Za obradni centar, alat je potrošni alat, koji će se oštetiti, istrošiti, okrhnuti i tako dalje tijekom procesa strojne obrade. Te su pojave neizbježne, ali postoje i kontrolirani razlozi poput neznanstvenog i nepravilnog rada i nepravilnog održavanja. Samo pronalaženjem temeljnog uzroka možemo bolje riješiti problem.
01
Simptomi loma alata
1) Okrhnuće oštrice
Kada su struktura materijala obratka, tvrdoća i margina neujednačeni, nagibni kut je prevelik, što rezultira niskom čvrstoćom rezne oštrice, nedovoljnom krutošću procesnog sustava za stvaranje vibracija ili isprekidanim rezanjem, lošom kvalitetom brušenja, rezna oštrica je sklona do krhotina, tj. sitna pukotina, zarezi ili ljuštenje pojavljuju se u rubnom području. Kada se to dogodi, alat će izgubiti dio svoje sposobnosti rezanja, ali će nastaviti raditi. Kako se rezanje nastavlja, oštećeni dio rubnog područja može se brzo proširiti, rezultirajući većim oštećenjem.
slika
2) Okrhnuće oštrice ili vrha
Ova vrsta oštećenja često se javlja u oštrijim uvjetima rezanja od otkrhnuća oštrice ili je daljnji razvoj otkrhnuća. Veličina i opseg strugotine su veći od strugotine, tako da alat potpuno gubi reznu sposobnost i mora prestati raditi. Okrhnuće vrha često se naziva pad točke.
3) Oštrica ili nož su slomljeni
Kada su uvjeti rezanja izuzetno teški, količina rezanja je prevelika, postoji udarno opterećenje, postoje mikropukotine u oštrici ili materijalu alata, postoji zaostalo naprezanje u oštrici zbog zavarivanja i oštrenja i čimbenici kao što je nepažljiv rad može oštetiti oštricu ili alat. odvaliti. Nakon pojave ovog oblika oštećenja, alat se više ne može koristiti, pa se odlaže u otpad.
4) Površinski sloj oštrice se ljušti
Za materijale s visokom krtošću, kao što su tvrde legure s visokim sadržajem TiC, keramika, PCBN, itd., zbog nedostataka ili potencijalnih pukotina u površinskoj strukturi ili zaostalog naprezanja na površini zbog zavarivanja i oštrenja, tijekom procesa rezanja To lako se skida s površinskog sloja kada nije dovoljno stabilan ili je površina alata izložena izmjeničnom kontaktnom naprezanju. Ljuštenje se može pojaviti na oštroj strani, a nož se može pojaviti na bočnoj strani. Piling je u obliku ljuskica i površina ljuštenja je relativno velika. Alati s premazom vjerojatnije će se oljuštiti. Nakon što se oštrica malo odlijepi, može nastaviti s radom, ali nakon jakog odljepljivanja izgubit će sposobnost rezanja.
5) Plastična deformacija reznih dijelova
Zbog niske čvrstoće i niske tvrdoće alatnog čelika i brzoreznog čelika, može doći do plastične deformacije u reznom dijelu. Kada cementirani karbid radi izravno na visokoj temperaturi iu stanju trodimenzionalnog tlačnog naprezanja, također će proizvesti plastično strujanje na površini, pa čak i uzrokovati plastičnu deformaciju oštrice ili vrha koja uzrokuje kolaps. Do kolapsa općenito dolazi kada je količina rezanja velika i kod obrade tvrdih materijala. Modul elastičnosti cementnog karbida na bazi TiC manji je od modula cementnog karbida na bazi WC, tako da je sposobnost prvog da se odupre plastičnoj deformaciji ubrzana ili brzo otkazuje. PCD i PCBN u osnovi ne podliježu plastičnoj deformaciji.
6) Toplinsko pucanje oštrice
Kada je alat podvrgnut izmjeničnim mehaničkim i toplinskim opterećenjima, površina reznog dijela neizbježno će generirati izmjenično toplinsko naprezanje zbog opetovanog toplinskog širenja i skupljanja, što će uzrokovati zamor i pucanje oštrice. Na primjer, kada se glodalo od cementnog karbida koristi za glodanje velikom brzinom, zubi rezača su stalno podvrgnuti periodičnom udaru i izmjeničnom toplinskom naprezanju, a pukotine u obliku češlja nastaju na prednjoj strani. Iako neki alati nemaju očito izmjenično opterećenje i izmjenično naprezanje, također će se stvoriti toplinsko naprezanje zbog nedosljedne temperature površinskog i unutarnjeg sloja. Osim toga, unutar materijala alata neizbježno postoje nedostaci, tako da oštrica također može puknuti. Alat ponekad može nastaviti raditi neko vrijeme nakon što nastane pukotina, a ponekad se pukotina brzo proširi i uzrokuje lomljenje oštrice ili ozbiljno ljuštenje površine oštrice.
02
Uzroci istrošenosti alata
1) Abrazivno trošenje
U obrađenom materijalu često postoje sitne čestice izuzetno visoke tvrdoće, koje mogu iscrtati utore na površini alata, što predstavlja abrazivno abrazivno trošenje. Abrazivno trošenje prisutno je na svim površinama, najočiglednije na prednjem dijelu. Štoviše, trošenje konoplje može se pojaviti pri različitim brzinama rezanja, ali za rezanje malim brzinama, zbog niske temperature rezanja, trošenje uzrokovano drugim razlozima nije očito, tako da je abrazivno trošenje glavni razlog. Osim toga, što je niža tvrdoća alata, to je ozbiljnije oštećenje abrazivom.
2) Trošenje hladnog zavarivanja
Prilikom rezanja dolazi do velikog pritiska i jakog trenja između obratka, reznog dijela i prednje i stražnje plohe rezača, pa će doći do hladnog zavarivanja. Zbog relativnog pomicanja između tarnih parova, hladno zavarivanje će proizvesti pukotine i biti odnesene s jedne strane, što će rezultirati habanjem hladnim zavarivanjem. Trošenje uslijed hladnog zavarivanja općenito je jako pri umjerenim brzinama rezanja. Prema eksperimentima, krti metali imaju veću otpornost na hladno zavarivanje od plastičnih metala; višefazni metali su manji od jednosmjernih metala; metalni spojevi imaju manju tendenciju hladnog zavarivanja od jednostavnih tvari; Elementi B skupine i željezo u periodnom sustavu kemijskih elemenata imaju manju sklonost hladnom zavarivanju. Hladno zavarivanje je ozbiljnije kada se brzorezni čelik i cementni karbid režu malom brzinom.
3) Trošenje difuzijom
Tijekom rezanja na visokoj temperaturi i kontakta između obratka i alata, kemijski elementi s obje strane međusobno difundiraju u čvrstom stanju, mijenjajući strukturu sastava alata, čineći površinu alata lomljivom i pogoršavajući trošenje alata. alat. Fenomen difuzije uvijek održava kontinuiranu difuziju objekata s velikim gradijentom dubine prema objektima s niskim gradijentom dubine.
Na primjer, kada je cementirani karbid na 800 stupnjeva, kobalt u njemu brzo će difundirati u strugotine i izratke, a WC će se razgraditi u volfram i ugljik i difundirati u čelik; kada je temperatura rezanja PCD alata viša od 800 stupnjeva pri rezanju materijala od čelika i željeza U ovom trenutku, atomi ugljika u PCD-u će se prenijeti na površinu obratka s velikim intenzitetom difuzije kako bi se formirala nova legura, a površina alata će biti grafitiziran. Difuzija kobalta i volframa je relativno ozbiljna, a anti-difuzijska sposobnost titana, tantala i niobija je relativno jaka. Stoga YT cementni karbid ima bolju otpornost na trošenje. Pri rezanju keramike i PCBN-a, kada je temperatura čak 1000 stupnjeva -1300 stupnjeva, trošenje difuzijom nije značajno. Zbog različitih materijala obratka, strugotine i alata, tijekom rezanja će se u kontaktnom području generirati termoelektrični potencijal. Ovaj termoelektrični potencijal može pospješiti difuziju i ubrzati trošenje alata. Ovakvo difuzijsko trošenje pod djelovanjem termoelektričnog potencijala naziva se "termoelektrično trošenje".
4) Oksidacijsko trošenje
Kada temperatura poraste, površina alata se oksidira kako bi se proizveli mekši oksidi koji se trljaju strugotinama, što se naziva oksidativno trošenje. Na primjer: na 700 stupnjeva ~ 800 stupnjeva, kisik u zraku reagira s kobaltom, karbidom, titanijevim karbidom itd. u cementiranom karbidu da bi se formirali meki oksidi; na 1000 stupnjeva, PCBN kemijski reagira s vodenom parom.
03
Obrasci istrošenosti oštrice
1) Oštećenje čeone strane
Prilikom rezanja plastičnih materijala pri velikoj brzini, dio čelne površine blizu sile rezanja istrošit će se u polumjesečasto konkavni oblik pod djelovanjem strugotine, pa se to naziva i kratersko trošenje. U ranoj fazi trošenja, nagibni kut alata se povećava, što poboljšava uvjete rezanja i pogoduje savijanju i lomljenju strugotine. Međutim, kada se polumjesečasti krater dalje povećava, snaga oštrice je uvelike oslabljena, što na kraju može uzrokovati lomljenje oštrice. Slučaj. Kod rezanja krhkih materijala ili rezanja plastičnih materijala pri nižim brzinama rezanja i manjim debljinama rezanja, trošenje kratera općenito se ne događa.
2) Trošenje vrha alata
Trošenje vrha alata je trošenje boka luka vrha alata i susjednog sekundarnog boka, što je nastavak trošenja gornjeg boka alata. Zbog loših uvjeta odvođenja topline i ovdje koncentriranog naprezanja, brzina trošenja je brža od brzine bočne strane, a ponekad se na pomoćnoj bočnoj strani formira niz malih žljebova s udaljenosti jednakom količini dodavanja, što se naziva trošenjem žljebova. . Uglavnom su posljedica očvrsnutog sloja i linija rezanja na strojno obrađenoj površini. Kod rezanja materijala koji se teško režu s velikom tendencijom otvrdnjavanja najvjerojatnije će doći do trošenja utora. Trošenje vrha alata ima najveći utjecaj na hrapavost površine obratka i točnost obrade.
3) trošenje boka
Prilikom rezanja plastičnih materijala pri velikim debljinama rezanja, bok alata ne smije biti u kontaktu s izratkom zbog prisutnosti izgrađenog ruba. Osim toga, obično bočna strana dolazi u dodir s obratkom, a na bočnoj strani se formira zona trošenja s kutom rasterećenja od 0. Općenito, na sredini radne duljine rezne oštrice, bočno trošenje je relativno ravnomjerno, tako da se stupanj trošenja bočne strane može mjeriti širinom bočne zone trošenja VB rezne oštrice.
Budući da razne vrste alata gotovo uvijek imaju bočno trošenje pod različitim uvjetima rezanja, posebno pri rezanju krhkih materijala ili rezanju plastičnih materijala s malom debljinom rezanja, trošenje alata je uglavnom bočno trošenje, a zona trošenja Mjerenje širine VB je relativno jednostavan, pa se VB obično koristi za označavanje stupnja istrošenosti alata. Što je veći VB, ne samo da će povećati silu rezanja i izazvati vibracije rezanja, već će također utjecati na trošenje luka vrha alata, čime će utjecati na točnost obrade i kvalitetu površine.
slika
04
Kako spriječiti lomljenje noževa
1) Prema karakteristikama obrađenih materijala i dijelova, razumno odaberite vrste i stupnjeve alatnih materijala. Pod pretpostavkom da ima određenu tvrdoću i otpornost na trošenje, potrebno je osigurati da materijal alata ima potrebnu žilavost.
2) Razumno odaberite geometrijske parametre alata. Podešavanjem prednjeg i stražnjeg kuta, glavnog i pomoćnog kuta otklona, kuta nagiba oštrice, itd., moguće je osigurati bolju čvrstoću oštrice i vrha alata. Brušenje negativnog skošenja na oštrici je učinkovita mjera za sprječavanje krhotina.
3) Osigurajte kvalitetu zavarivanja i oštrenja te izbjegavajte razne nedostatke uzrokovane lošim zavarivanjem i oštrenjem. Noževe koji se koriste u ključnom procesu treba brusiti kako bi se poboljšala kvaliteta površine i provjeriti ima li pukotina.
4) Razumno odaberite količinu rezanja kako biste izbjegli pretjeranu silu rezanja i visoku temperaturu rezanja kako biste spriječili oštećenje alata.
5) Što je više moguće, osigurajte bolju krutost procesnog sustava i smanjite vibracije.
6) Odaberite ispravnu metodu rada i pokušajte da alat ne podnosi ili da podnosi opterećenje iznenadne promjene što je više moguće.
05
Uzroci i protumjere otkrhnuća alata
1. Nepravilan odabir kvalitete i specifikacije oštrice, kao što je debljina oštrice pretanka ili je odabrana klasa koja je pretvrda i previše krhka za grubu obradu.
Protumjere: povećajte debljinu oštrice ili postavite oštricu okomito i odaberite kvalitet s većom čvrstoćom na savijanje i žilavošću.
2. Nepravilan izbor parametara geometrije alata (kao što su preveliki prednji i stražnji kutovi itd.).
Protumjere:
Možete početi redizajnirati alat sa sljedećih aspekata.
1) Na odgovarajući način smanjite prednje i stražnje kutove.
2) Koristite veći negativni nagib ruba.
3) Smanjite ulazni kut.
4) Koristite veće negativno skošenje ili rubni luk.
5) Brušenje prijelaznog reznog ruba za poboljšanje vrha.
3) Postupak zavarivanja oštrice nije ispravan, što dovodi do prekomjernog naprezanja pri zavarivanju ili pukotina pri zavarivanju.
Protumjere:
1) Izbjegavajte korištenje trostrane zatvorene strukture utora oštrice.
2) Ispravan odabir lema.
3) Izbjegavajte zavarivanje oksiacetilenskim plamenom i držite ga toplim nakon zavarivanja kako biste eliminirali unutarnje naprezanje.
4) Koristite mehaničku steznu strukturu što je više moguće
4. Nepravilna metoda oštrenja uzrokovat će naprezanje brušenja i pukotine brušenja; nakon oštrenja PCBN glodala, vibracije reznih zuba su prevelike, što čini opterećenje pojedinačnih reznih zuba preteškim, a također će uzrokovati sječenje.
Protumjere:
1) Brušenje s isprekidanim brušenjem ili dijamantnom brusnom pločom.
2) Odaberite mekšu brusnu ploču i često je oblačite kako bi brusna ploča ostala oštra.
3) Obratite pozornost na kvalitetu oštrenja i strogo kontrolirajte vibracije zuba glodala.
5. Izbor količine rezanja je nerazuman. Ako je količina prevelika, alatni stroj će biti dosadan; kod povremenog rezanja, brzina rezanja je previsoka, posmak je prevelik, a kada je praznina nejednaka, dubina rezanja je premala; rezanje čelika s visokim udjelom mangana Za materijale s velikom tendencijom kaljenja pri radu, brzina posmaka je premala.
Protumjera: Ponovno odaberite količinu rezanja.
6. Strukturni razlozi kao što je donja površina utora mehaničkog steznog alata neravna ili oštrica predugo strši.
Protumjere:
1) Obrežite donju površinu lamele.
2) Razumno namjestite položaj mlaznice tekućine za rezanje.
3) Ojačana drška dodaje karbidnu brtvu ispod oštrice.
7. Pretjerano trošenje alata.
Protumjere: Promijenite alat ili zamijenite oštricu na vrijeme.
8. Nedovoljan protok tekućine za rezanje ili neispravan način punjenja uzrokovat će iznenadnu toplinu i oštećenje oštrice.
Protumjere:
1) Povećajte protok tekućine za rezanje.
2) Razumno namjestite položaj mlaznice tekućine za rezanje.
3) Koristite učinkovite metode hlađenja kao što je hlađenje sprejom za poboljšanje učinka hlađenja.
4) Usvojite rezanje velikom brzinom kako biste smanjili utjecaj na oštricu.
