Cum se rezolvă în mod fundamental deteriorarea uneltelor, uzura și ruperea lamei

1, Manifestarea deteriorării sculei
1) Micro colaps de vârf
Când structura materialului, duritatea și marginea piesei de prelucrat sunt neuniforme, unghiul frontal este prea mare, ceea ce duce la o rezistență scăzută a muchiei de tăiere, rigiditate insuficientă a sistemului de proces care provoacă vibrații sau tăiere intermitentă și calitate slabă a șlefuirii, muchia de tăiere. este predispus la micro colaps, adică mic colaps, crestătură sau exfoliere în zona marginilor. După ce apare această situație, unealta își va pierde o anumită capacitate de tăiere, dar poate continua să funcționeze. În timpul tăierii ulterioare, partea deteriorată a zonei marginii de tăiere se poate extinde rapid, ceea ce duce la o deteriorare mai mare.
2) Ruperea muchiei de tăiere sau a vârfului
Acest tip de deteriorare apare adesea în condiții de tăiere care sunt mai severe decât cauzarea de micro cioburi pe muchia de tăiere sau dezvoltarea ulterioară a micro-ciobirii. Dimensiunea și intervalul fracturii sunt mai mari decât cele ale microfracturilor, ceea ce face ca unealta să își piardă complet capacitatea de tăiere și trebuie să înceteze lucrul. Situația în care vârful lamei se rupe este adesea menționată ca cădere de pe vârf.
3) Ruperea lamei sau a sculei
Când condițiile de tăiere sunt extrem de dure, cantitatea de tăiere este prea mare, există o sarcină de impact și există micro fisuri în materialul lamei sau a sculei. Datorită tensiunii reziduale în lamă cauzată de sudare și șlefuire, combinată cu o funcționare neglijentă, poate cauza ruperea lamei sau a uneltelor. După ce apare această formă de deteriorare, unealta nu poate fi folosită în continuare și, prin urmare, este casată.
4) Peelingul suprafeței lamei
Pentru materialele cu fragilitate ridicată, cum ar fi aliajele dure cu conținut ridicat de TiC, ceramica, PCBN etc., din cauza defectelor sau a potențialelor fisuri în structura suprafeței sau a tensiunii reziduale la suprafață din cauza sudării și șlefuirii, decojirea suprafeței este predispusă la apar atunci când procesul de tăiere nu este suficient de stabil sau suprafața sculei este supusă unor tensiuni de contact alternante. Peelingul poate apărea pe suprafața lamei din față, în timp ce lama poate apărea pe suprafața lamei din spate. Materialul de peeling este sub formă de fulgi, cu o zonă mare de peeling. Există o mare posibilitate de desprindere a sculelor de tăiere acoperite. După decojirea ușoară a lamei, aceasta poate continua să funcționeze, dar după o exfoliere severă, își va pierde capacitatea de tăiere.
5) Deformarea plastică a pieselor de tăiere
Datorită rezistenței și durității reduse, oțelul pentru scule și oțelul rapid pot suferi deformații plastice în zonele lor de tăiere. Atunci când aliajele dure lucrează la temperaturi ridicate și solicitări de compresiune triaxiale, poate apărea și curgerea plasticului la suprafață și chiar poate provoca deformarea plastică a muchiei de tăiere sau a vârfului sculei, ducând la colaps. Colapsul are loc în general la tăierea unor cantități mari de material și prelucrarea materialelor dure. Modulul de elasticitate al aliajului dur pe bază de TiC este mai mic decât cel al aliajului dur pe bază de WC, astfel încât primul are o rezistență accelerată la deformarea plastică sau la cedarea rapidă. PCD și PCBN, în general, nu prezintă deformare plastică.
6) Crăpare la cald a lamelor
Atunci când unealta de tăiere este supusă sarcinilor mecanice și termice alternative, suprafața piesei de tăiere suferă inevitabil stres termic alternativ din cauza expansiunii și contracției termice repetate, ceea ce duce la oboseală și crăpare a lamei. De exemplu, atunci când o freză din aliaj dur este utilizată pentru frezarea de mare viteză, dinții tăietorului sunt supuși în mod constant la impacturi periodice și la solicitări termice alternative, rezultând fisuri în formă de pieptene pe suprafața frontală de tăiere. Este posibil ca unele scule de tăiere să nu aibă sarcini și solicitări alternative evidente, dar din cauza temperaturii inconsistente a suprafeței și a straturilor interioare, va apărea și stresul termic. În plus, există inevitabil defecte în materialul sculei de tăiere, astfel încât lama poate produce și fisuri. După formarea crăpăturilor, unealta unealta poate continua să funcționeze pentru o perioadă de timp, iar uneori fisurile se extind rapid, provocând ruperea lamei sau desprinderea severă a suprafeței de tăiere.
