Jeden článek k pochopení! Běžné problémy s nástroji a protiopatření v CNC obrábění!

Pro obráběcí centra jsou řezné nástroje spotřební nástroje, které mohou způsobit poškození, opotřebení a vylamování během procesu obrábění. Tyto jevy jsou nevyhnutelné, ale existují i ​​ovlivnitelné důvody, jako jsou nevědecké a nestandardní operace, nesprávná údržba atd. Pouze nalezením základní příčiny můžeme problém lépe vyřešit.
jeden
Projev poškození nástroje
1) Špičkový mikrokolaps
Když jsou struktura materiálu, tvrdost a okraj obrobku nerovnoměrné, přední úhel je příliš velký, což má za následek nízkou pevnost řezné hrany, nedostatečnou tuhost procesního systému způsobující vibrace nebo přerušované řezání a špatnou kvalitu broušení řezné hrany. je náchylný k mikrokolapsu, tj. malému kolapsu, zářezu nebo odlupování v oblasti okraje. Poté, co nastane tato situace, nástroj ztratí určitou řeznou schopnost, ale stále může pokračovat v práci. Při dalším řezání se může poškozená část oblasti řezné hrany rychle roztáhnout, což vede k většímu poškození.

2) Zlomení ostří nebo hrotu
K tomuto typu poškození často dochází za řezných podmínek, které jsou závažnější než způsobení mikroštípání na břitu nebo dalšího rozvoje mikroštípání. Velikost a rozsah lomu jsou větší než u mikrolomů, což způsobuje, že nástroj zcela ztrácí svou řeznou schopnost a musí ukončit práci. Situace, kdy se hrot čepele zlomí, se často označuje jako odpadnutí hrotu.
3) Zlomení čepele nebo nástroje
Když jsou řezné podmínky extrémně drsné, řezné množství je příliš velké, dochází k rázovému zatížení a v materiálu čepele nebo nástroje jsou mikrotrhliny. Kvůli zbytkovému napětí v kotouči způsobeném svařováním a broušením v kombinaci s neopatrným provozem může způsobit zlomení kotouče nebo nástroje. Poté, co dojde k této formě poškození, nelze nástroj dále používat, a proto je sešrotován.
4) Peeling povrchu čepele
U materiálů s vysokou křehkostí, jako jsou tvrdé slitiny s vysokým obsahem TiC, keramika, PCBN atd., je v důsledku defektů nebo potenciálních trhlin ve struktuře povrchu nebo zbytkového napětí v povrchu v důsledku svařování a broušení náchylné k odlupování povrchu. dochází, když proces řezání není dostatečně stabilní nebo je povrch nástroje vystaven střídavému kontaktnímu namáhání. Na předním povrchu čepele může dojít k odlupování, zatímco na zadní ploše čepele. Peelingový materiál je ve formě vloček, s velkou peelingovou plochou. Existuje vysoká možnost odlupování povlakovaných řezných nástrojů. Po mírném odloupnutí čepele může ještě pokračovat v práci, ale po silném odloupnutí ztratí řeznou schopnost.
5) Plastická deformace řezných dílů
Nástrojová ocel a rychlořezná ocel mohou vzhledem ke své nízké pevnosti a tvrdosti podléhat plastické deformaci ve svých řezných oblastech. Když tvrdé slitiny pracují pod vysokou teplotou a tříosým tlakovým namáháním, může také dojít k povrchovému plastickému toku a dokonce způsobit plastickou deformaci břitu nebo hrotu nástroje, což má za následek kolaps. Ke zhroucení obecně dochází při řezání velkého množství materiálu a zpracování tvrdých materiálů. Modul pružnosti tvrdé slitiny na bázi TiC je menší než modul tvrdé slitiny na bázi WC, takže první má zrychlenou odolnost vůči plastické deformaci nebo rychlému selhání. PCD a PCBN obecně nevykazují plastickou deformaci.
6) Praskání lopatek za tepla
Když je řezný nástroj vystaven střídavému mechanickému a tepelnému namáhání, dochází nevyhnutelně k střídavému tepelnému namáhání povrchu řezné části v důsledku opakovaného tepelného roztahování a smršťování, což vede k únavě a praskání čepele. Například, když se fréza z tvrdé slitiny používá pro vysokorychlostní frézování, zuby frézy jsou neustále vystaveny periodickým nárazům a střídavému tepelnému namáhání, což má za následek hřebenovité trhliny na přední řezné ploše. Některé řezné nástroje nemusí mít zjevné střídavé zatížení a namáhání, ale vlivem nestejnoměrné teploty povrchové a vnitřní vrstvy dojde také k tepelnému namáhání. Kromě toho se nevyhnutelně vyskytují vady materiálu řezného nástroje, takže čepel může také způsobit praskliny. Po vytvoření trhlin může nástroj někdy pokračovat v práci po určitou dobu a někdy se trhliny rychle rozšíří, což způsobí zlomení ostří nebo silné odloupnutí řezné plochy.
dva
Důvody opotřebení nástroje
1) Abrazivní opotřebení
Ve zpracovávaném materiálu jsou často drobné částice s extrémně vysokou tvrdostí, které mohou poškrábat drážky na povrchu nástroje, čemuž se říká poškození brusným broušením. Abrazivní opotřebení existuje na všech površích, přičemž povrch předního kotouče je nejvýraznější. Navíc k opotřebení konopného materiálu může docházet při různých řezných rychlostech, ale u nízkorychlostního řezání kvůli nižší teplotě řezání není opotřebení způsobené jinými důvody významné, takže hlavní příčinou je abrazivní opotřebení. Čím nižší je tvrdost řezného nástroje, tím závažnější je abrazivní poškození.
2) Opotřebení při svařování za studena
Během řezání dochází k výraznému tlaku a silnému tření mezi obrobkem, řezem a přední a zadní řeznou plochou, což vede ke svařování za studena. V důsledku relativního pohybu mezi třecími páry způsobí svařování za studena prasknutí a bude unášeno jednou stranou, což má za následek opotřebení při svařování za studena. Opotřebení studeného svařování je obecně závažnější při střední řezné rychlosti. Podle experimentů mají křehké kovy silnější odolnost vůči svařování za studena než plastové kovy; Vícefázové kovy jsou menší než jednosměrné kovy; Sloučeniny kovů mají ve srovnání s elementárními materiály nižší tendenci ke svařování za studena; Tendence prvků skupiny B ke svařování za studena se železem v periodické tabulce chemických prvků je malá. Svařování za studena je náročnější při nízkorychlostním řezání rychlořezné oceli a tvrdé slitiny.
3) Difúzní opotřebení
Během procesu řezání při vysokých teplotách a kontaktu mezi obrobkem a nástrojem se chemické prvky na obou stranách v pevném stavu vzájemně difundují, mění složení a strukturu nástroje, čímž se povrch nástroje stává křehkým a zhoršuje se. opotřebení nástroje. Fenomén difúze vždy tvrdí, že objekty s vysokými gradienty hloubky pokračují v difuzi směrem k objektům s nízkými gradienty hloubky.
Například kobalt v tvrdých slitinách rychle difunduje do třísek a obrobků při 800 stupních, zatímco WC se rozkládá na wolfram a uhlík a difunduje do oceli; Když se PCD řezné nástroje používají k řezání ocelových a železných materiálů, když je řezná teplota nad 800 stupňů, atomy uhlíku v PCD se přenesou na povrch obrobku s velkou difúzní pevností, aby vytvořily nové slitiny a povrch nástroje bude grafitizované. Kobalt a wolfram difundují silněji, zatímco titan, tantal a niob mají silnější antidifúzní schopnosti. Tvrdé slitiny typu YT mají proto dobrou odolnost proti opotřebení. Při řezání keramiky a PCBN není difúzní opotřebení významné při teplotách až 1000 stupňů -1300 stupňů. Díky stejnému materiálu budou obrobky, třísky a řezné nástroje při řezání generovat v kontaktní oblasti termoelektrický potenciál, který podporuje difúzi a urychluje opotřebení nástroje. Tento typ difúzního opotřebení působením termoelektrického potenciálu se nazývá "termoelektrické opotřebení".
4) Oxidační opotřebení
Když teplota stoupá, povrch nástroje oxiduje a vytváří měkčí oxidy, které jsou třískami třeny a vytvářejí opotřebení zvané oxidační opotřebení. Například v teplotním rozsahu 700 stupňů až 800 stupňů kyslík v plynu reaguje s kobaltem, karbidy, karbidem titanu atd. v tvrdých slitinách za vzniku měkčích oxidů; PCBN podléhá chemické reakci s vodní párou při 1000 stupních.

tři
Forma opotřebení čepele
1) Poškození povrchu přední čepele
Při řezání plastových materiálů vysokou rychlostí se oblast v blízkosti řezné síly na předním ostří vlivem třísek opotřebí do půlměsícových důlků, což je také známé jako opotřebení půlměsíců. V raném stádiu opotřebení se úhel čela nástroje zvětšuje, což zlepšuje řezné podmínky a přispívá ke zkroucení a lámání třísek. Když se však srpkovitá prohlubeň dále zvětšuje, pevnost řezné hrany je značně oslabena, což může nakonec způsobit zlomení řezné hrany a poškození. Při řezání křehkých materiálů nebo plastových materiálů nižšími řeznými rychlostmi a tenčími tloušťkami řezu obecně nedochází k opotřebení srpkovitých důlků.
2) Opotřebení hrotu nože
Opotřebení břitu nástroje se týká opotřebení zadní strany oblouku břitu nástroje a přilehlé sekundární zadní strany, které je pokračováním opotřebení zadní strany nástroje. Kvůli špatným podmínkám pro odvod tepla a koncentraci napětí je rychlost opotřebení rychlejší než u zadní řezné plochy. Někdy se na sekundární zadní řezné ploše vytvoří řada malých drážek s roztečí rovnající se rychlosti posuvu, což se nazývá opotřebení drážek. Jsou způsobeny především vytvrzenou vrstvou a řeznými vzory na opracovávaném povrchu. Při řezání obtížně obrobitelných materiálů s vysokou tendencí k mechanickému zpevnění dochází s největší pravděpodobností k opotřebení drážky. Opotřebení břitu nástroje má největší vliv na drsnost povrchu a přesnost obrábění obrobku.
3) Opotřebení zadního nože
Při řezání plastových materiálů s velkou řeznou tloušťkou se v důsledku přítomnosti usazenin třísky nemusí zadní strana nástroje dostat do kontaktu s obrobkem. Kromě toho se zadní řezná plocha obvykle dostává do kontaktu s obrobkem a vytváří otěrový pás s úhlem hřbetu 0 na zadní řezné ploše. Obecně platí, že uprostřed pracovní délky řezné hrany je opotřebení na zadní straně relativně rovnoměrné, takže stupeň opotřebení na zadní straně lze měřit šířkou pásku opotřebení VB na zadní straně ostří v této sekci.
Vzhledem k tomu, že u různých typů řezných nástrojů dochází téměř vždy k opotřebení zadní strany při různých řezných podmínkách, zejména při řezání křehkých materiálů nebo plastových materiálů s menšími řeznými tloušťkami, opotřebení nástroje je především opotřebením zadní strany. Navíc je měření šířky otěrového pásu VB relativně jednoduché, takže VB se obvykle používá k vyjádření stupně opotřebení nástroje. Čím větší je VB, nejen že zvýší řeznou sílu a způsobí řezné vibrace, ale také ovlivní opotřebení oblouku hrotu nástroje, čímž ovlivní přesnost obrábění a kvalitu povrchu.

čtyři
Způsoby, jak zabránit poškození nástroje
1) Rozumně vybírejte druhy a třídy nástrojových materiálů na základě vlastností zpracovávaných materiálů a dílů. Za předpokladu určité tvrdosti a odolnosti proti opotřebení je nutné zajistit, aby nástrojový materiál měl potřebnou houževnatost.
2) Rozumně zvolit geometrické parametry řezného nástroje. Nastavením předních a zadních úhlů, hlavních a pomocných úhlů odchylky, úhlů sklonu čepele a dalších úhlů; Ujistěte se, že řezná hrana a hrot mají dobrou pevnost. Broušení negativních zkosení na řezné hraně je účinným opatřením k zabránění zlomení nástroje.
