Til bearbejdningscentre er skæreværktøjet et forbrugsværktøj, som vil forårsage brud, slid og spåner under bearbejdningsprocessen. Disse fænomener er uundgåelige, men der er også kontrollerbare årsager såsom uvidenskabelig og ustandardiseret drift og ukorrekt vedligeholdelse. Kun ved at finde den grundlæggende årsag kan vi bedre løse problemet.
01
Symptomer på værktøjsbrud
(1) Skærekanten er en smule skåret
Når emnets materialestruktur, hårdhed og margin er ujævn, er spånvinklen for stor, hvilket resulterer i lav skærekantstyrke, processystemet er ikke stift nok til at producere vibrationer, eller der udføres intermitterende skæring, og slibekvaliteten er dårlig, skærekanten er tilbøjelig til at flise. Det vil sige, at der er bittesmå skår, skår eller afskalninger i klingeområdet. Når dette sker, vil værktøjet miste en del af sin skæreevne, men det kan stadig fortsætte med at arbejde. Efterhånden som skæringen fortsætter, kan den beskadigede del af kantområdet udvide sig hurtigt, hvilket fører til større skade.
(2) Skærekanten eller spidsen er knækket
Denne type skade opstår ofte under skæreforhold, der er mere alvorlige end dem, der forårsager mikrospåner af skæret, eller er videreudvikling af mikrospåner. Skæringens størrelse og rækkevidde er større end mikrospåner, hvilket får værktøjet til helt at miste sin skæreevne og må afslutte arbejdet. Afhugningen af knivspidsen kaldes ofte spidstab.
(3) Klingen eller værktøjet er knækket
Når skæreforholdene er ekstremt hårde, skæremængden er for stor, der er stødbelastning, der er mikrorevner i klingen eller værktøjsmaterialet, der er restspændinger i klingen på grund af svejsning og slibning, og faktorer som f.eks. drift, kan klingen eller værktøjet blive beskadiget. Frembringer brud. Efter denne form for skade opstår, kan værktøjet ikke fortsætte med at blive brugt og vil blive skrottet.
(4) Bladets overflade skaller af
Til materialer med høj skørhed, såsom hårdmetal, keramik, PCBN osv. med højt TiC-indhold, på grund af defekter eller potentielle revner i overfladestrukturen, eller restspænding i overfladen på grund af svejsning og slibning, under skæreprocessen. er let at forårsage overfladeafskalning, når værktøjsoverfladen ikke er stabil nok, eller når den udsættes for skiftende kontaktbelastninger. Afskalningen kan forekomme på riveoverfladen, og kniven kan forekomme på flankeoverfladen. Afskalningsmaterialet er flaget, og skrælningsområdet er stort. Coatede værktøjer er mere tilbøjelige til at skalle af. Efter at klingen er pillet lidt af, kan den stadig fortsætte med at arbejde, men efter alvorlig afskalning vil den miste sin skæreevne.
(5) Plastisk deformation af skærende dele
På grund af deres lave styrke og lave hårdhed kan værktøjsstål og højhastighedsstål undergå plastisk deformation i deres skærende dele. Når hårdmetal arbejder under høje temperaturer og tredimensionelle trykspændinger, vil der også forekomme plastisk overfladestrømning, hvilket endda kan forårsage plastisk deformation af skærekanten eller spidsen for at forårsage kollaps. Sammenbrud sker generelt, når skærevolumen er stor, og hårde materialer behandles. Elasticitetsmodulet for TiC-baseret hårdmetal er mindre end for WC-baseret hårdmetal, så førstnævntes evne til at modstå plastisk deformation accelereres, eller det svigter hurtigt. PCD og PCBN gennemgår som udgangspunkt ikke plastisk deformation.