2, uzura sculei
1. În funcție de motivele uzurii, acesta poate fi împărțit în:
1) Uzură abrazivă
Există adesea particule minuscule cu duritate extrem de ridicată în materialul prelucrat care pot zgâria caneluri de pe suprafața sculei, ceea ce se numește deteriorare prin șlefuire abrazivă. Uzura abrazivă există pe toate suprafețele, suprafața lamei frontale fiind cea mai pronunțată. Mai mult decât atât, uzura materialului de cânepă poate apărea la diferite viteze de tăiere, dar pentru tăierea cu viteză mică, din cauza temperaturii de tăiere mai scăzute, uzura cauzată din alte motive nu este semnificativă, deci uzura abrazivă este cauza principală. Cu cât duritatea sculei de tăiere este mai mică, cu atât deteriorarea abrazivă este mai gravă.
2) Uzură prin sudură la rece
În timpul tăierii, există o presiune semnificativă și o frecare puternică între piesa de prelucrat, tăiere și suprafețele de tăiere din față și din spate, rezultând sudarea la rece. Datorită mișcării relative dintre perechile de frecare, sudarea la rece va provoca ruperea și va fi dusă de o parte, rezultând uzura prin sudură la rece. Uzura prin sudură la rece este în general mai gravă la viteze de tăiere moderate. Conform experimentelor, metalele fragile au o rezistență mai puternică la sudarea la rece decât metalele plastice; Metalele multifazice sunt mai mici decât metalele unidirecționale; Compușii metalici au o tendință mai mică spre sudarea la rece în comparație cu materialele elementare; Tendința elementelor din grupa B de a suda la rece cu fier în tabelul periodic al elementelor chimice este mică. Sudarea la rece este mai severă în timpul tăierii cu viteză mică a oțelului de mare viteză și a aliajului dur.
3) Uzura prin difuzie
În timpul procesului de tăiere la temperaturi ridicate și a contactului dintre piesa de prelucrat și unealtă, elementele chimice de pe ambele părți difuzează între ele în stare solidă, modificând compoziția și structura sculei, făcând suprafața sculei fragilă și exacerbând uzura sculei. Fenomenul de difuzie susține întotdeauna că obiectele cu gradienți de adâncime mare continuă să difuzeze către obiecte cu gradienți de adâncime redusă. De exemplu, cobaltul din aliajele dure difuzează rapid în așchii și piese de prelucrat la 800 de grade, în timp ce WC se descompune în wolfram și carbon și se difuzează în oțel; Când sculele de tăiere PCD sunt folosite pentru a tăia materiale din oțel și fier, când temperatura de tăiere este peste 800 de grade, atomii de carbon din PCD se vor transfera pe suprafața piesei de prelucrat cu o rezistență mare de difuzie pentru a forma noi aliaje, iar suprafața sculei va fi grafitizat. Cobaltul și tungstenul difuzează mai sever, în timp ce titanul, tantalul și niobiul au capacități antidifuzie mai puternice. Prin urmare, aliajele dure de tip YT au o rezistență bună la uzură. Când tăiați ceramica și PCBN, uzura prin difuzie nu este semnificativă la temperaturi de până la 1000 de grade -1300 grade . Datorită aceluiași material, piesele de prelucrat, așchiile și sculele de tăiere vor genera potențial termoelectric în zona de contact în timpul tăierii, ceea ce favorizează difuzia și accelerează uzura sculei. Acest tip de uzură prin difuzie sub acțiunea potențialului termoelectric se numește „uzură termoelectrică”.
4) Uzură oxidativă
Când temperatura crește, suprafața sculei se oxidează și produce oxizi mai moi, care sunt frecați de așchii și formează uzură numită uzură prin oxidare. De exemplu, în intervalul de temperatură de la 700 la 800 de grade, oxigenul din gaz reacţionează cu cobaltul, carburile, carbura de titan etc. în aliaje dure pentru a forma oxizi mai moi; PCBN suferă o reacție chimică cu vaporii de apă la 1000 de grade.
2. După forma de uzură, acesta poate fi împărțit în:
1) Deteriorarea suprafeței lamei frontale
Când tăiați materiale plastice la viteză mare, zona din apropierea forței de tăiere de pe muchia frontală de tăiere se va uza în gropi de semilună sub acțiunea așchiilor, care este cunoscută și sub numele de uzură a gropii de semilună. În stadiul incipient al uzurii, unghiul de greblare al sculei crește, ceea ce îmbunătățește condițiile de tăiere și favorizează ondularea și spargerea așchiilor. Cu toate acestea, atunci când depresiunea în semilună crește în continuare, rezistența muchiei de tăiere este foarte slăbită, ceea ce poate provoca în cele din urmă să se rupă muchia de tăiere și să fie deteriorată. Când tăiați materiale fragile sau materiale plastice cu viteze de tăiere mai mici și grosimi de tăiere mai subțiri, în general nu există uzură în semilună.
2) Uzura vârfului cuțitului
Uzura vârfului sculei se referă la uzura feței din spate a arcului vârfului sculei și a feței secundare adiacente din spate, care este o continuare a uzurii feței din spate a sculei. Din cauza condițiilor slabe de disipare a căldurii și a concentrării tensiunilor aici, rata de uzură este mai rapidă decât cea a suprafeței de tăiere din spate. Uneori, pe suprafața de tăiere din spate secundară se formează o serie de caneluri mici cu o distanță egală cu viteza de avans, care se numește uzură canelurii. Acestea sunt cauzate în principal de stratul întărit și modelele de tăiere de pe suprafața prelucrată. Când tăiați materiale dificil de tăiat cu o tendință mare de întărire prin lucru, este cel mai probabil să provoace uzura canelurilor. Uzura vârfului sculei are cel mai mare impact asupra rugozității suprafeței și preciziei de prelucrare a piesei de prelucrat.
3) Uzura lamei din spate
La tăierea materialelor plastice cu o grosime de tăiere mare, din cauza prezenței depunerilor de așchii, este posibil ca partea din spate a sculei să nu intre în contact cu piesa de prelucrat. În plus, suprafața de tăiere din spate intră de obicei în contact cu piesa de prelucrat, formând o bandă de uzură cu un unghi de spate de 0 pe suprafața de tăiere din spate. În general, la mijlocul lungimii de lucru a muchiei de tăiere, uzura feței din spate este relativ uniformă, astfel încât gradul de uzură a feței din spate poate fi măsurat prin lățimea benzii de uzură VB de pe partea din spate a feței. marginea de tăiere în acea secțiune. Datorită faptului că diferitele tipuri de unelte de tăiere suferă aproape întotdeauna uzura feței din spate în diferite condiții de tăiere, în special atunci când tăiați materiale fragile sau materiale plastice cu grosimi de tăiere mai mici, uzura sculei este în principal uzura feței din spate. Mai mult, măsurarea lățimii benzii de uzură VB este relativ simplă, astfel încât VB este de obicei folosit pentru a reprezenta gradul de uzură a sculei. Cu cât VB este mai mare, nu numai că va crește forța de tăiere și va provoca vibrații de tăiere, dar va afecta și uzura arcului vârfului sculei, afectând astfel precizia prelucrarii și calitatea suprafeței.
3 Metode pentru a preveni deteriorarea sculei
1) Selectați în mod rezonabil tipurile și clasele de materiale pentru scule pe baza caracteristicilor materialelor și pieselor prelucrate. Pe premisa de a avea un anumit grad de duritate și rezistență la uzură, este necesar să se asigure că materialul sculei are duritatea necesară;
2) Selectați în mod rezonabil parametrii geometrici ai sculei de tăiere. Prin reglarea unghiurilor din față și din spate, unghiurilor de abatere principale și auxiliare, unghiurilor de înclinare a lamei și alte unghiuri;
Asigurați-vă că muchia de tăiere și vârful au o rezistență bună. Slefuirea teșiturilor negative de pe muchia de tăiere este o măsură eficientă pentru a preveni ruperea sculei;
3) Asigurați calitatea sudurii și șlefuirii și evitați diferitele defecte cauzate de sudarea și șlefuirea slabe. Uneltele de tăiere utilizate în procesele cheie ar trebui să fie măcinate pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței și verificate pentru fisuri;
4) Alegeți în mod rezonabil cantitatea de tăiere pentru a evita forța excesivă de tăiere și temperatura ridicată de tăiere, pentru a preveni deteriorarea sculei;
5) Asigurați-vă că sistemul de proces are o rigiditate bună pe cât posibil și reduceți vibrațiile;
6) Luați metoda de operare corectă și încercați să minimizați capacitatea unealte de a rezista la schimbări bruște de sarcină.