9. Alat je neispravno postavljen, kao što je: alat za rezanje je postavljen previsoko ili prenisko; krajnje glodalo usvaja asimetrično glodanje prema dolje, itd.
Protumjera: Ponovno instalirajte alat.
10. Krutost procesnog sustava je preslaba, što rezultira prekomjernim vibracijama rezanja.
Protumjere:
1) Povećajte pomoćnu potporu obratka kako biste poboljšali čvrstoću stezanja obratka.
2) Smanjite duljinu prevjesa alata.
3) Ispravno smanjite stražnji kut alata.
4) Usvojite druge mjere prigušivanja.
11. Nenamjerno djelovanje, kao što je: kada alat zasječe iz sredine izratka, djelovanje je previše nasilno; prije nego što se alat uvuče, odmah zaustavite.
Protumjere: Obratite pozornost na način rada.
06
Uzroci, karakteristike i mjere kontrole nakupljenog ruba
1. Uzroci
U dijelu blizu reznog ruba, u kontaktnom području alata i strugotine, zbog velike sile prema dolje, metal ispod strugotine je ugrađen u mikroskopske neravne vrhove i doline na čeonoj površini, tvoreći pravi metal-to -kontakt s metalom bez razmaka i izazivanja lijepljenja. , ovaj dio kontaktnog područja noža i strugotine naziva se područjem spajanja. U zoni spajanja nalazit će se tanak sloj metalnog materijala koji se nalazi na prednjoj strani na dnu čipa. Metalni materijal ovog dijela strugotine pretrpio je ozbiljne deformacije i bit će ojačan na odgovarajućoj temperaturi rezanja. S kontinuiranim protokom strugotine, pod pritiskom struje naknadnog rezanja, ovaj sloj stagnirajućeg materijala će skliznuti u odnosu na gornji sloj strugotine i otići, postajući osnova izgrađenog ruba. Naknadno će se na njemu formirati drugi sloj ustajalog materijala za rezanje, a to kontinuirano nanošenje slojeva formirat će izgrađeni rub.
2. Značajke i utjecaj na proces rezanja
1) Tvrdoća je 1,5~2.0 puta veća od tvrdoće materijala obratka. Može zamijeniti čeonu površinu za rezanje i ima učinak zaštite reznog ruba i smanjuje trošenje čelne čele. Međutim, kada nakupljeni rub otpadne, krhotine teku kroz područje kontakta alata i obratka. Uzrok trošenja bočne strane alata.
2) Nakon formiranja izgrađenog ruba, radni nagibni kut alata značajno se povećava, što ima pozitivnu ulogu u smanjenju deformacije strugotine i sile rezanja.
3) Budući da izgrađeni rub strši izvan oštrice, stvarna dubina rezanja se povećava, što utječe na točnost dimenzija obratka.
4) Nagomilani rub će uzrokovati pojavu "brazda" na površini obratka, što će utjecati na hrapavost površine obratka.
5) Fragmenti izgrađenog ruba zalijepit će se ili ugraditi u površinu obratka uzrokujući tvrde točke, što će utjecati na kvalitetu obrađene površine obratka.
Iz gornje analize može se vidjeti da izgrađeni rub nije dobar za rezanje, posebno za završnu obradu.
3. Kontrolne mjere
Stvaranje nagomilanog ruba može se izbjeći ne lijepljenjem ili deformiranjem i ojačavanjem donjeg materijala strugotine i prednje strane. Za ovaj dan mogu se poduzeti sljedeće mjere.
1) Smanjite hrapavost prednje strane.
2) Povećajte nagibni kut alata.
3) Smanjite debljinu rezanja.
4) Koristite rezanje malom brzinom ili rezanje velikom brzinom kako biste izbjegli brzinu rezanja koja je laka za stvaranje izgrađenog ruba.
5) Provedite odgovarajuću toplinsku obradu na materijalu obratka kako biste povećali njegovu tvrdoću i smanjili plastičnost.
6) Koristite tekućinu za rezanje s dobrim svojstvima protiv lijepljenja (kao što je tekućina za rezanje pod ekstremnim pritiskom koja sadrži sumpor i klor).
