Analiza motivelor pentru spargerea așchiilor de scule nesigure și soluții

Cât de multe știi despre cunoștințele despre spargerea așchiilor? După ce am citit acest articol, cred că vă va fi de ajutor pentru munca de zi cu zi.
Fiabilitatea spargerii așchiilor de scule are un impact semnificativ asupra producției normale și asupra siguranței operatorului. La tăiere, așchiile sparte pot stropi și dăuna oamenilor și sunt predispuse să deterioreze mașina unealtă; Cu toate acestea, așchiile în formă de bandă lungă se pot înfășura în jurul piesei de prelucrat sau a sculei, zgâriind cu ușurință piesa de prelucrat, provocând deteriorarea sculei și chiar afectând siguranța lucrătorului.
Pentru mașinile de prelucrare automată precum mașinile-unelte CNC (centre de prelucrare), datorită numărului mare de scule așchietoare și a conexiunii strânse dintre suportul sculei și unealtă, problema spargerii așchiilor devine mai importantă. Atâta timp cât una dintre sculele de tăiere nu este de încredere, poate perturba ciclul automat al mașinii-unelte și chiar poate perturba funcționarea normală a întregii linii automate. Prin urmare, la proiectarea, selectarea sau șlefuirea sculelor, trebuie luată în considerare fiabilitatea spargerii așchiilor sculei. Pentru mașinile-unelte CNC (centre de prelucrare), etc., trebuie îndeplinite următoarele cerințe:
Așchiile nu trebuie să fie încurcate pe uneltele de tăiere, piesele de prelucrat și uneltele și echipamentele adiacente;
Cipsele nu trebuie să stropească pentru a asigura siguranța operatorilor și a observatorilor;
În timpul prelucrării de precizie, așchiile nu trebuie să zgârie suprafața prelucrată a piesei de prelucrat, afectând calitatea suprafeței prelucrate;
Asigurați durabilitatea predeterminată a sculelor de tăiere, evitați uzura prematură și depuneți toate eforturile pentru a preveni deteriorarea acestora;
Când așchiile curg, nu împiedică injectarea fluidului de tăiere;
Cipsele nu vor zgâria ghidajele mașinii sau alte componente.
Pe baza îndeplinirii cerințelor de mai sus, diferite scule de tăiere au cerințe diferite pentru lungimea așchiilor. De exemplu, lungimea maximă a așchiilor pentru materialele din oțel de strunjire brută este în general de aproximativ 100 mm; O mașină bună ar trebui să fie puțin mai lungă. Pentru a evita așchiile prea fine, deoarece acestea sunt ușor încorporate în părți importante ale ghidajului mașinii și ale dispozitivului de sculă (cum ar fi planul de referință), acest lucru necesită nu numai dispozitive de protecție suplimentare, dar ridică și anumite dificultăți în îndepărtarea așchiilor.
Pentru anumite scule de tăiere care nu sunt predispuse la spargerea așchiilor, cum ar fi sculele de strunjire de formare, sculele de strunjire cu crestare și sculele de strunjire de tăiere, ondularea stabilă a așchiilor ar trebui să fie asigurată pe mașinile-unelte automate, cum ar fi centrele de prelucrare CNC.
unu
Clasificarea formelor așchiilor
În funcție de condițiile specifice ale materialului piesei de prelucrat, parametrilor geometrici ai sculei și cantitatea de tăiere, forma așchiilor include în general: așchii de bandă, așchii în formă de C, așchii de așchiere, așchii în formă de pagodă, așchii în formă de arc, așchii de șurub lungi și strâns, șurub chipsuri etc.

1. Resturi în bandă
Când tăiați cu viteză mare materiale plastice metalice, dacă nu se iau măsuri de rupere a așchiilor, este ușor să se formeze așchii în formă de bandă, care sunt continue și adesea se încurcă pe piesa de prelucrat sau unealtă, zgâriind cu ușurință suprafața piesei de prelucrat sau deteriorând muchia de tăiere. a instrumentului și chiar rănirea oamenilor. Prin urmare, este recomandabil să evitați cât mai mult posibil formarea așchiilor în formă de bandă.
Dar uneori sperăm să obținem și jetoane de bandă, astfel încât cipurile să poată fi descărcate fără probleme. De exemplu, atunci când găuriți oarbe pe o mașină de găurit verticală.
2. resturi în formă de C
La strunjirea materialelor generale din oțel carbon și oțel aliat, utilizarea unei scule de strunjire cu o canelură pentru așchii poate forma cu ușurință așchii în formă de C. Chipsurile în formă de C au dezavantajul așchiilor de bandă. Dar majoritatea așchiilor în formă de C sunt sparte prin ciocnirea cu fața din spate a sculei de strunjire sau cu suprafața piesei de prelucrat. Ciocnirea de înaltă frecvență și ruperea așchiilor pot afecta netezimea procesului de tăiere, afectând astfel rugozitatea suprafeței prelucrate. Deci, în timpul prelucrării de precizie, în general nu se dorește obținerea așchiilor în formă de C. În schimb, este mai de dorit să se obțină așchii spiralate lungi pentru a face procesul de tăiere mai stabil.

3. Firimituri în formă de moară de vânt
Strunjirea pieselor din oțel cu adâncime mare de tăiere și viteză mare de avans pe strungurile de mare capacitate are ca rezultat așchii largi și groși. Dacă se formează așchii în formă de C, acestea pot deteriora cu ușurință muchia de tăiere și chiar pot provoca zborul și rănirea oamenilor. Deci, de obicei, raza arcului din partea inferioară a canelurii pentru așchii este crescută, astfel încât așchiile formează benzi de păr și se ciocnesc și se sparg pe suprafața de prelucrare și cad cu propria greutate.
4. Firimituri lungi și strânse
Procesul de formare a așchiilor lungi și strânse este relativ stabil, iar curățarea este, de asemenea, convenabilă. Este o formă bună de așchii pe un strung obișnuit.
5. Firimituri în formă de pagodă
La prelucrarea CNC, la mașini-unelte sau la prelucrarea pe linie automată, se dorește obținerea acestui tip de cip, deoarece nu se va încurca cu scula și piesa de prelucrat. Și curățarea este, de asemenea, convenabilă.
6. Resturile de avalanșă
La întoarcerea materialelor fragile, cum ar fi fonta, alama fragilă și bronzul turnat, se formează cu ușurință resturi în formă de ac sau fragmentate, care sunt predispuse la stropire și rănirea oamenilor, precum și la deteriorarea mașinii-unelte. Dacă se adoptă măsuri de rulare a așchiilor, așchiile pot fi conectate în rulouri scurte.
Pe scurt, condițiile specifice de prelucrare a tăierii sunt diferite, iar forma dorită a așchiilor este, de asemenea, diferită. Cu toate acestea, indiferent de forma chipsurilor, acestea trebuie sparte în mod fiabil.
Două
Principiul spargerii așchiilor
În procesul de tăiere a metalelor, dacă așchiile sunt ușor de spart este direct legat de deformarea așchiilor. Prin urmare, studierea principiului spargerii așchiilor trebuie să înceapă cu studierea legilor deformării așchiilor.
Așchiile formate în timpul procesului de tăiere, datorită deformării plastice semnificative, vor avea o creștere a durității, în timp ce plasticitatea și tenacitatea vor scădea semnificativ. Acest fenomen se numește călire prin muncă la rece. După întărirea prin lucru la rece, așchiile devin dure și casante și se sparg cu ușurință atunci când sunt supuse unor sarcini alternative de îndoire sau de impact. Cu cât deformarea plastică experimentată de așchii este mai mare, cu atât este mai semnificativ fenomenul de fragilitate și cu atât este mai ușor de spart. Atunci când tăiați materiale cu rezistență ridicată, plasticitate ridicată și duritate ridicată care sunt greu de spart așchii, trebuie depuse eforturi pentru a crește deformarea așchiilor pentru a reduce plasticitatea și duritatea acestora, pentru a atinge obiectivul de spargere a așchiilor.
Deformarea așchiilor poate fi compusă din două părți:
Prima parte este deformarea de bază formată în timpul procesului de tăiere. Deformarea așchiilor măsurată în timpul tăierii libere cu o unealtă de strunjire cu suprafață plată este relativ apropiată de valoarea deformării de bază. Principalii factori care afectează deformarea de bază includ unghiul de greblare a sculei, teșirea negativă și viteza de tăiere. Cu cât unghiul frontal este mai mic, cu atât teșirea negativă este mai largă și cu cât viteza de tăiere este mai mică, cu atât deformarea așchiei este mai mare, ceea ce este mai propice ruperii așchiilor. Prin urmare, reducerea unghiului frontal, lărgirea teșiturii negative și reducerea vitezei de tăiere pot fi măsuri pentru a promova spargerea așchiilor.
A doua parte este deformarea pe care o suferă așchiile în timpul procesului de curgere și ondulare, la care ne referim ca deformare suplimentară. Deoarece, în majoritatea cazurilor, doar deformarea de bază în timpul procesului de tăiere nu poate sparge așchiile și trebuie adăugată o deformare suplimentară pentru a atinge scopul de întărire și rupere. Cea mai simplă modalitate de a forța așchii să sufere o deformare suplimentară este să șlefuiți (sau să apăsați) o anumită formă de canelură de așchii pe suprafața frontală de tăiere, forțând așchiile să curgă în canelura pentru așchii și apoi să se ondulați și să se deformeze. După ce au suferit o deformare suplimentară de re ondulare, așchiile se întăresc și mai mult și devin casante. Când se ciocnesc cu piesa de prelucrat sau cu suprafața de tăiere din spate, se sparg ușor.
Trei
Influența canelurii de rupere a așchiilor asupra ruperii așchiilor (laminare)
Canelura de rupere a așchiilor nu numai că joacă un rol suplimentar de deformare asupra așchiilor, dar are și un impact important asupra formei și ruperii așchiilor. În procesul de tăiere, oamenii folosesc diferitele forme și dimensiuni ale canelurilor pentru așchii, precum și unghiul de înclinare dintre canelura pentru așchii și muchia principală de tăiere, pentru a controla ondularea și ruperea așchiilor. Pentru a înțelege și stăpâni mai bine aceste reguli, vom analiza în detaliu forma și dimensiunea canelurii așchii, precum și influența unghiului de înclinare dintre canelura așchii și muchia principală de tăiere asupra formei și ruperii așchii.
1. Forma canelurii așchiilor
Există trei tipuri de forme pentru canelurile de rupere a așchiilor: arc drept, arc drept și arc complet.

