Избегайте этих распространенных проблем с инструментами при обработке на станках с ЧПУ | MachineMFG

Избегайте этих распространенных проблем с инструментами при обработке на станках с ЧПУ

0
(0)

В обрабатывающем центре режущие инструменты считаются расходными материалами, и в процессе обработки они могут повреждаться, изнашиваться и скалываться.

Эти случаи неизбежны, но они также могут быть вызваны контролируемыми факторами, такими как ненаучная и нестандартная эксплуатация, неправильное техническое обслуживание и т.д.

Выяснение первопричины - ключ к более эффективному решению проблемы.

1. Выражение повреждения режущего инструмента

1. Микросколы на режущей кромке

Если структура материала, твердость и масса заготовки неравномерны, передний угол слишком велик, что приводит к низкой прочности режущей кромки, жесткость технологической системы недостаточна, что вызывает вибрацию или прерывистое резание, а качество шлифования низкое, режущая кромка подвержена микросколам, то есть в области кромки появляются небольшие трещины, зазоры или отслоения.

После этого инструмент теряет часть своей режущей способности, но может продолжать работать.

При продолжении резки поврежденная область кромки может быстро увеличиться, что приведет к еще большему повреждению.

2) Поломка режущей кромки или наконечника

Этот тип повреждения возникает при более жестких условиях резания, чем микроскол, или в результате дальнейшего развития микроскола.

Размер и диапазон поломки больше, чем у микросколов, что приводит к полной потере способности инструмента к резанию и прекращению работы. Поломку наконечника принято называть поломкой наконечника.

3) Поломка лезвия или инструмента

При крайне тяжелых условиях резания, чрезмерном объеме резки, ударных нагрузках, микротрещинах в лезвии или материал инструментаВ результате остаточного напряжения при сварке или шлифовке, а также других факторов, таких как небрежная работа, лезвие или инструмент могут сломаться. После такого повреждения инструмент больше нельзя использовать, и он отправляется в утиль.

4) Отслаивание поверхностного слоя лезвия

Для материалов с высокой хрупкостью, таких как твердые сплавы с высоким содержанием TiC, керамика, PCBN и т.д., поверхностный слой может отслаиваться из-за дефектов или потенциальных трещин в поверхностном слое или остаточное напряжение от сварки или шлифовки.

Если поверхность недостаточно стабильна во время резания или поверхность инструмента подвергается переменному контактному напряжению, может произойти отслаивание.

Отслаивание может происходить на передней или задней поверхности инструмента, при этом отслаивающийся материал имеет форму листов и большую площадь отслоения. Вероятность отслаивания выше для инструменты с покрытием.

После незначительного отслаивания инструмент может продолжать работать, но после сильного отслаивания он теряет способность к резке.

5) Пластическая деформация режущей части

Из-за низкой прочности и низкой твердости в режущей части углеродистой и быстрорежущей стали может возникнуть пластическая деформация.

При работе твердых сплавов в условиях высокой температуры и трехосного напряжения может возникнуть поверхностное пластическое течение, вызывающее пластическую деформацию режущей кромки или вершины, приводящую к разрушению.

Разрушение обычно происходит в условиях большого объема резания и обработки твердых материалов. Способность твердых сплавов на основе TiC к антипластической деформации наступает быстрее или разрушается быстрее, чем у твердых сплавов на основе WC, поскольку первые имеют более низкую модуль упругости. PCD и PCBN в основном не испытывают пластической деформации.

6) Термическое растрескивание лезвия

Когда инструмент подвергается чередованию механических и тепловых нагрузок, повторяющиеся тепловые расширения и сжатия поверхности режущей части неизбежно вызывают чередование тепловых напряжений, что приводит к усталости и растрескиванию лезвия.

Например, при высокоскоростном фрезеровании с помощью твёрдый сплав Зубья фрезы постоянно подвергаются периодическим ударам и переменным тепловым нагрузкам, что приводит к образованию гребнеобразных трещин на передней поверхности.

Хотя некоторые инструменты не имеют очевидных переменных нагрузок и переменных напряжений, разница температур между поверхностным и внутренним слоями также будет создавать тепловые напряжения.

Кроме того, дефекты неизбежно присутствуют в материал инструментаПоэтому лезвие также может треснуть. После образования трещин инструмент иногда может продолжать работать в течение некоторого времени, но иногда трещины быстро расширяются, что приводит к поломке лезвия или сильному отслаиванию поверхности.

2. Причины износа инструмента

1) Абразивный износ

В заготовке часто содержатся мелкие частицы высокой твердости, которые могут прорезать канавки на поверхности инструмента - это и есть абразивный износ.

Абразивный износ присутствует на всех поверхностях и наиболее заметен на передней режущей кромке.

Абразивный износ может происходить на всех скоростях резания, но при резании на низкой скорости другие виды износа не очевидны из-за низкой температуры резания, поэтому абразивный износ является основной причиной. Чем ниже твердость инструмента, тем сильнее абразивный износ.

2) Износ при холодной сварке

Во время резки между заготовкой и режущей кромкой возникает большое давление и интенсивное трение, что приводит к холодная сварка.

Из-за относительного движения между парами трения холодная сварка вызывает отрыв одной из сторон, что приводит к износу при холодной сварке. Износ при холодной сварке обычно сильнее при умеренных скоростях резки.

Согласно экспериментам, хрупкие металлы лучше сопротивляются холодной сварке, чем пластичные; многофазные металлы меньше, чем монофазные; соединения металлов менее склонны к холодной сварке, чем чистые металлы; элементы группы В в периодической таблице и железо имеют меньшую склонность к холодной сварке.

Быстрорежущая сталь и твердые сплавы более восприимчивы к холодной сварке на низких скоростях резки.

3) Диффузионный износ

Во время высокотемпературного резания и контакта между заготовкой и инструментом химические элементы обеих сторон диффундируют друг в друга в твердом состоянии, изменяя состав и структуру инструмента, делая поверхность инструмента хрупкой и ускоряя его износ.

Диффузия всегда поддерживает глубокий градиент от объекта с высоким градиентом к объекту с низким градиентом.

Например, когда кобальт в твердом сплаве режется при температуре 800°C, он быстро диффундирует в стружку и заготовку; WC разлагается на вольфрам и углерод и диффундирует в сталь; когда режущая сталь и железа с PCD-инструментом, если температура резки превышает 800°C, атомы углерода в PCD переходят на поверхность заготовки с высокой диффузионной способностью, образуя новый сплав, и поверхность инструмента становится графитированной.

Кобальт и вольфрам имеют более сильную диффузию, в то время как титанТантал, ниобий обладают более сильной антидиффузионной способностью, поэтому твердые сплавы типа YT имеют лучшую износостойкость.

При резке керамики и PCBN диффузионный износ незначителен при температуре 1000°C-1300°C.

Из-за материала заготовки, стружки и инструмента во время контакта при резании возникает термоэлектрический потенциал, который способствует диффузии и ускоряет износ инструмента.

Такой тип диффузионного износа под действием термоэлектрического потенциала называется "термоэлектрическим износом".

4) Окислительный износ

Когда температура повышается, поверхность режущий инструмент может окисляться, образуя мягкий оксид, который истирается стружкой и вызывает износ. Этот тип износа называется окислительным износом.

Например, в диапазоне температур 700-800°C кислород воздуха вступает в реакцию с кобальтом и карбидами в цементированных карбидах, а также с карбидом титана, образуя более мягкий оксид. При температуре 1000°C PCBN реагирует с водяным паром.

3. Формы износа лезвий

1) Износ передней режущей кромки:

При резании с большой скоростью пластиковых материалов передняя режущая кромка вблизи силы резания изнашивается в форме полумесяца из-за воздействия стружки, поэтому это также называется износом канавки полумесяца.

На ранней стадии износа передний угол инструмента увеличивается, улучшая условия резания и способствуя изгибу и разрушению стружки.

Однако по мере увеличения размера серповидной канавки прочность режущей кромки ослабевает, и в конце концов режущая кромка может сломаться.

Износ серповидных канавок не происходит при резке хрупких материалов или при резке пластичных материалов с более низкой скоростью резания и меньшей толщиной режущей части.

2) Износ режущего наконечника:

Износ режущего наконечника - это износ задней режущей кромки и прилегающей стороны задней режущей кромки дуги режущего наконечника.

Это продолжение износа задней режущей кромки инструмента. Из-за плохих условий отвода тепла здесь концентрируется напряжение, и поэтому скорость износа выше, чем на задней режущей кромке.

Иногда на боковой поверхности задней режущей кромки образуется ряд канавок с шагом, равным скорости подачи, что называется износом канавки.

В основном они обусловлены наличием упрочняющего слоя и рисунка резания на обрабатываемой поверхности.

Износ канавок наиболее вероятен при резке труднообрабатываемых материалов с высокой склонностью к закалке.

Износ режущего наконечника оказывает наибольшее влияние на шероховатость поверхности и точность обработки заготовки.

3) Износ задней режущей кромки:

При резке пластиковых материалов с большой толщиной резания задняя режущая кромка инструмента может не соприкасаться с заготовкой из-за наличия нарастающей кромки.

Кроме того, задняя режущая кромка обычно соприкасается с заготовкой, образуя полосу износа с задним углом 0.

Обычно в середине рабочей длины режущей кромки износ задней режущей кромки относительно равномерный, поэтому степень износа задней режущей кромки можно определить по ширине полосы износа VB на этом участке режущей кромки.

Поскольку почти все типы инструментов испытывают износ задней режущей кромки при различных условиях резания, особенно при резке хрупких материалов или пластика с меньшей толщиной режущей части, основным видом износа инструмента является износ задней режущей кромки.

Измерение ширины полосы износа VB очень просто, поэтому VB часто используется для определения степени износа инструмента.

Чем больше VB, тем больше увеличивается сила резания, что приводит к вибрации при резании, а также влияет на износ дуги режущего наконечника, тем самым влияя на точность обработки и качество поверхности.

4. Методы предотвращения поломки лезвия:

Исходя из характеристик материала и обрабатываемых деталей, выберите тип и марку инструмента. материал лезвия разумно. Убедитесь, что материал лезвия обладает необходимой прочностью при определенной твердости и износостойкости.

Выберите разумные параметры геометрии лезвия. Отрегулируйте передний и задний углы, главные и второстепенные углы рельефа, а также углы граблины, чтобы обеспечить хорошую прочность режущей кромки и кончика. Шлифовка режущей кромки с отрицательным углом наклона - эффективная мера для предотвращения поломки лезвия.

Обеспечьте качество сварки и шлифовки, а также избежать различных дефектов, вызванных некачественной сваркой и шлифовкой. Лезвия ключей, используемых в процессе, должны быть отшлифованы для улучшения качества поверхности и проверены на наличие трещин.

Выбирайте величину резки разумно, чтобы избежать чрезмерного усилия и высокой температуры резки, а также предотвратить поломку лезвия.

Сделайте технологическую систему как можно более жесткой, чтобы уменьшить вибрацию.

Используйте правильный метод работы, чтобы свести к минимуму воздействие внезапных нагрузок на лезвие.

5. Причины и меры борьбы с поломкой инструмента:

1. Неправильный выбор спецификации и марки лезвия инструмента, например, слишком тонкое лезвие или использование лезвия со слишком высокой твердостью и хрупкостью при черновой обработке.

Меры противодействия: Увеличьте толщину лезвия или установите лезвие вертикально и выберите марку с более высокой прочностью на изгиб и вязкостью.

2. Неправильный выбор геометрических параметров инструмента (например, чрезмерно большие передний и задний углы).

Меры противодействия:

Перепроектируйте инструмент с учетом следующих аспектов:

1) Уменьшите передний и задний углы соответствующим образом.

2) Выберите больший отрицательный угол наклона лопастей.

3) Уменьшите основной угол наклона.

4) Применяйте большую отрицательную граблину или круговую дугу кромки лезвия.

5) Отшлифуйте переходную режущую кромку, чтобы укрепить кончик инструмента.

3. Неправильный процесс сварки лезвия инструмента, приводящий к чрезмерному сварочному напряжению или сварочные трещины.

Меры противодействия:

1) Избегайте использования щелевой конструкции с трехсторонним корпусом.

2) Выберите правильный сварочный материал.

3) Избегайте использования кислородно-ацетиленового пламени для нагрева и держите лезвие теплым после сварки, чтобы исключить внутреннее напряжение.

4) Замените конструкцию на механический зажим как можно больше.

4. Неправильный метод шлифования, приводящий к возникновению напряжения при шлифовании и трещин при шлифовании. Для PCBN фрезерные инструментыЧрезмерное раскачивание зубов после шлифовки может вызвать чрезмерную нагрузку на отдельные зубы и привести к их поломке.

Меры противодействия:

1) Используйте прерывистое шлифование или шлифование алмазным абразивом.

2) Выберите более мягкий абразивный круг и часто затачивайте его.

3) Обращайте внимание на качество шлифования и строго контролируйте шаткость зубьев. фрезерный инструмент.

5. Неправильный выбор количества резания, например, чрезмерное усилие резания и температура, что приводит к поломке инструмента.

Меры противодействия: Повторно выберите объем резки.

