Как фундаментално да се реши повредата на инструмента, износването и счупването на острието

1, Проявата на повреда на инструмента
1) Авангарден микро колапс
Когато структурата на материала, твърдостта и границите на детайла са неравномерни, предният ъгъл е твърде голям, което води до ниска якост на режещия ръб, недостатъчна твърдост на системата за обработка, причиняваща вибрации или прекъсващо рязане, и лошо качество на шлайфане, режещият ръб е склонен към микроколапс, т.е. малък колапс, прорез или лющене в областта на ръба. След като възникне тази ситуация, инструментът ще загуби известна режеща способност, но все още може да продължи да работи. По време на по-нататъшно рязане повредената част от областта на режещия ръб може бързо да се разшири, което да доведе до по-големи щети.
2) Счупване на режещия ръб или върха
Този тип повреда често възниква при условия на рязане, които са по-тежки от причиняването на микро стърготини по режещия ръб или по-нататъшно развитие на микро стружки. Размерът и обхватът на счупването са по-големи от тези на микро счупванията, което води до пълна загуба на режещата способност на инструмента и трябва да прекрати работата. Ситуацията, при която върхът на острието се счупи, често се нарича падане от върха.
3) Счупване на нож или инструмент
Когато условията на рязане са изключително тежки, количеството на рязане е твърде голямо, има ударно натоварване и има микропукнатини в острието или материала на инструмента. Поради остатъчно напрежение в острието, причинено от заваряване и шлайфане, съчетано с невнимателна работа, това може да доведе до счупване на острието или инструмента. След като възникне тази форма на повреда, инструментът не може да продължи да се използва и следователно се бракува.
4) Олющване на повърхността на острието
За материали с висока крехкост, като твърди сплави с високо съдържание на TiC, керамика, PCBN и др., поради дефекти или потенциални пукнатини в структурата на повърхността или остатъчно напрежение в повърхността поради заваряване и шлайфане, отлепването на повърхността е склонно към възникват, когато процесът на рязане не е достатъчно стабилен или повърхността на инструмента е подложена на променливо контактно напрежение. Отлепване може да се появи на предната повърхност на острието, докато острието може да се появи на задната повърхност на острието. Пилинг материалът е под формата на люспи, с голяма отлепваща се площ. Има голяма вероятност от отлепване на покрити режещи инструменти. След леко обелване на острието, то все още може да продължи да работи, но след силно обелване, то ще загуби способността си да реже.
5) Пластична деформация на режещи части
Поради ниската си якост и твърдост, инструменталната стомана и бързорежещата стомана могат да претърпят пластична деформация в зоните на рязане. Когато твърдите сплави работят при висока температура и триаксиално напрежение на натиск, повърхностното пластично изтичане също може да възникне и дори да причини пластична деформация на режещия ръб или върха на инструмента, което води до колапс. Сгъване обикновено възниква при рязане на големи количества материал и обработка на твърди материали. Еластичният модул на твърдата сплав на основата на TiC е по-малък от този на твърдата сплав на основата на WC, така че първата има ускорена устойчивост на пластична деформация или бърза повреда. PCD и PCBN обикновено не проявяват пластична деформация.
6) Горещо напукване на остриета
Когато режещият инструмент е подложен на редуващи се механични и термични натоварвания, повърхността на режещата част неизбежно изпитва променливо термично напрежение поради многократно термично разширение и свиване, което води до умора и напукване на острието. Например, когато фреза от твърда сплав се използва за високоскоростно фрезоване, зъбите на фрезата са постоянно подложени на периодични удари и редуващи се топлинни напрежения, което води до пукнатини с форма на гребен върху предната режеща повърхност. Някои режещи инструменти може да нямат очевидни редуващи се натоварвания и напрежения, но поради непостоянната температура на повърхността и вътрешните слоеве ще възникне и термично напрежение. Освен това неизбежно има дефекти в материала на режещия инструмент, така че острието също може да причини пукнатини. След образуването на пукнатини, инструментът понякога може да продължи да работи за определен период от време, а понякога пукнатините бързо се разширяват, причинявайки счупване на острието или силно отлепване на режещата повърхност.
2, износване на инструмента
1. Според причините за износване, той може да бъде разделен на:
1) Абразивно износване
В обработения материал често има малки частици с изключително висока твърдост, които могат да надраскат канали по повърхността на инструмента, което се нарича повреда от абразивно шлайфане. Абразивното износване съществува на всички повърхности, като предната повърхност на острието е най-изразена. Освен това износването на конопения материал може да възникне при различни скорости на рязане, но при рязане с ниска скорост, поради по-ниската температура на рязане, износването, причинено от други причини, не е значително, така че абразивното износване е основната причина. Колкото по-ниска е твърдостта на режещия инструмент, толкова по-тежки са абразивните щети.
2) Износване при студено заваряване
По време на рязане има значително налягане и силно триене между детайла, рязане и предната и задната режещи повърхности, което води до студено заваряване. Поради относителното движение между триещите се двойки, студеното заваряване ще причини разкъсване и ще бъде отнесено от едната страна, което ще доведе до износване при студено заваряване. Износването при студено заваряване обикновено е по-тежко при умерени скорости на рязане. Според експериментите крехките метали имат по-голяма устойчивост на студено заваряване от пластмасовите метали; Многофазните метали са по-малки от еднопосочните метали; Металните съединения имат по-ниска склонност към студено заваряване в сравнение с елементарните материали; Склонността на елементите от B-група към студено заваряване с желязо в периодичната таблица на химичните елементи е малка. Студеното заваряване е по-тежко при нискоскоростно рязане на бързорежеща стомана и твърда сплав.
3) Дифузионно износване
По време на процеса на рязане при високи температури и контакта между детайла и инструмента, химическите елементи от двете страни дифундират един с друг в твърдо състояние, променяйки състава и структурата на инструмента, правейки повърхността на инструмента крехка и влошавайки износване на инструмента. Феноменът на дифузия винаги поддържа, че обекти с големи градиенти на дълбочина продължават да дифундират към обекти с градиенти на ниска дълбочина. Например кобалтът в твърдите сплави бързо дифундира в чипове и детайли при 800 градуса, докато WC се разлага на волфрам и въглерод и дифундира в стомана; Когато PCD режещите инструменти се използват за рязане на стоманени и железни материали, когато температурата на рязане е над 800 градуса, въглеродните атоми в PCD ще се прехвърлят към повърхността на детайла с голяма сила на дифузия, за да образуват нови сплави и повърхността на инструмента ще бъде графитиран. Кобалтът и волфрамът дифундират по-силно, докато титанът, танталът и ниобият имат по-силни антидифузионни способности. Следователно твърдите сплави тип YT имат добра устойчивост на износване. При рязане на керамика и PCBN, дифузионното износване не е значително при температури до 1000 градуса -1300 градуса. Благодарение на същия материал, детайлите, чиповете и режещите инструменти ще генерират термоелектричен потенциал в контактната зона по време на рязане, което насърчава дифузията и ускорява износването на инструмента. Този вид дифузионно износване под действието на термоелектрически потенциал се нарича "термоелектрическо износване".
4) Окислително износване
Когато температурата се повиши, повърхността на инструмента се окислява и произвежда по-меки оксиди, които се търкат от стружките и образуват износване, наречено окислително износване. Например, в температурния диапазон от 700 градуса до 800 градуса, кислородът в газа реагира с кобалт, карбиди, титанов карбид и т.н. в твърди сплави, за да образува по-меки оксиди; PCBN претърпява химическа реакция с водна пара при 1000 градуса.
2. Според формата на износване може да се раздели на:
1) Повреда на повърхността на предното острие
При рязане на пластмасови материали с висока скорост, зоната близо до силата на рязане на предния режещ ръб ще се износи в полумесечни вдлъбнатини под действието на стружки, което също е известно като сърповидно износване. В ранния етап на износване, наклоненият ъгъл на инструмента се увеличава, което подобрява условията на рязане и благоприятства извиването и счупването на стружките. Въпреки това, когато сърповидната вдлъбнатина се увеличи допълнително, силата на режещия ръб е силно отслабена, което в крайна сметка може да доведе до счупване и повреда на режещия ръб. При рязане на крехки материали или пластмасови материали с по-ниски скорости на рязане и по-тънки дебелини на рязане обикновено няма сърповидно износване.
2) Износване на върха на ножа
Износването на върха на инструмента се отнася до износването на задната страна на дъгата на върха на инструмента и съседната вторична задна повърхност, което е продължение на износването на задната повърхност на инструмента. Поради лошите условия на разсейване на топлината и концентрацията на напрежение тук, степента на износване е по-бърза от тази на задната режеща повърхност. Понякога върху вторичната задна режеща повърхност се образуват поредица от малки канали с разстояние, равно на скоростта на подаване, което се нарича износване на канала. Основно се дължат на втвърдения слой и нарязване върху обработваната повърхност. При рязане на трудни за рязане материали с висока склонност към работно втвърдяване е най-вероятно да причини износване на каналите. Износването на върха на инструмента има най-голямо влияние върху грапавостта на повърхността и точността на обработка на детайла.
3) Износване на задното острие
При рязане на пластмасови материали с голяма дебелина на рязане, поради наличието на отлагания от стружки, задната повърхност на инструмента може да не влезе в контакт с детайла. В допълнение, задната режеща повърхност обикновено влиза в контакт с детайла, образувайки износваща се лента със заден ъгъл 0 на задната режеща повърхност. Обикновено в средата на работната дължина на режещия ръб износването на задната страна е относително равномерно, така че степента на износване на задната повърхност може да бъде измерена чрез ширината на лентата на износване VB на задната повърхност на острие в този участък. Поради факта, че различните видове режещи инструменти почти винаги изпитват износване на задната повърхност при различни условия на рязане, особено при рязане на крехки материали или пластмасови материали с по-малка дебелина на рязане, износването на инструмента е главно износването на задната повърхност. Освен това измерването на ширината на лентата на износване VB е относително просто, така че VB обикновено се използва за представяне на степента на износване на инструмента. Колкото по-голям е VB, той не само ще увеличи силата на рязане и ще причини вибрации при рязане, но също така ще повлияе на износването на дъгата на върха на инструмента, като по този начин ще повлияе на точността на обработка и качеството на повърхността.
3 Методи за предотвратяване на повреда на инструмента
1) Изберете разумно видовете и степени на материалите за инструменти въз основа на характеристиките на обработваните материали и части. При условие че има определена степен на твърдост и устойчивост на износване, е необходимо да се гарантира, че материалът на инструмента има необходимата якост;
2) Изберете разумно геометричните параметри на режещия инструмент. Чрез регулиране на предния и задния ъгъл, главния и спомагателния ъгъл на отклонение, ъглите на наклона на острието и други ъгли;
Уверете се, че режещият ръб и върхът имат добра здравина. Шлифоването на отрицателни фаски на режещия ръб е ефективна мярка за предотвратяване на счупване на инструмента;
3) Осигурете качеството на заваряване и шлайфане и избягвайте различни дефекти, причинени от лошо заваряване и шлайфане. Режещите инструменти, използвани в ключови процеси, трябва да бъдат шлифовани, за да се подобри качеството на повърхността и проверени за пукнатини;
4) Изберете разумно количеството на рязане, за да избегнете прекомерна сила на рязане и висока температура на рязане, за да предотвратите повреда на инструмента;
5) Уверете се, че процесната система има добра твърдост, доколкото е възможно, и намалете вибрациите;
6) Използвайте правилния метод на работа и се опитайте да сведете до минимум способността на инструмента да издържа на внезапни промени в натоварването.
3, Причините и мерките за противодействие на счупването на инструмента
1) Неправилен избор на клас и спецификации на острието, като дебелината на острието е твърде тънка или избор на клас, който е твърде твърд или твърде крехък по време на груба обработка.
Противодействие: Увеличете дебелината на острието или монтирайте острието вертикално и изберете марка с по-висока якост на огъване и издръжливост.
2) Неправилен избор на параметри на геометрията на инструмента (като големи предни и задни ъгли и т.н.)
Противодействие: Следните аспекти могат да бъдат взети за препроектиране на режещите инструменти.
① Намалете предните и задните ъгли по подходящ начин.
② Използвайте по-голям отрицателен ъгъл на наклон на острието.
③ Намалете основния ъгъл на отклонение.
④ Използвайте по-големи отрицателни фаски или дъги на острието.
⑤ Шлифоване на преходния режещ ръб за подобряване на върха на инструмента.
3) Процесът на заваряване на острието е неправилен, причинявайки прекомерно напрежение при заваряване или пукнатини при заваряване.
Противодействия:
① Избягвайте използването на тристранна затворена жлебна структура на острието.
② Правилен избор на спойка.
③ Избягвайте използването на оксиацетиленови пламъци за нагряване при заваряване и поддържайте изолацията след заваряване, за да елиминирате вътрешното напрежение.
④ Опитайте се да използвате механични затягащи структури колкото е възможно повече
4) Неправилният метод на смилане на острието причинява напрежение и пукнатини при смилане; Прекомерната вибрация на зъбите на фрезата от PCBN след шлайфане може да причини прекомерно натоварване на отделните зъби и също да доведе до счупване на инструмента.
Противодействия:
① Използвайте периодично шлифоване или диамантен шлифовъчен диск за шлайфане.
② Изберете по-мек шлифовъчен диск и редовно го подрязвайте, за да поддържате диска остър.
③ Обърнете внимание на качеството на шлайфане на острието и стриктно контролирайте вибрациите на зъбите на фрезата.
5) Изборът на количеството на рязане е неразумно. Ако количеството е твърде голямо, машината може да блокира; При периодично рязане, скоростта на рязане е твърде висока, скоростта на подаване е твърде голяма и дълбочината на рязане е твърде малка, когато резервът на заготовката е неравномерен; При рязане на материали с висока склонност към втвърдяване при работа, като стомана с високо съдържание на манган, скоростта на подаване е твърде малка.