(1) Canelura de rupere a așchiilor de arc drept și circular este formată prin conectarea unei linii drepte și a unui arc circular. Partea dreaptă formează fața frontală a sculei, iar dimensiunea razei Rn a arcului de fund al canelurii are un anumit impact asupra ondulației și deformarii așchiilor. Dacă Rn este mic, raza de ondulare a așchiilor este mică, în timp ce deformarea așchii este mare; Dacă Rn este mare, raza de ondulare a așchiilor este mare, în timp ce deformarea așchii este mică. La o adâncime de tăiere moderată (adâncimea de tăiere ap=2-6mm), Rn=(0.4-0.7) B este în general selectat, unde B este lățimea canelura pentru așchii.
(2) Canelura liniară pentru așchii este formată prin intersecția a două linii drepte, cu un unghi de jos de 180 de grade - σ ( σ Se referă la unghiul panei platformei de rupere a așchiilor, unghiul de fund al canelurii (180 de grade - σ) Înlocuirea funcției de arc Rn. Dacă unghiul inferior al canelurii este mic, raza de ondulare a așchiilor este mică, iar deformarea așchiilor este mare; Dacă unghiul inferior al canelurii este mare, raza de ondulare a așchiilor este mare, iar deformarea așchiilor este mică.La o adâncime de tăiere moderată, unghiul panei mesei de rupere a așchiilor este în general selectat de la 60 de grade la 70 de grade.

