het werkstuk wordt aangetast.
Uit de bovenstaande analyse blijkt dat de opstaande rand nadelig is voor de snijbewerking, vooral bij precisiebewerking.
3. Controlemaatregelen
Om de vorming van een opstaande rand te voorkomen, kunnen de volgende maatregelen worden genomen om te voorkomen dat metaal op de bodem van de spanen zich hecht aan of versterkt met de voorkant van het snijgereedschap:
1）Verminder de ruwheid van de voorkant van het snijgereedschap.
2）Vergroot de voorhoek van het gereedschap.
3） Verminder de snijdikte.
4） Gebruik lage of hoge snijsnelheden om snijsnelheden te vermijden die snel opgebouwde randen kunnen vormen.
5） Behandel het werkstukmateriaal op de juiste manier om de hardheid te verhogen en de plasticiteit te verminderen.
6）Gebruik snijvloeistoffen met goede antikleefeigenschappen (zoals extreem hoge druk snijvloeistoffen die zwavel en chloor bevatten).
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR