Анализ на причините за счупване на ненадеждна стружка на инструмента и решения

Колко знаете за знанията за чупене на стружки на инструменти? След като прочетете тази статия, вярвам, че ще бъде полезна за ежедневната ви работа.
Надеждността на счупването на инструмента има значително влияние върху нормалното производство и безопасността на оператора. При рязане счупените стърготини могат да пръскат и да наранят хората и са склонни да повредят машинния инструмент; Въпреки това, дългите лентови стърготини могат да се увият около детайла или инструмента, лесно да надраскат детайла, да причинят повреда на инструмента и дори да засегнат безопасността на работниците.
За автоматизираните машинни машини като CNC машинни инструменти (обработващи центрове), поради големия брой режещи инструменти и тясната връзка между държача на инструмента и инструмента, проблемът със счупването на стружки става по-важен. Докато един от режещите инструменти е ненадежден, той може да наруши автоматичния цикъл на машината и дори да наруши нормалната работа на цялата автоматична линия. Следователно, когато се проектират, избират или шлифоват инструменти, трябва да се вземе предвид надеждността на счупване на инструмента. За машинни инструменти с ЦПУ (обработващи центрове) и т.н. трябва да бъдат изпълнени следните изисквания:
Стружки не трябва да се заплитат в режещи инструменти, детайли и съседни инструменти и оборудване;
Чиповете не трябва да се пръскат, за да се гарантира безопасността на операторите и наблюдателите;
По време на прецизна обработка стружките не трябва да надраскват обработената повърхност на детайла, което да повлияе на качеството на обработената повърхност;
Осигурете предварително определена издръжливост на режещите инструменти, избягвайте преждевременното им износване и положете всички усилия да предотвратите повредата им;
Когато стружките изтичат, това не пречи на инжектирането на флуида за рязане;
Чиповете няма да надраскат водачите на машината или други компоненти.
Въз основа на изпълнението на горните изисквания, различните режещи инструменти имат различни изисквания за дължина на чипа. Например, максималната дължина на чипа за стоманени материали за грубо струговане обикновено е около 100 mm; Добрата кола трябва да е малко по-дълга. За да се избегнат твърде фините стърготини, тъй като те лесно се вграждат във важни части на направляващата машина и устройството на инструмента (като референтната равнина), това не само изисква допълнителни защитни устройства, но също така създава определени трудности при отстраняването на стружки.
За определени режещи инструменти, които не са предразположени към счупване на стружки, като инструменти за формоване на струги, инструменти за струговане на жлебове и инструменти за струговане на рязане, трябва да се осигури стабилно навиване на стружки на автоматизирани машинни инструменти, като CNC обработващи центрове.
един
Класификация на формите на чипове
Според специфичните условия на материала на детайла, геометричните параметри на инструмента и количеството на рязане, формата на чиповете обикновено включва: лентови чипове, С-образни чипове, чипове за стружки, стружки с форма на пагода, стружки с пружинна форма, дълги и стегнати стружки с винт, винт чипс и др.

1. Ленти отломки
При високоскоростно рязане на пластмасови метални материали, ако не се предприемат мерки за чупене на стружки, е лесно да се образуват стружки с форма на лента, които са непрекъснати и често се заплитат върху детайла или инструмента, като лесно надраскват повърхността на детайла или повреждат режещия ръб на инструмента и дори нараняване на хора. Поради това е препоръчително да се избягва образуването на стърготини във формата на ивици, доколкото е възможно.
Но понякога се надяваме също да получим лентови чипове, така че чиповете да могат да се изхвърлят гладко. Например при пробиване на глухи отвори на вертикална бормашина.
2. С-образни отломки
При струговане на обикновени материали от въглеродна стомана и легирана стомана, използването на струговащ инструмент с жлеб за стружки може лесно да образува С-образни стружки. С-образните чипове имат недостатъка на лентовите чипове. Но повечето С-образни стружки се счупват при сблъсък със задната повърхност на струговащия инструмент или повърхността на детайла. Високочестотният сблъсък и счупването на чипове може да повлияе на гладкостта на процеса на рязане, като по този начин повлияе на грапавостта на обработваната повърхност. Така че, по време на прецизна обработка, обикновено не е желателно да се получават С-образни чипове. Вместо това е по-желателно да се получат дълги спирални намотки, за да се направи процесът на рязане по-стабилен.

3. Трохи във формата на вятърна мелница
Струговането на стоманени детайли с голяма дълбочина на рязане и висока скорост на подаване на тежкотоварни стругове води до широки и дебели стружки. Ако се образуват С-образни стружки, те могат лесно да повредят режещия ръб и дори да причинят летене и нараняване на хора. Така че обикновено радиусът на дъгата в долната част на жлеба за стружките се увеличава, така че стружките образуват косми и се сблъскват и счупват върху обработваната повърхност и падат от собственото си тегло.
4. Дълги и стегнати трохи
Процесът на образуване на дълги и стегнати чипове е относително стабилен, а почистването също е удобно. Това е добра форма на чип на обикновен струг.
5. Трохи във формата на пагода
При CNC обработка, машинни инструменти или автоматична линейна обработка е желателно да се получи този тип чип, тъй като той няма да се заплита с инструмента и детайла. И почистването също е удобно.
6. Лавинни отломки
При струговане на крехки материали като чугун, крехък месинг и лят бронз лесно се образуват игловидни или раздробени отломки, които са склонни към пръски и нараняване на хора, както и повреда на машинния инструмент. Ако се приемат мерки за валцуване на стружките, стружките могат да бъдат свързани в къси ролки.
Накратко, специфичните условия на обработка на рязане са различни и желаната форма на чиповете също е различна. Въпреки това, независимо от формата на чиповете, те трябва да бъдат надеждно счупени.
две
Принципът на счупване на чипа
В процеса на рязане на метал, дали стружките се чупят лесно, е пряко свързано с деформацията на стружките. Следователно изучаването на принципа на счупване на стружки трябва да започне с изучаване на законите за деформация на стружки.
Чиповете, образувани по време на процеса на рязане, поради значителна пластична деформация, ще имат увеличение на твърдостта, докато пластичността и якостта значително ще намалеят. Това явление се нарича втвърдяване при студена работа. След втвърдяване при студена обработка стружките стават твърди и крехки и лесно се чупят, когато са подложени на редуващи се натоварвания при огъване или удар. Колкото по-голяма е пластичната деформация, претърпяна от чиповете, толкова по-значително е явлението крехкост и толкова по-лесно е да се счупят. При рязане на материали с висока якост, висока пластичност и висока якост, които са трудни за счупване на стружки, трябва да се положат усилия за увеличаване на деформацията на чиповете, за да се намали тяхната пластичност и издръжливост, за да се постигне целта за счупване на стружки.
Деформацията на чиповете може да се състои от две части:
Първата част е основната деформация, образувана по време на процеса на рязане. Деформацията на стружки, измерена по време на свободно рязане с въртящ инструмент с плосък наклон, е относително близка до основната стойност на деформация. Основните фактори, влияещи върху основната деформация, включват наклонен ъгъл на инструмента, отрицателна фаска и скорост на рязане. Колкото по-малък е предният ъгъл, толкова по-широка е отрицателната фаска и колкото по-ниска е скоростта на рязане, толкова по-голяма е деформацията на чипа, което е по-благоприятно за счупване на чипа. Следователно намаляването на предния ъгъл, разширяването на отрицателната фаска и намаляването на скоростта на рязане могат да бъдат мерки за насърчаване на счупването на стружките.
Втората част е деформацията, на която чипсът се подлага по време на процеса на изтичане и навиване, което наричаме допълнителна деформация. Тъй като в повечето случаи само основната деформация по време на процеса на рязане не може да счупи стружките и трябва да се добави допълнителна деформация, за да се постигне целта на втвърдяване и счупване. Най-простият начин да принудите стружките да претърпят допълнителна деформация е да смилате (или натиснете) определена форма на жлеб за стружките върху предната режеща повърхност, принуждавайки стружките да потекат в жлеба за стружките и след това да се извият и деформират. След като са претърпели допълнителна деформация на повторно навиване, чиповете допълнително се втвърдяват и стават крехки. Когато се сблъскат с детайла или задната режеща повърхност, те лесно се чупят.
три
Влиянието на канала за чупене на стружки върху чупене на стружки (валцуване)
Жлебът за чупене на стружките не само играе допълнителна роля за деформация на стружките, но също така има важно влияние върху формата и счупването на стружките. При обработката на рязане хората използват различните форми и размери на жлебовете за стружките, както и ъгъла на наклон между жлеба за стружките и главния режещ ръб, за да контролират извиването и счупването на стружките. За да разберем и усвоим по-добре тези правила, ще анализираме подробно формата и размера на жлеба за стружките, както и влиянието на ъгъла на наклон между жлеба за стружките и основния режещ ръб върху формата на стружките и счупването на стружките.
1. Формата на жлеба за стружките
Има три типа форми за канали за чупене на стружки: права дъга, права дъга и пълна дъга.

(1) Жлебът за чупене на стружки с права и кръгова дъга се образува чрез свързване на права линия и дъга на кръг. Правата част образува предната страна на инструмента, а размерът на радиуса Rn на дъгата на дъното на жлеба оказва известно влияние върху навиването и деформацията на чиповете. Ако Rn е малък, радиусът на навиване на чипа е малък, докато деформацията на чипа е голяма; Ако Rn е голям, радиусът на навиване на чипа е голям, докато деформацията на чипа е малка. При умерена дълбочина на рязане (дълбочина на рязане ap=2-6mm), Rn=(0.4-0.7) B обикновено се избира, където B е ширината на жлеб за стружки.
(2) Линейният жлеб за стружки се формира от пресичането на две прави линии с долен ъгъл от 180 градуса - σ ( σ Отнася се за ъгъл на клина на платформата за чупене на стружки, долен ъгъл на жлеба (180 градуса - σ) Замяна на функцията на дъга Rn Ако долният ъгъл на жлеба е малък, радиусът на навиване на чиповете е малък и деформацията на чиповете е голяма; Ако долният ъгъл на жлеба е голям, радиусът на навиване на чиповете е голям, и деформацията на стружките е малка.При умерена дълбочина на рязане ъгълът на клина на масата за чупене на стружки обикновено се избира от 60 градуса до 70 градуса.

Горните два вида канали за рязане на стружки са подходящи за обработка на въглеродна стомана и легирана структурна стомана, а предният ъгъл обикновено е . В диапазона от 5-15 градуса.
(3) Основните параметри на канала за чупене на стружки с пълна дъга са ширина на канала B, радиус на долната дъга на канала Rn и преден ъгъл. Връзката между тях е:

注:见图5C

При рязане на високопластични материали като мед и неръждаема стомана често се използва жлеб за чупене на стружки с пълна дъга. Тъй като при обработка на материали с високо съдържание на пластмаса, ъгълът на наклона на инструмента е избран сравнително голям (режещият ръб на инструмента с пълна дъга за чупене на стружки с преден ъгъл със същия размер (0=25 градуса ~30 градуса) е относително здрав, и жлебът също е плитък, което го прави по-практичен за потока на стружки.
2. Ширината на жлеба за стружките
Ширината B на жлеба за стружките е свързана със скоростта на подаване f и дълбочината на рязане ap. Когато скоростта на подаване f се увеличи, дебелината на рязане се увеличава и ширината на жлеба за стружките трябва да бъде съответно разширена; Дълбочината на рязане е голяма и жлебът също трябва да бъде подходящо разширен.