Cele două tipuri de mai sus de caneluri de tăiere a așchiilor sunt potrivite pentru prelucrarea oțelului carbon și a oțelului structural aliat, iar colțul frontal este în general . În intervalul de 5-15 grade .
(3) Principalii parametri ai unei caneluri de rupere a așchiilor cu arc complet sunt lățimea canelurii B, raza arcului inferior al canelurii Rn și unghiul frontal. Relația dintre ei este:

注:见图5C

Când tăiați materiale plastice înalte, cum ar fi cuprul și oțelul inoxidabil, este adesea folosită o canelură de rupere a așchiilor cu arc complet. Deoarece atunci când se prelucrează materiale plastice mari, unghiul de greblare a sculei este selectat relativ mare (Muchia de tăiere a sculei cu canelura de rupere a așchiilor cu arc complet cu un unghi frontal de aceeași dimensiune (0=25 grade ~ 30 grade) este relativ robustă, iar canelura este, de asemenea, superficială, făcându-l mai practic pentru fluxul de așchii.
2. Lățimea canelurii așchiilor
Lățimea B a șanțului de așchii este legată de viteza de avans f și de adâncimea de tăiere ap. Când viteza de avans f crește, grosimea de tăiere crește, iar lățimea canelurii așchiilor trebuie lărgită în mod corespunzător; Adâncimea de tăiere este mare, iar șanțul trebuie, de asemenea, lărgit corespunzător.

Efectul modificării lățimii canelurii B asupra așchiilor asupra ondulației și deformării așchiilor, care rămâne fix și neschimbat. Figura 9a arată că lățimea canelurii este în principiu adaptată la viteza de avans, iar așchiile sunt îndoite și deformate înainte de a se ciocni și de a se rupe într-o formă de C; Figura 9b arată că canelura nu este suficient de largă, raza de ondulare a așchiilor este mică, deformarea este mare și, după ciocnire, se sparge într-o formă de C scurtă sau formează bucăți mici fragmentate; Figura 9c arată că canelura este prea îngustă, iar așchiile sunt strânse în role mici și blocate în canelura, ceea ce face dificilă curgerea afară, rezultând blocarea așchiilor și chiar deteriorarea muchiei de tăiere; Figurile 9d și e arată că canelura este prea largă, raza de ondulare a așchiilor este prea mare, deformarea nu este suficientă și nu este ușor de spart. Uneori, nici măcar nu curge prin fundul canelurii și formează liber așchii în formă de bandă.
Dacă lățimea canelurii de așchii este selectată inițial folosind viteza de avans, aproximativ vorbind, pentru tăierea oțelului carbon mediu, relația dintre lățimea B și viteza de avans f este de aproximativ B=10f; La tăierea oțelului aliat, pentru a crește deformarea așchii, se poate lua B=7f.
Lățimea B a canelurii pentru așchii ar trebui să fie potrivită și pentru adâncimea de tăiere ap. În general, lățimea slotului B poate fi, de asemenea, selectată aproximativ pe baza ap, iar când ap este mare, B ar trebui să fie și mai mare; Dacă ap este mic, atunci B ar trebui redus în mod corespunzător. Deoarece atunci când adâncimea de tăiere este prea adâncă și canelura este prea îngustă, așchiile sunt largi și nu sunt ușor de ondulat în canelură, astfel încât așchiile adesea nu curg în partea inferioară a canelurii și formează singure așchii în formă de bandă; Când adâncimea de tăiere este mică, dar canelura este prea largă, așchiile sunt înguste, fluxul este relativ liber, deformarea nu este suficientă și nu este ușor de spart.
3. Unghiul de înclinare dintre canelura pentru așchii și muchia principală de tăiere
Există trei metode de înclinare utilizate în mod obișnuit pentru canelura așchiilor și muchia principală de tăiere: înclinare externă, înclinare paralelă și înclinare internă.