Противодействие: Изберете ново количество на рязане.
6) Структурни причини като неравна долна повърхност на жлеба или прекомерно удължаване на острието в механични затягащи инструменти.
Противодействия:
① Подрежете долната повърхност на жлеба на ножа.
② Разумно подредете позицията на дюзите за режеща течност.
③ Добавете уплътнение от твърда сплав под острието за закаления държач на инструмента.
7) Прекомерно износване на инструмента.
Противодействие: Сменете инструмента или режещия ръб своевременно.
8) Недостатъчният поток на режеща течност или неправилният метод на пълнене могат да причинят внезапно нагряване и напукване на острието.
Противодействия:
① Увеличете скоростта на потока на флуида за рязане.
② Разумно подредете позицията на дюзите за режеща течност.
③ Използвайте ефективни методи за охлаждане, като охлаждане със спрей, за да подобрите охлаждащия ефект.
④ Използване на * рязане за намаляване на удара върху острието.
9) Неправилно монтиране на режещи инструменти, като режещи инструменти, монтирани твърде високо или твърде ниско; Фрезата за челно лице използва асиметрично фрезоване напред и други методи.
Противодействие: Поставете отново режещите инструменти.
10) Твърдостта на технологичната система е твърде слаба, което причинява прекомерни вибрации при рязане.
Противодействия:
① Увеличете спомагателната опора на детайла и подобрете твърдостта на затягането на детайла.
② Намалете дължината на надвеса на инструмента.
③ Намалете по подходящ начин задния ъгъл на инструмента.
④ Приемете други мерки за намаляване на вибрациите.
11) Неволно действие, като прекомерна сила, когато инструментът прорязва средата на детайла; Спрете автомобила, преди да приберете ножа.
Противодействие: Обърнете внимание на методите на работа.
4, Натрупване на останки от тумор
1) Причина за образуване
В частта близо до режещия ръб, в зоната на контакт с чипа на инструмента, поради високото натиск надолу, основният метал на чиповете е вграден в микро неравномерните върхове и вдлъбнатини на предната режеща повърхност, образувайки истински контакт метал с метал без пропуски и създавайки феномен на свързване. Тази част от зоната на контакт с чипа на инструмента се нарича зона на свързване. В зоната на свързване тънък слой метален материал ще се натрупа върху предната режеща повърхност в долния слой на чиповете и металният материал на тази част от чиповете претърпява тежка деформация и укрепване при подходяща температура на рязане. Тъй като стружките продължават да изтичат, под силата на изтласкване на последващия поток от рязане, този слой застоял материал ще се изплъзне спрямо горния слой на стружките и ще напусне, превръщайки се в основата на бучката натрупване на стружки. Впоследствие върху него ще се формира втори слой от хистерезисен режещ материал, който непрекъснато се натрупва и образува стружки.
2) Характеристики и въздействие върху обработката на рязане
① Твърдостта е 1.5-2.0 пъти по-висока от тази на материала на детайла и може да замени предната режеща повърхност за рязане. Има функцията да защитава режещия ръб и да намалява износването на предната режеща повърхност. Въпреки това, когато отломките паднат, те преминават през контактната зона между инструмента и детайла, причинявайки износване на задната режеща повърхност на инструмента.
② След образуването на отлагания от стружки, работният наклонен ъгъл на инструмента значително се увеличава, което играе положителна роля за намаляване на деформацията на стружки и силата на рязане.
③ Поради натрупването на стружки, стърчащи извън режещия ръб, действителната дълбочина на рязане се увеличава, което влияе върху точността на размерите на детайла.
④ Натрупването на отломки може да причини "разораване" на повърхността на детайла, засягайки грапавостта на повърхността на детайла. Фрагментите от натрупани отломки могат да полепнат или да се впият в повърхността на детайла, причинявайки твърди петна и влияят върху качеството на обработения повърхността на детайла.
От горния анализ може да се види, че натрупването на стружки е неблагоприятно за рязане, особено за прецизна обработка.
3) Мерки за контрол
За да се предотврати образуването на отлагания от стружки, могат да се предприемат следните мерки за предотвратяване на свързването или деформационното укрепване между материала на основата на стружки и предната режеща повърхност.
① Намалете грапавостта на повърхността на предното острие.
② Увеличете предния ъгъл на инструмента.
③ Намалете дебелината на рязане.
④ Използвайте нискоскоростно рязане или високоскоростно рязане, за да избегнете скорости на рязане, които са склонни към натрупване на стружки.
⑤ Правилно термично обработете материала на детайла, за да увеличите неговата твърдост и да намалите пластичността.
⑥ Използвайте флуиди за рязане с добри антиадхезивни свойства (като флуиди за рязане при екстремно налягане, съдържащи сяра и хлор).