Ефектът от промяната в ширината на браздата на чипа B върху извиването и деформацията на чипа, който остава фиксиран и непроменен. Фигура 9а показва, че ширината на жлеба е основно адаптирана към скоростта на подаване и стружките са огънати и деформирани преди да се сблъскат и да се счупят в С-образна форма; Фигура 9b показва, че жлебът не е достатъчно широк, радиусът на навиване на чипа е малък, деформацията е голяма и след сблъсък се разпада в къса С-образна форма или образува фрагментирани малки парчета; Фигура 9c показва, че жлебът е твърде тесен и стружките са притиснати на малки ролки и блокирани в жлеба, което затруднява изтичането им, което води до блокиране на стружките и дори до увреждане на режещия ръб; Фигури 9d и e показват, че жлебът е твърде широк, радиусът на навиване на чипа е твърде голям, деформацията не е достатъчна и не е лесно да се счупи. Понякога дори не изтича през дъното на жлеба и свободно образува стружки с форма на лента.
Ако ширината на жлеба за стружките първоначално е избрана с помощта на скоростта на подаване, грубо казано, за рязане на средна въглеродна стомана, връзката между ширината B и скоростта на подаване f е около B=10f; При рязане на легирана стомана, за увеличаване на деформацията на стружките, може да се вземе B=7f.
Ширината B на жлеба за стружките също трябва да е подходяща за дълбочината на рязане ap. Като цяло ширината на слота B също може да бъде грубо избрана въз основа на ap и когато ap е голям, B също трябва да бъде по-голям; Ако ap е малко, тогава B трябва да бъде подходящо намалено. Тъй като, когато дълбочината на рязане е твърде дълбока и жлебът е твърде тесен, стружките са широки и не се извиват лесно в жлеба, така че стружките често не се вливат в дъното на жлеба и сами образуват стружки с форма на лента; Когато дълбочината на рязане е малка, но жлебът е твърде широк, стружките са тесни, потокът е относително свободен, деформацията не е достатъчна и не е лесно да се счупи.
3. Ъгълът на наклона между жлеба за стружките и главния режещ ръб
Има три често използвани метода на накланяне за жлеба за стружките и главния режещ ръб: външно накланяне, паралелно накланяне и вътрешно накланяне.

(1) Външен наклонен тип
Наклоненият навън жлеб за стружките е широк отпред и тесен отзад, дълбок отпред и плитък отзад.
Деформацията на извиване на стружки на външния наклонен жлеб за чупене на стружки е голяма, както е показано на фигура 11. Скоростта на рязане е най-висока близо до външната повърхност А на детайла, а жлебът е тесен. Чипът първо е запушен и навит, с малък радиус на навиване и голяма деформация; При режещия ръб B скоростта на рязане е ниска и жлебът е широк. Накрая стружките се навиват с по-голям радиус на навиване, което генерира сила, която обръща стружките върху задната режеща повърхност или повърхността, която ще се обработва. След сблъсък те се чупят и образуват С-образни чипове.
Тази форма на бразда за чип. При умерена дълбочина на рязане диапазонът на счупване на стружките е широк, ефектът на счупване на стружките е стабилен и надежден и се използва широко в производството. Ъгъл на наклон τ Стойността на се определя главно от материала на детайла. Обикновено при рязане на средно въглеродна стомана се приема като τ= При рязане на легирана стомана от 8 градуса до 10 градуса, за да се увеличи деформацията на стружката, вземете τ= 10 градуса ~15 градуса.
Въпреки това, по време на големи дълбочини на рязане, поради малката ширина на жлеба за стружките близо до външната повърхност А на детайла (вижте Фигура 11), стружките са склонни към блокиране и дори да повредят режещия ръб. Следователно вместо това обикновено се използва паралелно рязане.
(2) Паралелен
Деформацията на чипа на паралелния жлеб за чупене на стружки не е толкова голяма, колкото тази на външния наклонен жлеб и повечето от чиповете се счупват, когато се сблъскат с обработваната повърхност на детайла.
При рязане на чипове от въглеродна стомана, ефектът на чупене на стружки на паралелния жлеб за чупене на стружки е по същество подобен на този на външния наклонен жлеб, но скоростта на подаване трябва леко да се увеличи, за да се увеличи допълнителната деформация на стружки.

(3) Вътрешен наклонен тип
Вътрешно наклоненият жлеб за чупене на стружки (вижте Фигура 12) е най-широк при външната повърхност А на детайла и най-тесен при върха на инструмента В. Така стружките често се навиват на малки ролки в точка В и след това на големи ролки в точка A. Когато ъгълът на наклона на главния режещ ръб е настроен на 3 градуса ~5 градуса, стружките са склонни да образуват непрекъснати и стегнати къдрици. Ъгълът на наклона между вътрешния наклонен жлеб за стружки и основния режещ ръб обикновено се приема като τ= Диапазонът на рязане на вътрешния наклонен жлеб за чупене на стружки с дълга и стегната намотка за стружки е доста тесен от 8 градуса до 10 градуса , така че приложението му в производството не е толкова често, колкото това на външните наклонени и паралелни типове, използвани главно за прецизно струговане или полупрецизно струговане.
четири
Няколко често използвани метода за чупене на стружки
1. Използвайте разбивач на стружки
Както бе споменато по-рано, жлебът за чупене на стружките не само играе допълнителна роля при оформянето на стружките, но също така позволява контрол на извиването и счупването на стружките. Докато формата, размерът и ъгълът на наклона между жлеба за стружките и основния режещ ръб са подходящи, чупенето на стружките е надеждно. Независимо дали става дума за заваръчен тип инструмент или за машинна скоба, той може да се използва като инструмент за повторно шлайфане или като инструмент без повторно шлайфане.

За да се адаптира към различни диапазони от количества на рязане. Има различни форми и размери на жлебове за стружки върху сменяемото острие от твърда сплав, които са лесни за избор и са икономични. Този метод е предпочитаният и най-широко използван метод при обработка на рязане.
Недостатъкът е, че определянето на разумни геометрични параметри на режещия инструмент е ограничено от изискванията за чупене на стружки.
2. Използване на стружколомач
Има два вида стружколомачи: фиксирани и регулируеми. Фигура 13 показва регулируемия стружколомач на струговащия инструмент.
Монтирайте плоча за предпазване от стружки 1 върху предната режеща повърхност на струговащия инструмент. Когато стружките изтичат по протежение на предната част на инструмента, те се огъват и чупят поради съпротивлението на предпазната плоча за стружките 1. Параметрите Ln и Can се проектират и регулират според нуждите, за да осигурят стабилно и надеждно разбиване на стружките при дадени условия на рязане. Разхлабете винта 3 и под действието на пружината 4 предпазната плоча за стружките 1 и притискащата плоча 2 могат да бъдат повдигнати заедно, улеснявайки регулирането на предпазната плоча за стружките и бързото завъртане и смяна на острието. Този тип стружколомач обикновено се използва за режещи инструменти на големи и средни машини.
3. Използване на устройства за чупене на стружки
Има много видове устройства за чупене на стружки, които най-общо могат да бъдат разделени на механични, хидравлични и електрически видове. Устройствата за чупене на стружки имат висока цена, но са стабилни и надеждни и обикновено се използват само на автоматични линии. Фигура 14 е схематична диаграма на устройство за чупене на стружки с нож, използвано при струговащи инструменти. По време на струговане стружките изтичат през направляващия канал за стружките 2 и се нарязват принудително от непрекъснато въртящия се дисков фреза 3. След това отрязаните стружки се изхвърлят от канала за отделяне на стружките 6. Фрезата се задвижва от задвижващ вал 4. Фигура 1 показва инструмента за завъртане.
4. Методът за използване на предварително набраздяване на повърхността на детайла
В зависимост от различните диаметри на детайла, един или няколко канала са предварително изрязани по аксиалната посока на детайла върху обработваната повърхност, с дълбочина малко по-малка от дълбочината на рязане, така че изрязаните стружки образуват слаб участък и се счупват. Това гарантира надеждно счупване на стружки, без да се засяга грапавостта на обработваната повърхност на детайла. Дори при обработка на материали с висока якост, ефектът от чупене на стружки е много добър. Например, при прецизно пробиване на материали за детайли с висока издръжливост (като 40Cr), когато е трудно да се счупят стружки с помощта на други методи, надлъжните канали могат да бъдат изтеглени на обработваната повърхност преди пробиване. Този метод може да демонстрира своите уникални предимства.
5. Промяна на параметрите на геометрията на инструмента и настройка на параметрите на рязане
От принципа на чупене на стружки, споменат по-рано, може да се заключи, че намаляването на наклонения ъгъл на инструмента; Увеличете основния ъгъл на отклонение; Шлайфане на отрицателни фаски на основния режещ ръб; Намалете скоростта на рязане; Увеличаването на скоростта на подаване и промяната на формата на главния режещ ръб може да насърчи счупването на стружките. Използването на тези методи за разбиване на стружки обаче често води до някои неблагоприятни последици, като намаляване на производителността, влошаване на качеството на повърхността на детайла и повишена сила на рязане. Този метод рядко се използва на автоматични линии и понякога служи само като спомагателно средство за чупене на стружки.
В допълнение, използването на флуид за рязане може да намали пластичността и здравината на стружките и също така е от полза за счупването на стружките. Увеличаването на налягането на флуида за рязане може по-добре да насърчи счупването на стружките и този метод понякога се използва при обработка на отвори.