3) Zajistěte kvalitu svařování a broušení a vyvarujte se různých vad způsobených špatným svařováním a broušením. Řezné nástroje používané v klíčových procesech by měly být broušeny, aby se zlepšila kvalita povrchu, a zkontrolovány na trhliny.
4) Rozumně zvolte řezné množství, abyste se vyhnuli nadměrné řezné síle a vysoké řezné teplotě, abyste zabránili poškození nástroje.
5) Pokuste se zajistit, aby procesní systém měl dobrou tuhost a co nejvíce snižte vibrace.
6) Použijte správný způsob ovládání a snažte se minimalizovat schopnost nářadí odolávat náhlým změnám zatížení.
Pět
Příčiny a protiopatření zlomení nástroje
1. Nesprávný výběr značky a specifikací kotouče, jako je příliš tenká tloušťka kotouče nebo výběr značky, která je příliš tvrdá nebo příliš křehká během hrubého obrábění.
Protiopatření: Zvětšete tloušťku čepele nebo nainstalujte čepel svisle a vyberte značku s vyšší pevností v ohybu a houževnatostí.
2. Nesprávný výběr parametrů geometrie nástroje (jako jsou velké přední a zadní úhly atd.).
Protiopatření:
S přepracováním řezných nástrojů můžete začít z následujících aspektů.
1) Přiměřeně zmenšete přední a zadní rohy.
2) Použijte větší záporný úhel sklonu čepele.
3) Snižte hlavní úhel vychýlení.
4) Použijte větší negativní zkosení nebo oblouky čepele.
5) Broušení přechodového břitu pro vylepšení hrotu nástroje.
3. Proces svařování kotouče je nesprávný, způsobuje nadměrné namáhání při svařování nebo praskliny při svařování.
Protiopatření:
1) Nepoužívejte třístrannou uzavřenou strukturu drážky čepele.
2) Správný výběr pájky.
3) Vyhněte se používání kyslíkoacetylenových plamenů pro svařování zahřátím a po svařování udržujte izolaci, abyste eliminovali vnitřní pnutí.
4) Snažte se co nejvíce využívat mechanické upínací struktury
4. Nesprávné metody broušení mohou způsobit pnutí při broušení a praskliny; Nadměrné vibrace zubů PCBN frézy po broušení mohou způsobit nadměrné zatížení jednotlivých zubů a také vést ke zlomení nástroje.
Protiopatření:
1) K broušení používejte přerušované broušení nebo diamantový brusný kotouč.
2) Vyberte si měkčí brusný kotouč a pravidelně jej zastřihávejte, aby kotouč zůstal ostrý.
3) Dbejte na kvalitu broušení kotouče a přísně kontrolujte vibrace zubů frézy.
5. Volba množství řezu je nepřiměřená. Pokud je množství příliš velké, obráběcí stroj se může zaseknout; Při přerušovaném řezání je řezná rychlost příliš vysoká, posuv je příliš velký a hloubka řezu je příliš malá, když je přídavek polotovaru nerovnoměrný; Při řezání materiálů s vysokou tendencí k mechanickému zpevnění, jako je ocel s vysokým obsahem manganu, je rychlost posuvu příliš malá.
Protiopatření: Zvolte nové množství řezu.
6. Konstrukční důvody, jako je nerovný spodní povrch drážky nebo přílišné prodloužení ostří u řezných nástrojů s mechanickým upínáním.
Protiopatření:
1) Ořízněte spodní povrch drážky nože.
2) Rozumně uspořádejte polohu trysek řezné kapaliny.
3) Přidejte těsnění z tvrdé slitiny pod čepel pro kalený držák nástroje.
7. Nadměrné opotřebení nástroje.
Protiopatření: Vyměňte nástroj nebo ostří včas.
Nedostatečný průtok řezné kapaliny nebo nesprávná metoda plnění mohou způsobit náhlé zahřátí a prasknutí kotouče.
Protiopatření:
1) Zvyšte průtok řezné kapaliny.
2) Rozumně uspořádejte polohu trysek řezné kapaliny.