(1) Tip oblic extern
Canelura pentru așchii înclinată spre exterior este largă în față și îngustă în spate, adâncă în față și puțin adâncă în spate.
Deformația de ondulare a așchiilor a canelurii de rupere a așchiilor înclinate exterioare este mare, așa cum se arată în Figura 11. Viteza de tăiere este cea mai mare în apropierea suprafeței exterioare A a piesei de prelucrat, iar canelura este îngustă. Cipul este mai întâi obstrucționat și ondulat, cu o rază mică de ondulare și deformare mare; La muchia de tăiere B, viteza de tăiere este mică, iar canelura este largă. Așchiile sunt în cele din urmă ondulate cu o rază de ondulare mai mare, ceea ce generează o forță care răstoarnă așchiile pe suprafața de tăiere din spate sau pe suprafața de prelucrat. După ciocnire, se sparg și formează așchii în formă de C.
Această formă de canelură pentru așchii. La adâncimea de tăiere moderată, intervalul de rupere a așchiilor este larg, efectul de rupere a așchiilor este stabil și de încredere și este utilizat pe scară largă în producție. Unghiul de înclinare τ Valoarea este determinată în principal de materialul piesei de prelucrat. În general, atunci când tăiați oțel cu carbon mediu, este luat ca τ= Când tăiați oțel aliat de la 8 grade la 10 grade, pentru a crește deformarea așchiilor, luați τ= 10 grade ~15 grade.
Cu toate acestea, în timpul adâncimii de tăiere mari, datorită lățimii mici a canelurii așchiilor de lângă suprafața exterioară A a piesei de prelucrat (vezi Figura 11), așchiile sunt predispuse la blocare și chiar la deteriorarea muchiei de tăiere. Prin urmare, tăierea paralelă este utilizată în general în schimb.
(2) Paralel
Deformarea așchiilor a canelurii paralele de rupere a așchiilor nu este la fel de mare ca cea a canelurii înclinate exterioare, iar majoritatea așchiilor sunt sparte atunci când se ciocnesc cu suprafața de prelucrare a piesei de prelucrat.
La tăierea așchiilor din oțel carbon, efectul de rupere a așchiilor al canelurii paralele de rupere a așchiilor este practic similar cu cel al canelurii înclinate exterioare, dar viteza de avans ar trebui să fie ușor crescută pentru a crește deformarea suplimentară de ondulare a așchiilor.

(3) Tip oblic intern
Canelura de rupere a așchiilor înclinată în interior (vezi Figura 12) este cea mai lată de la suprafața exterioară A a piesei de prelucrat și cea mai îngustă la vârful sculei B. Astfel, așchiile sunt adesea ondulate în role mici în punctul B și apoi în role mari la punctul A. Când unghiul de înclinare al muchiei principale de tăiere este setat la 3 grade ~ 5 grade, așchiile sunt predispuse să formeze bucle continue și strânse. Unghiul de înclinare dintre canelura de așchii înclinată interioară și muchia de tăiere principală este în general luată ca τ=. Domeniul de tăiere al canelurii de rupere a așchii înclinată interioară cu o bobină de așchii lungă și strânsă este destul de îngustă de la 8 grade la 10 grade , astfel încât aplicarea sa în producție nu este la fel de comună ca cea a tipurilor exterioare înclinate și paralele, utilizate în principal pentru strunjirea de precizie sau strunjirea de semiprecizie.
patru
Mai multe metode de spargere a așchiilor utilizate în mod obișnuit
1. Utilizați ruptorul de așchii
După cum am menționat mai devreme, canelura de rupere a așchiilor nu numai că joacă un rol suplimentar în modelarea așchiilor, dar permite și controlul ondulației și ruperii așchiilor. Atâta timp cât forma, dimensiunea și unghiul de înclinare dintre canelura pentru așchii și muchia principală de tăiere sunt adecvate, spargerea așchiilor este fiabilă. Indiferent dacă este o unealtă de tip sudură sau o unealtă de tip clemă de mașină, poate fi folosită ca unealtă de tip reșlefuire sau ca unealtă de tip nereșlefuit.