(6) Termisk revnedannelse af klingen
Når værktøjet udsættes for skiftende mekaniske og termiske belastninger, vil overfladen af skæredelen uundgåeligt generere vekslende termisk spænding på grund af gentagen termisk ekspansion og sammentrækning, hvilket vil forårsage træthed og revner i bladet. For eksempel, når en hårdmetalfræser udfører højhastighedsfræsning, udsættes fræsetænderne konstant for periodiske stød og vekslende termiske belastninger, hvilket resulterer i kamformede revner på rivefladen. Selvom nogle værktøjer ikke har tydelige vekslende belastninger og spændinger, vil termisk spænding også forekomme på grund af inkonsistente temperaturer mellem overfladen og de indre lag. Derudover er der uundgåelige defekter i værktøjsmaterialet, så klingen kan også udvikle revner. Nogle gange kan værktøjet fortsætte med at arbejde i et stykke tid, efter at revnen er dannet, og nogle gange udvider revnen sig hurtigt, hvilket får bladet til at knække eller bladets overflade til at skalle alvorligt af.
02
Årsager til slid på værktøj
(1) Slibende slid
Der er ofte bittesmå partikler med ekstrem høj hårdhed i materialet, der bearbejdes, som kan trække riller på overfladen af værktøjet. Dette er slibende slid. Slibende slitage findes på alle overflader, og er mest tydeligt på riveoverfladen. Desuden kan slibende slid forekomme ved forskellige skærehastigheder, men ved lav hastighedsskæring, på grund af den lave skæretemperatur, er slid forårsaget af andre årsager ikke indlysende, så slibende slid er hovedårsagen. Desuden, jo lavere hårdhed værktøjet er, desto mere alvorlig vil slibeskader være.
(2) Slid på koldsvejsning
Under skæring er der meget tryk og stærk friktion mellem emnet, skæringen og for- og bagklingens overflader, så der vil forekomme koldsvejsning. På grund af den relative bevægelse mellem friktionsparrene vil koldsvejsning forårsage revner og blive fjernet af den ene part, hvilket resulterer i koldsvejsning. Slid på koldsvejsning er generelt mere alvorligt ved mellemstore skærehastigheder. Ifølge eksperimenter er skøre metaller mere modstandsdygtige over for koldsvejsning end plastmetaller; flerfasede metaller er mindre modstandsdygtige over for koldsvejsning end ensrettede metaller; metalforbindelser er mindre tilbøjelige til koldsvejsning end elementære elementer; gruppe B-elementer og jern i det periodiske system af kemiske grundstoffer er mindre tilbøjelige til koldsvejsning. Koldsvejsning er mere alvorlig under lavhastighedsskæring af højhastighedsstål og hårdmetal.
(3) Diffusionsslid
Under skæringsprocessen ved høje temperaturer og kontakten mellem emnet og værktøjet diffunderer de kemiske elementer på begge sider ind i hinanden i fast tilstand, hvilket ændrer værktøjets sammensætning og struktur, hvilket gør værktøjets overflade skrøbelig, og forværring af slid på værktøjet. Diffusionsfænomenet opretholder altid den kontinuerlige diffusion af objekter med høj dybdegradient til objekter med lav dybdegradient.
For eksempel, når temperaturen af cementeret carbid er 800 grader, vil kobolten i det hurtigt diffundere ind i spånerne og emnerne, og WC vil nedbrydes til wolfram og kulstof og diffundere ind i stålet; når PCD-værktøjer skærer stål- og jernmaterialer, når skæretemperaturen er højere end 800 grader På dette tidspunkt vil carbonatomerne i PCD blive overført til emnets overflade med stor diffusionsintensitet for at danne en ny legering, og værktøjets overflade vil blive grafitiseret. Kobolt og wolfram diffunderer mere seriøst, mens titanium, tantal og niobium har stærke anti-diffusionsevner. Derfor har YT-carbid bedre slidstyrke. Ved skæring af keramik og PCBN er diffusionsslid ikke signifikant, når temperaturen er så høj som 1000 grader ~ 1300 grader. Da emnet, spånerne og værktøjet er lavet af samme materiale, vil der under skæring blive genereret et termoelektrisk potentiale i kontaktområdet. Dette termoelektriske potentiale fremmer diffusion og fremskynder værktøjsslid. Denne form for diffusionsslid under påvirkning af termoelektrisk potentiale kaldes "termoelektrisk slid".
(4) Oxidativt slid
Når temperaturen stiger, oxideres værktøjets overflade for at producere blødere oxider, der gnides af spåner og forårsager slid, som kaldes oxidativt slid. For eksempel: ved 700 grader ~ 800 grader reagerer ilten i luften med kobolt, carbid, titaniumcarbid osv. i det cementerede carbid for at danne et blødt oxid; ved 1000 grader reagerer PCBN kemisk med vanddamp.
03
Slidmønstre for knive
(1) Skader på rivefladen
Når man skærer plastmaterialer med høj hastighed, vil delene på riveoverfladen tæt på skærekraften slides til en halvmåneform under påvirkning af spåner, så det kaldes også kraterslid. I det tidlige stadium af slid øges værktøjets skråvinkel, hvilket forbedrer skæreforholdene og er befordrende for krølning og brud af spåner. Men når kratrene øges yderligere, svækkes skærkantens styrke kraftigt, hvilket i sidste ende kan medføre, at skærekanten knækkes og beskadiges. Sag. Ved skæring af sprøde materialer eller skæring af plastmaterialer ved lavere skærehastigheder og tyndere skæretykkelser forekommer kraterslid generelt ikke.
(2) Slid på værktøjsspidsen
Slid på værktøjsspidsen er sliddet på værktøjsspidsens bueflankeoverflade og den tilstødende sekundære flankeoverflade. Det er en fortsættelse af sliddet på værktøjets flankeoverflade. På grund af dårlige varmeafledningsforhold og koncentreret stress er slidhastigheden hurtigere end flankeoverfladen. Nogle gange dannes en række små riller med en afstand svarende til fodermængden på den sekundære flankeoverflade, hvilket kaldes rilleslid. De er hovedsageligt forårsaget af det hærdede lag og skærelinjer på den bearbejdede overflade. Rilleslid er mest sandsynligt, når der skæres i materialer, der er svære at skære, med en høj tendens til at arbejde hårdt. Slid på værktøjsspidser har den største indflydelse på overfladeruheden og bearbejdningsnøjagtigheden af emnet.
(3) Slid på flankeoverfladen
Ved skæring af plastmaterialer i store skæretykkelser kan værktøjets flankeflade ikke være i kontakt med emnet på grund af tilstedeværelsen af opbygget kant. Derudover kommer flankefladen normalt i kontakt med emnet og danner en slidzone på flankeoverfladen. Generelt er flankeslidningen i midten af skærkantens arbejdslængde relativt ensartet, så graden af flankeslid kan måles ved flankeslidbåndsbredden VB af denne sektion af skærkanten.
Da forskellige typer værktøj næsten altid udsættes for flankeslid under forskellige skæreforhold, især ved skæring af sprøde materialer eller skæring af plastmaterialer med en lille skæretykkelse, er værktøjsslitagen hovedsageligt flankeslid, og slidbåndet. Målingen af bredden VB er forholdsvis enkel. , så VB bruges normalt til at angive graden af værktøjsslid. Jo større VB er, vil ikke kun skærekraften stige og forårsage skærevibrationer, men det vil også påvirke sliddet ved værktøjsspidsbuen og dermed påvirke bearbejdningsnøjagtigheden og bearbejdede overfladekvalitet.
04
Sådan forhindrer du brud på værktøj
(1) I henhold til egenskaberne for de materialer og dele, der skal behandles, skal du rationelt vælge materialer og kvaliteter af forskellige typer skæreværktøjer. Ud fra en forudsætning om at have en vis hårdhed og slidstyrke skal værktøjsmaterialet have den nødvendige sejhed.
(2) Vælg værktøjets geometriske parametre med rimelighed. Ved at justere for- og bagvinklerne, hoved- og hjælpeudbøjningsvinkler, kanthældningsvinkler og andre vinkler sikres skærekanten og værktøjsspidsen at have god styrke. Slibning af en negativ affasning på skærkanten er en effektiv foranstaltning til at forhindre værktøjskollaps.
(3) Sikre kvaliteten af svejsning og slibning og undgå forskellige defekter forårsaget af dårlig svejsning og slibning. De værktøjer, der bruges i nøgleprocesser, bør slibes for at forbedre overfladekvaliteten og kontrolleres for revner.
(4) Vælg skæremængden med rimelighed for at undgå overdreven skærekraft og høj skæretemperatur for at forhindre beskadigelse af værktøjet.
(5) Prøv at sikre, at processystemet har god stivhed og reducere vibrationer.
(6) Brug korrekte betjeningsmetoder og prøv at forhindre, at værktøjet bærer pludselige belastninger eller mindre.
05
Årsager og modforanstaltninger til værktøjsspåner
(1) Ukorrekt valg af klingekvalitet og specifikationer, såsom tykkelsen af bladet er for tynd, eller en kvalitet, der er for hård og for skør, er valgt under grov bearbejdning.
Modforanstaltninger: Øg bladets tykkelse eller installer bladet lodret, og vælg en kvalitet med højere bøjningsstyrke og sejhed.
(2) Forkert valg af værktøjets geometriske parametre (såsom for store for- og bagvinkler osv.).
Modforanstaltninger: Du kan redesigne værktøjet ud fra følgende aspekter.
1) Reducer de forreste og bageste vinkler passende;
2) Brug en større negativ kantvinkel;
3) Reducer hovedafbøjningsvinklen;
4) Brug en større negativ affasning eller kantbue;
5) Slib overgangsskæret og forstærk værktøjsspidsen.
(3) Klingens svejseproces er forkert, hvilket forårsager overdreven svejsebelastning eller svejserevner.
Modforanstaltninger:
1) Undgå at bruge en klingespaltestruktur, der er lukket på tre sider;
2) Vælg loddemetal korrekt;
3) Undgå at bruge oxy-acetylenflamme til opvarmning og svejsning, og hold den varm efter svejsning for at eliminere intern stress;
4) Brug så vidt muligt mekaniske spændestrukturer.
(4) Forkert slibemetode vil forårsage slibespænding og sliberevner; efter slibning af PCBN-fræseren vil vibrationen af tænderne være for stor, hvilket gør de enkelte tænder overbelastede, hvilket også vil forårsage knivbrud.
Modforanstaltninger:
1) Brug afbrudt slibning eller diamantslibning;
2) Vælg en blødere slibeskive og trim den ofte for at holde slibeskiven skarp;
3) Vær opmærksom på slibekvaliteten og kontroller strengt vibrationsmængden af fræserens tænder.
(5) Valget af skæremængde er urimeligt. Hvis mængden er for stor, vil værktøjsmaskinen være kedelig; under intermitterende skæring er skærehastigheden for høj, fremføringsmængden er for stor, og råemnets margen er ujævn, skæredybden er for lille; skæring af høj mangan Ved brug af materialer med høj tendens til at arbejde hærde, såsom stål, er fodermængden for lille mv.
Modforanstaltning: Genvælg skæremængden.
(6) Strukturelle årsager, såsom den ujævne bundflade af værktøjsrillen på det mekanisk fastspændte værktøj eller bladet, der strækker sig for langt.
Modforanstaltninger:
1) Trim den nederste overflade af værktøjsrillen;
2) Anbring med rimelighed positionen af skærevæskedysen;
3) Den hærdede værktøjsholder tilføjer en hårdmetalpakning under bladet.
(7) Overdreven slid på værktøjet.
Modforanstaltninger: Skift værktøjet eller udskift skæret i tide.
(8) Utilstrækkelig strømning af skærevæske eller forkert påfyldningsmetode kan forårsage pludselig varme og revner i klingen.
Modforanstaltninger:
1) Øg strømmen af skærevæske;
2) Anbring med rimelighed positionen af skærevæskedysen;
3) Brug effektive kølemetoder såsom spraykøling for at forbedre køleeffekten;
4) Reducer påvirkningen af klingen.