3, Cauzele și contramăsurile ruperii sculei
1) Selectarea necorespunzătoare a calității și specificațiilor lamei, cum ar fi grosimea lamei prea subțire sau selectarea unui grad prea dur sau prea fragil în timpul prelucrării brute.
Contramăsură: creșteți grosimea lamei sau instalați lama vertical și alegeți o marcă cu rezistență și duritate mai mari la îndoire.
2) Selectarea necorespunzătoare a parametrilor geometriei sculei (cum ar fi unghiuri mari față și spate etc.)
Contramăsuri: Următoarele aspecte pot fi luate pentru a reproiecta sculele de tăiere.
① Reduceți în mod corespunzător colțurile din față și din spate.
② Utilizați un unghi negativ mai mare de înclinare a lamei.
③ Reduceți unghiul principal de deviere.
④ Folosiți teșituri negative mai mari sau arcuri de lame.
⑤ Slefuirea muchiei tăietoare de tranziție pentru a îmbunătăți vârful sculei.
3) Procesul de sudare a lamei este incorect, provocând stres excesiv la sudare sau fisuri de sudare.
Contramăsuri:
① Evitați utilizarea unei structuri cu caneluri pentru lame închise cu trei laturi.
② Alegerea corectă a lipirii.
③ Evitați utilizarea flăcărilor de oxiacetilenă pentru încălzirea sudării și mențineți izolația după sudare pentru a elimina stresul intern.
④ Încercați să utilizați cât mai mult posibil structuri mecanice de prindere
4) Metoda necorespunzătoare de șlefuire a lamei provoacă stres de măcinare și fisuri; Vibrația excesivă a dinților frezei PCBN după șlefuire poate provoca o sarcină excesivă asupra dinților individuali și poate duce, de asemenea, la ruperea sculei.
Contramăsuri:
① Utilizați șlefuire intermitentă sau roată diamantată pentru șlefuire.
② Alegeți o roată de șlefuit mai moale și tăiați regulat pentru a menține roata ascuțită.
③ Acordați atenție calității șlefuirii lamei și controlați cu strictețe vibrația dinților frezei.
5) Selectarea cantității de tăiere este nerezonabilă. Dacă cantitatea este prea mare, mașina unealtă se poate bloca; Când tăiați intermitent, viteza de tăiere este prea mare, viteza de avans este prea mare și adâncimea de tăiere este prea mică atunci când spațiul de tăiere este neuniform; La tăierea materialelor cu o tendință mare de întărire, cum ar fi oțelul cu mangan ridicat, viteza de avans este prea mică.
Contramăsură: Alegeți o nouă cantitate de tăiere.
6) Motive structurale, cum ar fi suprafața inferioară neuniformă a canelurii sau extensia excesivă a lamei în instrumentele de strângere mecanică.
Contramăsuri:
① Tăiați suprafața inferioară a canelurii pentru cuțit.
② Aranjați în mod rezonabil poziția duzelor pentru lichid de tăiere.
③ Adăugați o garnitură din aliaj dur sub lamă pentru suportul de scule întărit.
7) Uzura excesivă a sculei.
Contramăsură: Schimbați instrumentul sau muchia de tăiere în timp util.
8) Fluxul insuficient de lichid de tăiere sau metoda de umplere incorectă pot cauza încălzirea bruscă și crăparea lamei.
Contramăsuri:
① Creșteți debitul fluidului de tăiere.
② Aranjați în mod rezonabil poziția duzelor pentru lichid de tăiere.
③ Utilizați metode eficiente de răcire, cum ar fi răcirea prin pulverizare, pentru a îmbunătăți efectul de răcire.
④ Folosind * tăiere pentru a reduce impactul asupra lamei.
9) Instalarea incorectă a sculelor de tăiere, cum ar fi sculele de tăiere instalate prea sus sau prea jos; Freza frontală adoptă frezarea asimetrică înainte și alte metode.
Contramăsură: Reinstalați uneltele de tăiere.
10) Rigiditatea sistemului de proces este prea slabă, provocând vibrații excesive de tăiere.
Contramăsuri:
① Măriți suportul auxiliar al piesei de prelucrat și îmbunătățiți rigiditatea strângerii piesei de prelucrat.
② Reduceți lungimea înălțimii sculei.
③ Reduceți în mod corespunzător unghiul din spate al instrumentului.
④ Adoptați alte măsuri de reducere a vibrațiilor.
11) Operare accidentală, cum ar fi forța excesivă atunci când unealta trece prin mijlocul piesei de prelucrat; Opriți vehiculul înainte de a retrage cuțitul.
Contramăsuri: Acordați atenție metodelor de operare.
4, Acumularea de resturi tumorale
1) Cauza formării
În partea din apropierea muchiei de tăiere, în zona de contact a așchiilor sculei, datorită presiunii ridicate în jos, metalul de sub așchii este încorporat în vârfurile și văile micro inegale de pe suprafața frontală de tăiere, formând un adevărat contact metal cu metal. fără goluri și producând fenomen de legare. Această parte a zonei de contact a așchiilor sculei se numește zonă de lipire. În zona de lipire, un strat subțire de material metalic se va acumula pe suprafața frontală de tăiere din stratul inferior al așchiilor, iar materialul metalic al acestei părți a așchiilor suferă o deformare severă și o întărire la o temperatură de tăiere adecvată. Pe măsură ce așchiile continuă să curgă afară, sub forța de împingere a fluxului de tăiere ulterior, acest strat de material stagnant va aluneca față de stratul superior al așchiilor și va pleca, devenind fundamentul bulgărului de acumulare de așchii. Ulterior, deasupra acestuia se va forma un al doilea strat de material de tăiere cu histerezis, care se acumulează continuu și formează noduli de așchii.
2) Caracteristici și impact asupra procesării de tăiere
① Duritatea este de 1.5-2.0 ori mai mare decât cea a materialului piesei de prelucrat și poate înlocui suprafața frontală de tăiere pentru tăiere. Are funcția de a proteja muchia de tăiere și de a reduce uzura suprafeței frontale de tăiere. Cu toate acestea, atunci când reziduurile cad, acestea curg prin zona de contact dintre unealtă și piesa de prelucrat, provocând uzură pe suprafața de tăiere din spate a sculei.
② După formarea depunerilor de așchii, unghiul de lucru al sculei crește semnificativ, ceea ce joacă un rol pozitiv în reducerea deformării așchiilor și a forței de tăiere.
③ Datorită acumulării de așchii care ies dincolo de muchia de tăiere, adâncimea reală de tăiere crește, afectând precizia dimensională a piesei de prelucrat.
④ Acumularea de resturi poate provoca "arura" pe suprafața piesei de prelucrat, afectând rugozitatea suprafeței piesei de prelucrat. Fragmentele de resturi acumulate pot adera sau se pot încorpora în suprafața piesei de prelucrat, provocând puncte dure și afectând calitatea procesului. suprafata piesei de prelucrat.
Din analiza de mai sus, se poate observa că acumularea de așchii este nefavorabilă pentru tăiere, în special pentru prelucrarea de precizie.
3) Măsuri de control
Pentru a preveni formarea depunerilor de așchii, pot fi luate următoarele măsuri pentru a preveni întărirea lipirii sau a deformării între materialul substratului de așchii și suprafața frontală de tăiere.
① Reduceți rugozitatea suprafeței lamei frontale.
② Măriți unghiul frontal al unealtei.
③ Reduceți grosimea de tăiere.
④ Utilizați tăiere cu viteză mică sau tăiere cu viteză mare pentru a evita vitezele de tăiere care sunt predispuse la acumularea de așchii.
⑤ Tratați termic corespunzător materialul piesei de prelucrat pentru a crește duritatea acestuia și a reduce plasticitatea.
⑥ Utilizați fluide de tăiere cu proprietăți anti-adezive bune (cum ar fi fluide de tăiere la presiune extremă care conțin sulf și clor).