Pentru a se adapta la diferite game de cantități de tăiere. Există diferite forme și dimensiuni ale canelurilor pentru așchii pe lama indexabilă din aliaj dur, care sunt ușor de ales și economice. Această metodă este metoda preferată și cea mai utilizată în prelucrarea prin tăiere.
Deficiența este că determinarea parametrilor geometrici rezonabili ai sculei de tăiere este constrânsă de cerințele de spargere a așchiilor.
2. Folosind un spartor de așchii
Există două tipuri de spargetoare de așchii: fixe și reglabile. Figura 13 prezintă ruptorul de așchii reglabil de pe unealta de strunjire.
Instalați o placă de protecție a așchiilor 1 pe suprafața frontală de tăiere a sculei de strunjire. Când așchiile curg de-a lungul părții frontale a sculei, acestea se îndoaie și se sparg datorită rezistenței plăcii de protecție a așchiilor 1. Parametrii Ln și Pot fi proiectați și ajustați după cum este necesar pentru a asigura o rupere stabilă și fiabilă a așchiilor în condiții de tăiere date. Slăbiți șurubul 3 și, sub acțiunea arcului 4, placa de protecție a așchiilor 1 și placa de presiune 2 pot fi ridicate împreună, facilitând reglarea plăcii de protecție a așchiilor și rotirea și înlocuirea rapidă a lamei. Acest tip de spargetor de așchii este utilizat în mod obișnuit pe sculele de tăiere ale mașinilor-unelte mari și mijlocii.
3. Utilizarea dispozitivelor de spargere a așchiilor
Există multe tipuri de dispozitive de spargere a așchiilor, care pot fi, în general, împărțite în tipuri mecanice, hidraulice și electrice. Dispozitivele de spargere așchii au costuri ridicate, dar sunt stabile și fiabile și, în general, sunt utilizate doar pe liniile automate. Figura 14 este o diagramă schematică a unui dispozitiv de spargere așchii cu un tăietor utilizat la sculele de strunjire. În timpul răsucirii, așchiile curg prin canalul de ghidare a așchiilor 2 și sunt tăiate forțat de dispozitivul de tăiere cu disc 3 care se rotește continuu. Așchiile tăiate sunt apoi evacuate din canalul de evacuare a așchiilor 6. Cuțitul este antrenat de arborele de antrenare 4. Figura 1 arată unealta de strunjire.
4. Metoda de utilizare a precanelării pe suprafața piesei de prelucrat
În funcție de diferitele diametre ale piesei de prelucrat, una sau mai multe caneluri sunt pretăiate de-a lungul direcției axiale a piesei de prelucrat pe suprafața prelucrată, cu o adâncime puțin mai mică decât adâncimea de tăiere, astfel încât așchiile tăiate să formeze o secțiune slabă și să se rupă. Acest lucru asigură ruperea sigură a așchiilor fără a afecta rugozitatea suprafeței prelucrate a piesei de prelucrat. Chiar și atunci când se prelucrează materiale cu duritate ridicată, efectul de rupere a așchiilor este încă foarte bun. De exemplu, la alezarea de precizie a materialelor piesei de prelucrat cu tenacitate ridicată (cum ar fi 40Cr), când este dificil să spargeți așchii folosind alte metode, canelurile longitudinale pot fi scoase pe suprafața prelucrată înainte de alezarea. Această metodă poate demonstra avantajele sale unice.
5. Modificarea parametrilor geometriei sculei și ajustarea parametrilor de tăiere
Din principiul de spargere a așchiilor menționat mai devreme, se poate deduce că reducerea unghiului de greblare a sculei; Măriți unghiul de abatere principal; Slefuire teșituri negative pe muchia principală de tăiere; Reduceți viteza de tăiere; Creșterea vitezei de avans și modificarea formei muchiei principale de tăiere pot favoriza spargerea așchiilor. Cu toate acestea, utilizarea acestor metode pentru spargerea așchiilor aduce adesea unele consecințe adverse, cum ar fi scăderea productivității, deteriorarea calității suprafeței piesei de prelucrat și forța de tăiere crescută. Această metodă este rar folosită pe liniile automate și uneori servește doar ca mijloc auxiliar de spargere a așchiilor.
În plus, utilizarea fluidului de tăiere poate reduce plasticitatea și duritatea așchiilor și este, de asemenea, benefică pentru spargerea așchiilor. Creșterea presiunii fluidului de tăiere poate promova mai bine ruperea așchiilor, iar această metodă este uneori folosită la prelucrarea găurilor.