Одна стаття для розуміння! Поширені проблеми з інструментами та контрзаходи під час обробки з ЧПК!

Для обробних центрів ріжучі інструменти є витратними інструментами, які можуть спричинити пошкодження, знос і відколи під час процесу обробки. Ці явища неминучі, але існують також контрольовані причини, такі як ненаукові та нестандартні операції, неналежне технічне обслуговування тощо. Тільки знайшовши першопричину, ми зможемо краще вирішити проблему.
один
Прояв знаряддя пошкодження
1) Передовий мікроколапс
Коли структура матеріалу, твердість і край заготовки нерівномірні, передній кут занадто великий, що призводить до низької міцності ріжучої кромки, недостатньої жорсткості технологічної системи, що викликає вібрацію, або переривчасте різання, а також низьку якість шліфування, ріжуча кромка схильний до мікроколапсу, тобто невеликого колапсу, виїмок або відшарування в області краю. Після виникнення цієї ситуації інструмент втратить певну здатність різати, але все ще зможе продовжувати працювати. Під час подальшого різання пошкоджена частина ріжучої кромки може швидко розширитися, що призведе до більшого пошкодження.

2) Поломка ріжучої кромки або кінчика
Цей тип пошкодження часто виникає в умовах різання, які є більш суворими, ніж спричинення мікровідколів на ріжучій кромці або подальшого розвитку мікровідколів. Розмір і діапазон зламу більші, ніж мікротріщини, в результаті чого інструмент повністю втрачає ріжучу здатність і повинен припинити роботу. Ситуацію, коли кінчик леза ламається, часто називають падінням кінчика.
3) Поломка леза або інструменту
Коли умови різання надзвичайно суворі, обсяг різання занадто великий, виникає ударне навантаження та є мікротріщини в лезі або матеріалі інструменту. Через залишкову напругу в лезі, викликану зварюванням і шліфуванням, у поєднанні з недбалою експлуатацією це може призвести до поломки леза або інструменту. Після виникнення такої форми пошкодження інструмент не може продовжувати використовуватися, тому його викидають.
4) Відшарування поверхні леза
Для матеріалів з високою крихкістю, таких як тверді сплави з високим вмістом TiC, кераміка, PCBN тощо, через дефекти або потенційні тріщини в структурі поверхні або залишкову напругу на поверхні внаслідок зварювання та шліфування, поверхневе відшарування схильне до відбуваються, коли процес різання недостатньо стабільний або поверхня інструменту піддається змінним контактним напругам. Відшарування може виникнути на передній поверхні леза, тоді як лезо може виникнути на задній поверхні леза. Пілінговий матеріал має форму пластівців, з великою площею відшарування. Існує висока ймовірність відшаровування ріжучих інструментів з покриттям. Після невеликого відшарування леза воно може продовжувати працювати, але після сильного відшарування воно втратить ріжучу здатність.
5) Пластичне деформування ріжучих деталей
Через низьку міцність і твердість інструментальна та швидкорізальна сталь можуть піддаватися пластичній деформації в місцях різання. Коли тверді сплави працюють під високою температурою та тривісним напруженням стиску, поверхнева пластична течія також може виникнути та навіть спричинити пластичну деформацію ріжучої кромки або наконечника інструменту, що призведе до колапсу. Згортання зазвичай відбувається під час різання великої кількості матеріалу та обробки твердих матеріалів. Модуль пружності твердого сплаву на основі TiC менший, ніж у твердого сплаву на основі WC, тому перший має підвищений опір пластичній деформації або швидкому руйнуванню. PCD і PCBN зазвичай не виявляють пластичної деформації.