6. Конструктивные причины для инструментов с механическим зажимом, например, неровная нижняя часть паза инструмента или слишком длинное выступающее лезвие.

Меры противодействия:

1) Отремонтируйте нижнюю часть гнезда для инструментов.

2) Разумно регулируйте положение форсунки для подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

3) Повышение твердости проставки из сплава под лезвием за счет закалки хвостовика.

7. Чрезмерный износ инструмента.

Меры противодействия: Своевременно меняйте лезвие или режущую кромку.

8. Недостаточный поток смазочно-охлаждающей жидкости или неправильный метод добавления, что приводит к перегреву и поломке лезвия.

Меры противодействия:

1) Увеличивает поток смазочно-охлаждающей жидкости.

2) Разумно регулируйте положение форсунки для подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

3) Используйте эффективные методы охлаждения, такие как распылительное охлаждение, для повышения эффективности охлаждения.

4) Используйте прерывистую резку, чтобы уменьшить воздействие на лезвие.

9. Неправильная установка инструмента, например, отрезной инструмент установлен слишком высоко или низко, концевая фреза используется для асимметричного фрезерования и т.д.

Меры противодействия: Установите инструмент на место.

10. Плохая жесткость технологической системы, вызывающая чрезмерную вибрацию при резке.

Меры противодействия:

1)Увеличение вспомогательной опоры для заготовки и повышение жесткости зажима заготовки.

2) Уменьшите длину свеса инструмента.

3) Соответствующим образом уменьшите задний угол инструмента.

4) Применяйте другие меры по гашению вибрации.

11. Небезопасная работа, например, слишком грубое врезание в заготовку от центра или остановка станка перед втягиванием инструмента.

Меры противодействия: Обратите внимание на способ эксплуатации.

6. Образование, характеристики и меры борьбы с застроенным краем

1. Формирование

В зоне, близкой к режущей кромке, где происходит контакт инструмента со стружкой, под действием высокого давления металл на дне стружки попадает в микроскопические пики и впадины на передней части режущего инструмента, образуя плотный контакт металла с металлом, что приводит к склеиванию.

Эта часть зоны контакта инструмента со стружкой называется зоной прилегания. В зоне прилегания на передней части режущего инструмента скапливается тонкий слой металлического материала из стружки, который при соответствующих температурах резания подвергается сильной деформации и упрочнению.

По мере того как стружка продолжает выходить, этот накопленный материал отталкивается от последующего потока резания и становится основой для наращиваемой кромки.

Затем поверх него образуется второй слой накопленного режущего материала, и этот процесс будет продолжаться, формируя нарастающую кромку.

2. Характеристики и влияние на процесс резки

1) Твердость наращенной кромки в 1,5-2 раза выше, чем у материала заготовки, и она может заменить переднюю часть режущего инструмента, защищая режущую кромку и уменьшая износ передней части режущего инструмента, но отвалившиеся фрагменты наращенной кромки могут вызвать износ задней части режущего инструмента, когда они проходят через зону контакта инструмента с заготовкой.

2)После образования наращенной кромки рабочий передний угол инструмента увеличивается, что активно снижает деформацию стружки и уменьшает силу резания.

3) Из-за выступающей над режущей кромкой наращенной кромки фактическая глубина резания увеличивается, что влияет на точность размеров заготовки.

4) Наращивание кромки вызывает эффект "вспашки" на поверхности заготовки, что влияет на шероховатость поверхности.

5) Фрагменты наращенной кромки могут прилипнуть или внедриться в поверхность заготовки, вызывая образование твердых точек и ухудшая качество обработанной поверхности заготовки.

Из приведенного выше анализа видно, что нарастающая кромка негативно сказывается на обработке резанием, особенно на прецизионной обработке.

3. Меры контроля

Чтобы избежать образования нарастающей кромки, можно предпринять следующие меры для предотвращения сцепления или укрепления металла на дне стружки с передней частью режущего инструмента:

1) Уменьшение шероховатости передней части режущего инструмента.

2) Увеличьте передний угол инструмента.

3) Уменьшение толщины резки.

4) Используйте низкоскоростную или высокоскоростную резку, чтобы избежать скоростей резки, которые могут привести к образованию нарастающей кромки.

5) Для повышения твердости и снижения пластичности материала заготовки необходимо подвергнуть его термической обработке.

6) Использование смазочно-охлаждающие жидкости с хорошими антиадгезионными свойствами (например, жидкости для резки под высоким давлением, содержащие серу и хлор).

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх