Työstökeskukselle työkalu on kuluva työkalu, joka vaurioituu, kuluu, halkeilee ja niin edelleen koneistuksen aikana. Nämä ilmiöt ovat väistämättömiä, mutta niihin on myös hallittavia syitä, kuten epätieteellinen ja epäsäännöllinen käyttö ja väärä huolto. Vain etsimällä perimmäinen syy voimme ratkaista ongelman paremmin.
01
Oireet työkalun rikkoutumisesta
1) Leikkaavan reunan lohkeilu
Kun työkappaleen materiaalirakenne, kovuus ja marginaali ovat epätasaisia, harakulma on liian suuri, mikä johtaa alhaiseen leikkuusärmän lujuuteen, prosessijärjestelmän riittämättömään jäykkyyteen tärinän synnyttämiseksi tai ajoittaista leikkausta, huonoa hiontalaatua, leikkuureuna on taipuvainen lastuamiseen, eli reuna-alueelle tulee pieniä lohkeamia, kolhuja tai kuoriutumista. Kun näin tapahtuu, työkalu menettää osan leikkauskyvystään, mutta toimii edelleen. Leikkauksen jatkuessa reuna-alueen vaurioitunut osa voi laajentua nopeasti, mikä johtaa suurempiin vaurioihin.
kuva
2) Leikkaavan reunan tai kärjen halkeilu
Tällaisia vaurioita esiintyy usein ankarammissa leikkausolosuhteissa kuin leikkaussärmän hakeutuminen tai se on haketuksen jatkokehitystä. Lastun koko ja laajuus ovat suurempia kuin haketus, joten työkalu menettää kokonaan leikkauskykynsä ja joutuu lakkaamaan toimimasta. Kärjen halkeilua kutsutaan usein pistepudotukseksi.
3) Terä tai veitsi on rikki
Kun leikkausolosuhteet ovat äärimmäisen ankarat, leikkausmäärä on liian suuri, iskukuormitus, terässä tai työkalumateriaalissa on mikrohalkeamia, terässä on hitsauksesta ja teroituksesta johtuvaa jäännösjännitystä ja tekijöitä, kuten huolimaton käyttö voi vaurioittaa terää tai työkalua. katketa. Tämän muodon vaurioitumisen jälkeen työkalua ei voi jatkaa, joten se romutetaan.
4) Terän pintakerros irtoaa
Materiaaleille, joilla on korkea hauraus, kuten kovat seokset, joissa on korkea TiC-pitoisuus, keramiikka, PCBN jne., jotka johtuvat pintarakenteen vioista tai mahdollisista halkeamista tai hitsauksesta ja teroituksesta johtuvasta pinnan jäännösjännityksestä leikkausprosessin aikana. Pintakerros on helppo irrottaa, kun se ei ole tarpeeksi vakaa tai työkalun pintaan kohdistuu vaihteleva kosketusjännitys. Kuoriutuminen voi tapahtua haravan pinnalla ja veitsi voi esiintyä kyljessä. Kuorinta on hiutalemuodossa ja kuoriutumisalue on suhteellisen suuri. Pinnoitetut työkalut hilseilevät todennäköisemmin. Kun terä on hieman kuorittu irti, se voi jatkaa työskentelyä, mutta vakavan kuorimisen jälkeen se menettää leikkauskykynsä.
5) Leikkausosien plastinen muodonmuutos
Työkaluteräksen ja pikateräksen alhaisen lujuuden ja alhaisen kovuuden vuoksi leikkausosassa voi esiintyä plastista muodonmuutosta. Kun sementoitu kovametalli toimii suoraan korkeassa lämpötilassa ja kolmiulotteisen puristusjännityksen tilassa, se tuottaa myös plastista virtausta pinnalle ja jopa aiheuttaa leikkausreunan tai kärjen plastisen muodonmuutoksen aiheuttaen romahtamisen. Puristuminen tapahtuu yleensä, kun leikkausmäärä on suuri ja kun käsitellään kovia materiaaleja. TiC-pohjaisen sementoidun kovametallin kimmokerroin on pienempi kuin WC-pohjaisen kovametallin, joten entisen kyky vastustaa plastista muodonmuutosta kiihtyy tai se epäonnistuu nopeasti. PCD ja PCBN eivät periaatteessa joudu plastiseen muodonmuutokseen.
6) Terän lämpöhalkeilu
Kun työkaluun kohdistuu vaihtelevia mekaanisia ja lämpökuormia, leikkuuosan pintaan syntyy väistämättä vuorottelevaa lämpörasitusta johtuen toistuvasta lämpölaajenemisesta ja -kutistumisesta, mikä aiheuttaa terän väsymisen ja halkeilun. Esimerkiksi kun kovametallijyrsintä käytetään nopeaan jyrsintään, jyrsimen hampaat altistuvat jatkuvasti jaksoittaiselle iskulle ja vaihtelevalle lämpörasitukselle, ja haran pintaan muodostuu kamman muotoisia halkeamia. Vaikka joissakin työkaluissa ei ole ilmeistä vuorottelevaa kuormitusta ja vuorottelujännitystä, lämpörasitusta syntyy myös pintakerroksen ja sisäkerroksen epäyhtenäisestä lämpötilasta johtuen. Lisäksi työkalun materiaalin sisällä on väistämättä vikoja, joten myös terä voi halkeilla. Työkalu voi joskus jatkaa toimintaansa jonkin aikaa halkeaman muodostumisen jälkeen, ja joskus halkeama laajenee nopeasti ja aiheuttaa terän murtumisen tai terän pinnan vakavan kuoriutumisen.
02
Työkalujen kulumisen syyt
1) Hankaavaa kulumaa
Käsitellyssä materiaalissa on usein pieniä, erittäin kovia hiukkasia, jotka voivat vetää työkalun pintaan uria, mikä on hankaavaa kulumista. Hankaavaa kulumista esiintyy kaikilla pinnoilla, ilmeisimmin haravan pinnalla. Lisäksi hampun kulumista voi esiintyä eri leikkausnopeuksilla, mutta hitaalla leikkauksella alhaisesta leikkauslämpötilasta johtuen muista syistä johtuva kuluminen ei ole ilmeistä, joten hankaava kuluminen on tärkein syy. Lisäksi mitä pienempi työkalun kovuus on, sitä vakavampi on hankausvaurio.
2) Kylmähitsauksen kuluminen
Leikkauksessa on paljon painetta ja voimakasta kitkaa työkappaleen, leikkauspisteen sekä etu- ja takaleikkuripintojen välillä, joten tapahtuu kylmähitsausta. Kitkaparien välisen suhteellisen liikkeen vuoksi kylmähitsaus aiheuttaa halkeamia ja ne poistuvat toiselta puolelta, mikä johtaa kylmähitsauksen kulumiseen. Kylmähitsauksen kuluminen on yleensä voimakasta kohtuullisilla leikkausnopeuksilla. Kokeiden mukaan hauraat metallit kestävät paremmin kylmähitsausta kuin muovimetallit; monifaasimetallit ovat pienempiä kuin yksisuuntaiset metallit; metalliyhdisteillä on pienempi taipumus kylmähitsaukseen kuin yksinkertaisilla aineilla; B-ryhmän alkuaineilla ja raudalla kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa on pienempi taipumus kylmähitsaukseen. Kylmähitsaus on vakavampaa, kun nopeaa terästä ja kovametallia leikataan alhaisella nopeudella.
3) Diffuusiokuluminen
Leikkauksen aikana korkeassa lämpötilassa ja työkappaleen ja työkalun välisessä kosketuksessa molemmilla puolilla olevat kemialliset alkuaineet leviävät toisiaan kiinteässä tilassa muuttaen työkalun koostumusrakennetta, tehden työkalun pinnasta hauraan ja pahentaen työkalun kulumista. työkalu. Diffuusioilmiö ylläpitää aina korkean syvyysgradientin omaavien kohteiden jatkuvaa diffuusiota esineisiin, joilla on pieni syvyysgradientti.
Esimerkiksi kun sementoitu karbidi on 800 astetta, siinä oleva koboltti diffundoituu nopeasti lastuihin ja työkappaleisiin, ja WC hajoaa volframiksi ja hiileksi ja diffundoituu teräkseen; kun PCD-työkalujen leikkauslämpötila on korkeampi kuin 800 astetta leikattaessa terästä ja rautamateriaaleja Tällä hetkellä PCD:ssä olevat hiiliatomit siirtyvät työkappaleen pintaan suurella diffuusiointensiteetillä muodostaen uuden seoksen, ja pinta työkalusta grafitoidaan. Koboltin ja volframin diffuusio on suhteellisen vakavaa, ja titaanin, tantaalin ja niobin diffuusionestokyky on suhteellisen vahva. Siksi YT-sementoidulla kovametallilla on parempi kulutuskestävyys. Keramiikkaa ja PCBN:ää leikattaessa, kun lämpötila on jopa 1000 astetta -1300 astetta, diffuusiokuluminen ei ole merkittävää. Työkappaleen, lastun ja työkalun erilaisista materiaaleista johtuen kontaktialueelle syntyy lämpösähköistä potentiaalia leikkauksen aikana. Tämä lämpösähköinen potentiaali voi edistää diffuusiota ja nopeuttaa työkalun kulumista. Tällaista diffuusiokulumista termosähköisen potentiaalin vaikutuksesta kutsutaan "lämpösähköiseksi kulumiseksi".
4) Hapettumisen kuluminen
Lämpötilan noustessa työkalun pinta hapettuu, jolloin muodostuu pehmeämpiä oksideja, joita lastut hankaavat. Tätä kutsutaan oksidatiiviseksi kulumiseksi. Esimerkiksi: 700-800 asteessa ilman happi reagoi koboltin, karbidin, titaanikarbidin jne. kanssa sementoidussa karbidissa muodostaen pehmeitä oksideja; 1000 asteessa PCBN reagoi kemiallisesti vesihöyryn kanssa.
03
Terän kulumiskuvioita
1) Haravan pintavaurio
Muovimateriaaleja suurella nopeudella leikattaessa leikkuuvoimaa lähellä oleva harapinnan osa kuluu sirun koveraksi lastujen vaikutuksesta, joten sitä kutsutaan myös kraatterin kulumiseksi. Kulumisen alkuvaiheessa työkalun kallistuskulma kasvaa, mikä parantaa leikkausolosuhteita ja edistää lastujen käpristymistä ja murtumista. Kuitenkin, kun puolikuun kraatteri kasvaa edelleen, leikkuureunan lujuus heikkenee suuresti, mikä voi lopulta aiheuttaa leikkuureunan murtumisen. Asia. Hauraita materiaaleja tai muovimateriaaleja pienemmillä leikkausnopeuksilla ja ohuemmilla leikkauspaksuuksilla leikattaessa kraatterin kulumista ei yleensä tapahdu.
2) Työkalun kärkien kuluminen
Työkalun kärjen kuluminen on työkalun kärkikaaren kyljen ja viereisen sivukyljen kulumista, joka on työkalun yläkyljen kulumisen jatkoa. Huonoista lämmönpoistoolosuhteista ja täällä keskittyneestä jännityksestä johtuen kulumisnopeus on nopeampi kuin kyljessä, ja joskus apukylkeen muodostuu sarja pieniä uria, joiden etäisyys on yhtä suuri kuin syöttömäärä, jota kutsutaan uran kulumiseksi. . Ne johtuvat pääasiassa kovettuneesta kerroksesta ja koneistetun pinnan leikkauslinjoista. Sahattaessa vaikeasti leikattavia materiaaleja, joilla on suuri taipumus kovettua, aiheutuu todennäköisimmin urien kulumista. Työkalun kärkien kuluminen vaikuttaa eniten työkappaleen pinnan karheuteen ja koneistustarkkuuteen.
3) kyljen kuluminen
Kun leikataan muovimateriaaleja suurilla leikkauspaksuuksilla, työkalun kylki ei välttämättä ole kosketuksissa työkappaleeseen muodostuneen reunan vuoksi. Lisäksi yleensä kylki koskettaa työkappaletta ja kylkeen muodostuu kulumisvyöhyke, jonka kohokulma on 0. Yleensä leikkuureunan työpituuden keskellä kyljen kuluminen on suhteellisen tasaista, joten kyljen kulumisaste voidaan mitata leikkuureunan kyljen kulumisvyöhykkeen leveydellä VB.
Koska erityyppisissä työkaluissa on lähes aina kyljessä kulumista erilaisissa leikkausolosuhteissa, erityisesti leikattaessa hauraita materiaaleja tai leikattaessa muovimateriaaleja, joiden leikkauspaksuus on pieni, työkalun kuluminen on pääasiassa kylkeen kulumista ja kulumisvyöhyke Leveyden mittaus VB on suhteellisen yksinkertainen, joten VB:tä käytetään yleensä osoittamaan työkalun kulumisastetta. Mitä suurempi VB, se ei ainoastaan lisää leikkausvoimaa ja aiheuttaa leikkausvärähtelyä, vaan vaikuttaa myös työkalun kärjen kaaren kulumiseen, mikä vaikuttaa koneistuksen tarkkuuteen ja pinnan laatuun.
kuva
04
Kuinka estää veitsien rikkoutuminen
1) Valitse käsiteltyjen materiaalien ja osien ominaisuuksien mukaan kohtuudella työkalumateriaalien tyypit ja laatu. Tietyn kovuuden ja kulutuskestävyyden edellytyksenä on, että työkalumateriaalilla on tarvittava sitkeys.
2) Valitse työkalun geometriset parametrit järkevästi. Säätämällä etu- ja takakulmaa, pää- ja lisäpoikkeutuskulmia sekä terän kaltevuuskulmia jne. voidaan varmistaa, että terän ja työkalun kärjen lujuus on parempi. Negatiivisen viisteen hionta leikkuureunassa on tehokas toimenpide lohkeamisen estämiseksi.
3) Varmista hitsauksen ja teroituksen laatu ja vältä erilaisia huonon hitsauksen ja teroituksen aiheuttamia vikoja. Avainprosessissa käytettävät veitset tulee hioa pinnan laadun parantamiseksi ja halkeamien tarkistamiseksi.
4) Valitse leikkausmäärä kohtuudella välttääksesi liiallista leikkausvoimaa ja korkeaa leikkauslämpötilaa työkalun vahingoittumisen estämiseksi.
5) Varmista mahdollisuuksien mukaan, että prosessijärjestelmän jäykkyys on parempi ja että se vähentää tärinää.
6) Valitse oikea toimintatapa ja yritä saada työkalu mahdollisimman pitkälle kestämään tai kestämään äkillistä muutoskuormitusta.
05
Työkalun murtumisen syyt ja vastatoimenpiteet
1. Karkeakoneistukseen valitaan virheellinen terän laatu ja spesifikaatio, kuten terän paksuus on liian ohut tai liian kova ja hauras.
Vastatoimenpiteet: lisää terän paksuutta tai asenna terä pystysuoraan ja valitse laatu, jolla on suurempi taivutuslujuus ja sitkeys.
2. Työkalun geometrian parametrien väärä valinta (kuten liian suuret etu- ja takakulmat jne.).
Vastatoimenpiteet:
Voit aloittaa työkalun uudelleensuunnittelun seuraavista näkökohdista.
1) Pienennä etu- ja takakulmaa asianmukaisesti.
2) Käytä suurempaa negatiivisen reunan kaltevuutta.
3) Pienennä sisääntulokulmaa.
4) Käytä suurempaa negatiivista viistettä tai reunakaarta.
5) Siirtymäleikkausreunan hionta kärjen parantamiseksi.
3) Terän hitsausprosessi on virheellinen, mikä aiheuttaa liiallista hitsausjännitystä tai hitsaushalkeamia.
Vastatoimenpiteet:
1) Vältä kolmipuolisen suljetun terän urarakenteen ottamista.
2) Oikea juotteen valinta.
3) Vältä oksiasetyleeniliekkikuumennushitsausta ja pidä lämpimänä hitsauksen jälkeen sisäisen jännityksen poistamiseksi.
4) Käytä mekaanista kiinnitysrakennetta mahdollisimman paljon
4. Virheellinen teroitusmenetelmä aiheuttaa hiontajännitystä ja hiontahalkeamia; PCBN-jyrsimen teroituksen jälkeen leikkuuhampaiden tärinä on liian suuri, mikä tekee yksittäisten leikkaushampaiden kuormituksen liian raskaaksi ja aiheuttaa myös leikkausta.
Vastatoimenpiteet:
1) Hionta jaksohionnalla tai timanttihiomalaikalla.
2) Valitse pehmeämpi hiomalaikka ja pukeudu usein pitääksesi hiomalaikan terävänä.
3) Kiinnitä huomiota teroituksen laatuun ja hallitse tiukasti jyrsinterän hampaiden tärinää.
5. Leikkuumäärän valinta on kohtuuton. Jos määrä on liian suuri, työstökone on tylsä; ajoittain leikattaessa leikkausnopeus on liian suuri, syöttönopeus on liian suuri ja kun aihiovara on epätasainen, leikkaussyvyys on liian pieni; korkeamangaaniteräksen leikkaaminen Materiaaleille, joilla on suuri taipumus kovettua, syöttönopeus on liian pieni.
Vastatoimi: Valitse leikkausmäärä uudelleen.
6. Rakenteelliset syyt, kuten mekaanisen puristustyökalun uran pohjapinta on epätasainen tai terä työntyy liian pitkälle.
Vastatoimenpiteet:
1) Leikkaa lamellien pohjapinta.
2) Järjestä leikkausnesteen suuttimen asento järkevästi.
3) Karkaistu varsi lisää kovametallitiivisteen terän alle.
7. Liiallinen työkalun kuluminen.
Vastatoimenpiteet: Vaihda työkalu tai vaihda leikkuuterä ajoissa.
8. Riittämätön leikkausnesteen virtausnopeus tai väärä täyttötapa aiheuttaa äkillisiä lämpö- ja halkeamisvaurioita terään.
Vastatoimenpiteet:
1) Lisää leikkausnesteen virtausnopeutta.
2) Järjestä leikkausnesteen suuttimen asento järkevästi.
3) Käytä tehokkaita jäähdytysmenetelmiä, kuten suihkujäähdytystä, jäähdytysvaikutuksen parantamiseksi.
4) Käytä nopeaa leikkausta vähentääksesi terään kohdistuvaa vaikutusta.
9. Työkalu on asennettu väärin, kuten: leikkuutyökalu on asennettu liian korkealle tai liian alas; päätyjyrsin käyttää epäsymmetristä alasjyrsintä jne.
Vastatoimi: Asenna työkalu uudelleen.
10. Prosessijärjestelmän jäykkyys on liian huono, mikä aiheuttaa liiallista leikkausvärähtelyä.
Vastatoimenpiteet:
1) Lisää työkappaleen aputukea parantaaksesi työkappaleen kiinnitysjäykkyyttä.
2) Pienennä työkalun ulkoneman pituutta.
3) Pienennä työkalun takakulmaa kunnolla.
4) Ota käyttöön muita vaimennustoimenpiteitä.