6) Гаряче розтріскування лез
Коли ріжучий інструмент піддається змінним механічним і термічним навантаженням, поверхня ріжучої частини неминуче відчуває змінну термічну напругу внаслідок повторного теплового розширення та звуження, що призводить до втоми та розтріскування леза. Наприклад, коли фреза з твердого сплаву використовується для високошвидкісного фрезерування, зуби фрези постійно піддаються періодичним ударам і змінним термічним напругам, що призводить до появи гребінчастих тріщин на передній поверхні різання. Деякі ріжучі інструменти можуть не мати очевидних змінних навантажень і напруг, але через непостійну температуру поверхневих і внутрішніх шарів також виникатиме термічне напруження. Крім того, в матеріалі ріжучого інструменту неминуче є дефекти, тому на лезі також можуть утворюватися тріщини. Після утворення тріщин інструмент іноді може продовжувати працювати протягом деякого періоду часу, а іноді тріщини швидко розширюються, спричиняючи ламання леза або сильне відшарування ріжучої поверхні.
два
Причини зносу інструменту
1) Абразивний знос
В обробленому матеріалі часто є крихітні частинки з надзвичайно високою твердістю, які можуть подряпати канавки на поверхні інструменту, що називається пошкодженням від абразивного шліфування. Абразивний знос спостерігається на всіх поверхнях, причому передня поверхня леза є найбільш вираженою. Крім того, знос конопляного матеріалу може відбуватися при різних швидкостях різання, але при різанні з низькою швидкістю через нижчу температуру різання знос, викликаний іншими причинами, не є значним, тому основною причиною є абразивний знос. Чим менша твердість ріжучого інструменту, тим сильніше абразивне пошкодження.
2) Знос холодного зварювання
Під час різання виникає значний тиск і сильне тертя між заготовкою, ріжучою поверхнею та передньою та задньою поверхнями різання, що призводить до холодного зварювання. Через відносний рух між парами тертя холодне зварювання призведе до розриву та віднесення на одну сторону, що призведе до зносу холодного зварювання. Знос під час холодного зварювання, як правило, сильніший при помірних швидкостях різання. Як показали експерименти, крихкі метали мають більшу стійкість до холодного зварювання, ніж пластичні метали; Багатофазні метали менші за однонаправлені; Металеві сполуки мають меншу схильність до холодного зварювання порівняно з елементарними матеріалами; Схильність елементів B-групи до холодного зварювання із залізом у періодичній системі хімічних елементів невелика. Холодне зварювання більш суворе при низькошвидкісному різанні швидкорізальної сталі і твердого сплаву.
3) Дифузійний знос
Під час процесу різання при високих температурах і контакті між заготівлею та інструментом хімічні елементи з обох сторін дифундують один з одним у твердому стані, змінюючи склад і структуру інструменту, роблячи поверхню інструменту крихкою та загострюючи знос інструменту. Феномен дифузії завжди свідчить про те, що об’єкти з високими градієнтами глибини продовжують дифундувати до об’єктів з низькими градієнтами глибини.
Наприклад, кобальт у твердих сплавах швидко дифундує в стружку та заготовки при 800 градусах, тоді як WC розкладається на вольфрам і вуглець і дифундує в сталь; Коли ріжучі інструменти PCD використовуються для різання сталі та залізних матеріалів, коли температура різання перевищує 800 градусів, атоми вуглецю в PCD будуть переходити на поверхню заготовки з великою міцністю дифузії, щоб утворити нові сплави, і поверхня інструменту буде графітизований. Кобальт і вольфрам дифундують сильніше, тоді як титан, тантал і ніобій мають сильнішу антидифузійну здатність. Тому тверді сплави типу YT мають гарну зносостійкість. Під час різання кераміки та PCBN дифузійний знос незначний при температурах до 1000 градусів -1300 градусів. Завдяки одному і тому ж матеріалу заготовки, стружки та ріжучі інструменти під час різання створюватимуть термоелектричний потенціал у зоні контакту, що сприяє дифузії та прискорює знос інструменту. Такий вид дифузійного зношування під дією термоелектричного потенціалу називається «термоелектричним зношуванням».
4) Окислювальний знос
Коли температура підвищується, поверхня інструменту окислюється та утворює м’які оксиди, які стираються стружкою та утворюють знос, який називається окисленням. Наприклад, у діапазоні температур від 700 до 800 градусів кисень у газі реагує з кобальтом, карбідами, карбідом титану тощо у твердих сплавах з утворенням м’яких оксидів; PCBN вступає в хімічну реакцію з водяною парою при 1000 градусах.

три
Форма зносу леза
1) Пошкодження поверхні переднього леза
Під час різання пластикових матеріалів на високій швидкості область поблизу сили різання на передній ріжучій кромці буде зношуватися в серповидні ямки під дією стружки, що також відомо як півмісяцеве знос. На ранній стадії зношування передній кут інструменту збільшується, що покращує умови різання та сприяє скрученню та руйнуванню стружки. Однак, коли серповидна западина далі збільшується, міцність ріжучої кромки значно слабшає, що в кінцевому підсумку може призвести до поломки та пошкодження ріжучої кромки. Під час різання крихких матеріалів або пластичних матеріалів із меншою швидкістю різання та меншою товщиною різу, як правило, немає півмісяцевого зносу.
2) Знос наконечника ножа
Зношення наконечника інструмента відноситься до зносу задньої поверхні дуги наконечника інструмента та прилеглої вторинної задньої поверхні, що є продовженням зносу на задній поверхні інструмента. Через погані умови розсіювання тепла та концентрацію напруги тут швидкість зношування швидша, ніж у задньої ріжучої поверхні. Іноді на вторинній задній поверхні різання утворюється серія невеликих канавок з відстанню, що дорівнює швидкості подачі, що називається зносом канавок. В основному вони викликані затверділим шаром і різанням на обробленій поверхні. Під час різання складних для різання матеріалів із високою схильністю до робочого зміцнення це, швидше за все, спричинить знос канавок. Найбільший вплив на шорсткість поверхні та точність обробки заготовки має знос наконечника.
3) Знос заднього леза
При різанні пластичних матеріалів з великою товщиною різу через наявність стружкових відкладень тильна сторона інструменту може не стикатися з заготовкою. Крім того, задня ріжуча поверхня зазвичай контактує з деталлю, утворюючи смугу зносу із зворотним кутом 0 на задній ріжучій поверхні. Як правило, на середині робочої довжини ріжучої кромки знос задньої поверхні є відносно рівномірним, тому ступінь зносу задньої поверхні можна виміряти за шириною смуги зносу VB на задній поверхні передній край у цьому розділі.
Через те, що різні типи ріжучих інструментів майже завжди зазнають зносу задньої поверхні за різних умов різання, особливо при різанні крихких матеріалів або пластичних матеріалів з меншою товщиною різання, знос інструменту є в основному зносом задньої поверхні. Крім того, вимірювання ширини смуги зносу VB є відносно простим, тому VB зазвичай використовується для представлення ступеня зносу інструменту. Чим більше VB, це не тільки збільшить силу різання та спричинить ріжучу вібрацію, але й вплине на знос дуги наконечника інструменту, тим самим впливаючи на точність обробки та якість поверхні.

чотири
Способи запобігання пошкодженню інструменту
1) Обґрунтовано підбирати типи і сорти інструментальних матеріалів, виходячи з характеристик оброблюваних матеріалів і деталей. Виходячи з певної твердості та зносостійкості, необхідно переконатися, що матеріал інструменту має необхідну міцність.
2) Обґрунтовано підбирати геометричні параметри ріжучого інструменту. Регулюванням переднього і заднього кутів, основного і допоміжних кутів відхилення, кутів нахилу лопаті та інших кутів; Переконайтеся, що ріжуча кромка та наконечник мають достатню міцність. Шліфування негативних фасок на ріжучій кромці є ефективним заходом для запобігання поломці інструменту.
3) Забезпечте якість зварювання та шліфування та уникайте різних дефектів, спричинених поганим зварюванням та шліфуванням. Ріжучі інструменти, які використовуються в ключових процесах, слід відшліфувати для покращення якості поверхні та перевірити на наявність тріщин.
4) Розумно обирайте кількість різання, щоб уникнути надмірної сили різання та високої температури різання, щоб запобігти пошкодженню інструменту.
5) Спробуйте переконатися, що технологічна система має достатню жорсткість і зменшіть вібрацію, наскільки це можливо.
6) Обирайте правильний метод роботи та намагайтеся звести до мінімуму здатність інструменту витримувати раптові зміни навантаження.
п'ять
Причини та заходи подолання поломки інструменту
1. Неправильний вибір марки та технічних характеристик леза, наприклад, занадто тонка товщина леза або вибір марки, яка є надто твердою чи крихкою під час грубої обробки.
Контрзахід: збільште товщину леза або встановіть лезо вертикально та виберіть марку з вищою міцністю на вигин і міцністю.
2. Неправильний вибір параметрів геометрії інструменту (наприклад, великі передні та задні кути тощо).
Контрзаходи:
Ви можете почати переробку ріжучих інструментів з наступних аспектів.
1) Відповідним чином зменшіть передні та задні кути.
2) Використовуйте більший негативний кут нахилу леза.
3) Зменшити головний кут відхилення.
4) Використовуйте більші негативні фаски або дуги лез.
5) Шліфування перехідної ріжучої кромки для покращення вістря інструменту.
3. Процес зварювання леза є неправильним, що спричиняє надмірне зварювальне напруження або зварювальні тріщини.
Контрзаходи:
1) Уникайте використання тристоронньої закритої канавки.
2) Правильний підбір припою.
3) Уникайте використання оксиацетиленового полум'я для нагрівання зварювання та зберігайте ізоляцію після зварювання, щоб усунути внутрішнє напруження.
4) Намагайтеся якомога більше використовувати механічні затискні конструкції
4. Неправильні методи шліфування можуть спричинити напругу шліфування та тріщини; Надмірна вібрація зубів фрези PCBN після шліфування може спричинити надмірне навантаження на окремі зуби, а також призвести до поломки інструменту.
Контрзаходи:
1) Для шліфування використовуйте періодичне шліфування або алмазний шліфувальний круг.
2) Виберіть більш м’який шліфувальний круг і регулярно обрізайте його, щоб він залишався гострим.
3) Звертайте увагу на якість заточування леза та суворо контролюйте вібрацію зубів фрези.
5. Вибір обсягу різання необґрунтований. Якщо кількість занадто велика, верстат може застрягти; Під час різання з перервами швидкість різання занадто висока, швидкість подачі занадто велика, а глибина різання занадто мала, коли припуск на заготовку нерівномірний; Під час різання матеріалів із високою тенденцією до зміцнення, таких як сталь з високим вмістом марганцю, швидкість подачі занадто мала.
Протидія: виберіть нову кількість різання.
6. Структурні причини, такі як нерівна нижня поверхня канавки або надмірне розширення леза для різальних інструментів механічного затиску.
Контрзаходи:
1) Обріжте нижню поверхню канавки ножа.
2) Розумно розташуйте форсунки СОЖ.
3) Додайте прокладку з твердого сплаву під лезо для загартованого тримача інструменту.
7. Надмірний знос інструменту.
Контрзахід: своєчасно змінюйте інструмент або ріжучу кромку.
Недостатній потік ріжучої рідини або неправильний спосіб заповнення можуть спричинити раптове нагрівання та розтріскування леза.
Контрзаходи:
1) Збільште швидкість потоку СОЖ.
2) Розумно розташуйте форсунки СОЖ.
3) Використовуйте ефективні методи охолодження, такі як охолодження спреєм, щоб покращити ефект охолодження.
4) Використання * різання для зменшення впливу на лезо.
9. Неправильна установка ріжучих інструментів, наприклад, ріжучі інструменти встановлені занадто високо або занадто низько; Торцева фреза використовує асиметричне переднє фрезерування та інші методи.
Контрзахід: перевстановіть ріжучі інструменти.
10. Жорсткість технологічної системи надто низька, що спричиняє надмірну вібрацію різання.
Контрзаходи:
1) Збільшити допоміжну підтримку заготовки та покращити жорсткість затиску заготовки.
2) Зменшіть довжину звису інструменту.
3) Належним чином зменшіть задній кут інструменту.
4) Застосуйте інші заходи щодо зменшення вібрації.
11. Неправильна робота, наприклад надмірне зусилля, коли інструмент прорізає середину заготовки; Зупиніть автомобіль, перш ніж втягувати ніж.
Контрзахід: Зверніть увагу на методи роботи.
шість
Причини, характеристики та заходи боротьби з пухлинами накопичення уламків
1. Причина утворення
У частині біля ріжучої кромки, в зоні контакту стружки інструменту, завдяки високому тиску вниз, підстильний метал стружки впроваджується в мікронерівні піки та западини на передній поверхні різання, утворюючи справжній контакт металу з металом без проміжків і створення зв'язку явище. Ця частина зони контакту інструментальної стружки називається зоною зчеплення. У зоні з’єднання тонкий шар металевого матеріалу буде накопичуватися на передній поверхні різання в нижньому шарі стружки, і металевий матеріал цієї частини стружки зазнає серйозної деформації та зміцнення при відповідній температурі різання. Коли стружка продовжує витікати, під силою штовхання наступного потоку різання цей шар застояного матеріалу буде ковзати відносно верхнього шару стружки та залишати, ставши основою для накопичення стружки. Згодом поверх нього утворюється другий шар гістерезисного ріжучого матеріалу, який постійно накопичується та утворює вузлики стружки.
2. Характеристики та їх вплив на обробку різанням
1) Твердість в 1.5-2.0 рази вища, ніж у матеріалу заготовки, і вона може замінити передню ріжучу поверхню для різання. Він має функцію захисту ріжучої кромки та зменшення зносу передньої ріжучої поверхні. Однак, коли сміття відпадає, воно протікає крізь зону контакту між інструментом і заготовкою, викликаючи знос задньої ріжучої поверхні інструмента.
2) Після утворення відкладень стружки значно збільшується робочий передній кут інструменту, що відіграє позитивну роль у зменшенні деформації стружки та сили різання.
3) Через накопичення стружки, що виступає за ріжучу кромку, фактична глибина різання збільшується, що впливає на точність розмірів заготовки.
4) Накопичення сміття може спричинити «розорювання» поверхні заготовки, впливаючи на шорсткість поверхні заготовки.
5) Фрагменти накопиченого сміття можуть прилипати до поверхні заготовки або врізатися в неї, утворюючи тверді плями та впливаючи на якість обробленої поверхні заготовки.
З наведеного вище аналізу можна побачити, що накопичення стружки є несприятливим для різання, особливо для точної обробки.
3. Заходи боротьби
Щоб запобігти утворенню відкладень від стружки, можна вжити наступних заходів, щоб запобігти зчепленню або посиленню деформації між матеріалом основи стружки та передньою поверхнею різання.
1) Зменшіть шорсткість передньої поверхні леза.
2) Збільште передній кут інструменту.
3) Зменшіть товщину різу.
4) Використовуйте низькошвидкісне різання або високошвидкісне різання, щоб уникнути швидкостей різання, які схильні до накопичення стружки.
5) Правильно термічно обробіть матеріал заготовки, щоб підвищити його твердість і зменшити пластичність.
6) Використовуйте рідини для різання з хорошими антиадгезивними властивостями (наприклад, рідини для різання під екстремальним тиском, що містять сірку та хлор).