(9) Værktøjet er installeret forkert, såsom: skæreværktøjet er installeret for højt eller for lavt; endefræseren anvender asymmetrisk klatrefræsning osv.
Modforanstaltning: Geninstaller værktøjet.
(10) Stivheden af processystemet er for dårlig, hvilket forårsager for store skærevibrationer.
Modforanstaltninger:
1) Forøg arbejdsemnets hjælpestøtte og forbedre stivheden af arbejdsemnets fastspænding;
2) Reducer værktøjets udhængslængde;
3) Reducer værktøjets frie vinkel på passende vis;
4) Brug andre vibrationsdæmpende foranstaltninger.
(11) Skødesløs betjening, såsom: når værktøjet skærer ind i midten af emnet, bevæger værktøjet sig for skarpt; værktøjet stopper, før værktøjet trækkes tilbage.
Modforanstaltninger: Vær opmærksom på betjeningsmetoden.
06
Årsager, karakteristika og kontrolforanstaltninger af opbygget kant
(1) Årsager til dannelse
I den del, der er tæt på skæret, i kontaktområdet mellem værktøjet og spånen, er spånens underliggende metal på grund af det store nedadgående tryk indlejret i de mikroskopisk ujævne toppe og dale på riveoverfladen og danner en ægte metal-til-metal kontakt uden mellemrum og forårsager vedhæftning. , denne del af kontaktområdet mellem kniven og spånen kaldes bindingsområdet. I bindingszonen vil et tyndt lag metalmateriale blive akkumuleret på det nederste lag af spån på rivefladen. Metalmaterialet i denne del af chippen har undergået alvorlig deformation og er forstærket under passende skæretemperaturer. Efterhånden som spånerne fortsætter med at flyde ud, under den efterfølgende skærehandling, vil dette lag af stillestående materiale glide i forhold til det øverste lag af spånerne og adskilles, hvilket bliver grundlaget for opbygget kant. Efterfølgende vil der dannes et andet lag akkumuleret skæremateriale ovenpå det, og dette lag af kontinuerlig akkumulering vil danne en opbygget kant.
(2) Karakteristika og indvirkning på skærebearbejdning
1) Hårdheden er 1,5~2.0 gange højere end emnematerialet. Den kan erstatte rivefladen til skæring. Det har funktionen at beskytte skærkanten og reducere sliddet på rivefladen. Men når den opbyggede kant falder af, vil affaldet, der strømmer gennem kontaktområdet mellem værktøjet og emnet, forårsage slid på værktøjets flanker;
2) Efter dannelsen af den opbyggede kant øges værktøjets spånvinkel betydeligt, hvilket spiller en positiv rolle i at reducere spåndeformation og skærekraft;
3) Fordi den opbyggede kant rager ud over skærkanten, øges den faktiske skæredybde og påvirker arbejdsemnets dimensionelle nøjagtighed;
4) Opbygget kant vil forårsage "furer" på overfladen af emnet og påvirke overfladeruheden af emnet;
5) Fragmenterne af den opbyggede kant vil binde eller indlejres i overfladen af emnet for at danne hårde pletter, hvilket påvirker kvaliteten af den bearbejdede overflade af emnet.
Det kan ses af ovenstående analyse, at opbygget kant er til skade for skærebearbejdning, især efterbehandling.
(3) Kontrolforanstaltninger
Generering af opbygget kant kan undgås ved ikke at binde eller deformere det underliggende materiale af spånen til riveoverfladen. Derfor kan følgende foranstaltninger træffes.
1) Reducer ruheden af riveoverfladen;
2) Øg værktøjets vinkel;
3) Reducer skæretykkelsen;
4) Brug lavhastighedsskæring eller højhastighedsskæring for at undgå skærehastigheder, der let danner opbygget kant;
5) Korrekt varmebehandling af emnematerialet for at øge dets hårdhed og reducere plasticitet;
6) Brug skærevæsker med gode anti-adhæsionsegenskaber (såsom skærevæsker med ekstremt tryk, der indeholder svovl og klor).