11. Tahaton käyttö, kuten: kun työkalu leikkaa sisään työkappaleen keskeltä, toiminta on liian rajua; ennen kuin työkalu vedetään sisään, pysäytä se välittömästi.
Vastatoimenpiteet: Kiinnitä huomiota toimintatapaan.
06
Rakennetun reunan syyt, ominaisuudet ja valvontatoimenpiteet
1. Syyt
Leikkaussärmän lähellä olevassa osassa, työkalun ja lastun kosketusalueella, lastun alla oleva metalli upotetaan suuren alasvoiman vuoksi mikroskooppisiin epätasaisiin huippuihin ja laaksoihin karan pinnalla muodostaen todellisen metallin -metallikosketus ilman rakoja ja aiheuttaa tarttumista. , tätä osaa veitsen ja sirun kosketusalueesta kutsutaan sidosalueeksi. Kiinnitysvyöhykkeellä on ohut kerros metallimateriaalia, joka kerrostuu lastun pohjassa olevalle harapinnalle. Tämän lastun osan metallimateriaali on muuttunut vakavasti ja se vahvistuu sopivassa leikkauslämpötilassa. Jatkuvassa lastuvirtauksessa, myöhemmän leikkauksen virtauksen paineessa, tämä pysähtyneen materiaalin kerros liukuu suhteessa ylempään lastukerrokseen ja lähtee, jolloin siitä tulee muodostuneen reunan perusta. Myöhemmin sille muodostetaan toinen kerros seisovaa leikkausmateriaalia, ja tämä jatkuva kerros muodostaa muodostuneen reunan.
2. Ominaisuudet ja vaikutus leikkausprosessiin
1) Kovuus on 1,5-2.0 kertaa suurempi kuin työkappaleen materiaalin. Se voi korvata haravan pinnan leikkaamista varten, ja se suojaa leikkuureunaa ja vähentää haravan pinnan kulumista. Kuitenkin, kun muodostunut reuna putoaa, roskat virtaavat työkalun ja työkappaleen kosketusalueen läpi. Aiheuttaa työkalun kylkien kulumista.
2) Kun muodostunut reuna on muodostunut, työkalun työstökulma kasvaa merkittävästi, mikä vaikuttaa myönteisesti lastun muodonmuutoksen ja leikkausvoiman vähentämiseen.
3) Koska muodostunut reuna työntyy leikkuureunan ulkopuolelle, todellinen leikkaussyvyys kasvaa, mikä vaikuttaa työkappaleen mittatarkkuuteen.
4) Kasaantunut reuna aiheuttaa työkappaleen pintaan "uurteen" ilmiön, joka vaikuttaa työkappaleen pinnan karheuteen.
5) Rakennetun reunan palaset kiinnittyvät tai uppoavat työkappaleen pintaan aiheuttaen kovia kohtia, jotka vaikuttavat työkappaleen käsitellyn pinnan laatuun.
Yllä olevasta analyysistä voidaan nähdä, että muodostunut reuna ei ole hyvä leikkaamiseen, etenkään viimeistelyyn.
3. Valvontatoimenpiteet
Reunojen muodostuminen voidaan välttää jättämällä liimaamatta tai deformoimatta ja vahvistamalla lastun pohjamateriaalia ja karan pintaa. Tänä päivänä voidaan toteuttaa seuraavat toimenpiteet.
1) Vähennä haravan pinnan epätasaisuutta.
2) Kasvata työkalun kallistuskulmaa.
3) Pienennä leikkauspaksuutta.
4) Käytä hidasta tai nopeaa leikkausta välttääksesi leikkausnopeuden, joka on helppo muodostaa rakennetun reunan kanssa.
5) Suorita työkappaleen materiaalin asianmukainen lämpökäsittely lisätäksesi sen kovuutta ja vähentääksesi plastisuutta.
6) Käytä leikkausnestettä, jolla on hyvät kiinnittymisenestoominaisuudet (kuten rikkiä ja klooria sisältävä äärimmäisen paineen leikkausneste).