3) Ke zlepšení chladicího účinku používejte účinné metody chlazení, jako je chlazení rozprašováním.
4) Použití * řezání ke snížení dopadu na čepel.
9. Nesprávná instalace řezných nástrojů, jako jsou řezné nástroje instalované příliš vysoko nebo příliš nízko; Čelní fréza využívá asymetrické dopředné frézování a další metody.
Protiopatření: Znovu nainstalujte řezné nástroje.
10. Tuhost procesního systému je příliš nízká, což způsobuje nadměrné vibrace při řezání.
Protiopatření:
1) Zvýšit pomocnou podpěru obrobku a zlepšit tuhost upnutí obrobku.
2) Zkraťte délku přesahu nástroje.
3) Přiměřeně snižte úhel hřbetu nástroje.
4) Přijměte další opatření ke snížení vibrací.
11. Nesprávná operace, jako je nadměrná síla, když nástroj řeže středem obrobku; Před zatažením nože zastavte vozidlo.
Protiopatření: Věnujte pozornost provozním metodám.
šest
Příčiny, charakteristiky a kontrolní opatření nádorů s akumulací debris
1. Příčina vzniku
V části poblíž řezné hrany, v oblasti kontaktu s třískou nástroje, je v důsledku vysokého tlaku směrem dolů podkladový kov třísek zapuštěn do mikronerovných vrcholů a prohlubní na přední řezné ploše, čímž vzniká skutečný kontakt kovu s kovem bez mezer a vytvářející jev lepení. Tato část oblasti kontaktu s třískami nástroje se nazývá oblast spojování. Ve spojovací zóně se na předním řezném povrchu na spodní vrstvě třísek nahromadí tenká vrstva kovového materiálu a kovový materiál této části třísek podstoupí silnou deformaci a zpevnění při vhodné teplotě řezání. Jak třísky pokračují ven, pod tlačnou silou následného řezného toku, tato vrstva stojatého materiálu sklouzne vzhledem k horní vrstvě třísek a odejde, čímž se stane základem hrudky nahromadění třísek. Následně se na ní vytvoří druhá vrstva hysterezní řezné hmoty, která se průběžně hromadí a tvoří uzlíky třísek.
2. Charakteristiky a jejich vliv na řezné zpracování
1) Tvrdost je 1.5-2.0 krát vyšší než u materiálu obrobku a může nahradit přední řeznou plochu pro řezání. Má funkci ochrany řezné hrany a snížení opotřebení přední řezné plochy. Když však úlomky odpadnou, protečou kontaktní plochou mezi nástrojem a obrobkem a způsobí opotřebení zadní řezné plochy nástroje.
2) Po vytvoření nánosů třísky se výrazně zvětší pracovní úhel čela nástroje, což hraje pozitivní roli při snižování deformace třísky a řezné síly.
3) V důsledku hromadění třísek vyčnívajících za břit se skutečná hloubka řezu zvyšuje, což ovlivňuje rozměrovou přesnost obrobku.
4) Hromadění nečistot může způsobit "orbu" na povrchu obrobku, což ovlivňuje drsnost povrchu obrobku.
5) Úlomky nahromaděných nečistot se mohou přilepit nebo usadit do povrchu obrobku, způsobit tvrdá místa a ovlivnit kvalitu opracovaného povrchu obrobku.
Z výše uvedeného rozboru je patrné, že hromadění třísky je nepříznivé pro řezání, zejména pro přesné obrábění.
3. Kontrolní opatření
Aby se zabránilo tvorbě usazenin třísky, lze provést následující opatření, aby se zabránilo spojení nebo deformačnímu zpevnění mezi materiálem substrátu třísky a přední řeznou plochou.
1) Snižte drsnost povrchu přední čepele.
2) Zvětšete přední úhel nástroje.
3) Snižte tloušťku řezu.
4) Používejte nízkorychlostní řezání nebo vysokorychlostní řezání, abyste se vyhnuli řezným rychlostem, které jsou náchylné k hromadění třísek.
5) Materiál obrobku řádně tepelně ošetřete, abyste zvýšili jeho tvrdost a snížili plasticitu.
6) Používejte řezné kapaliny s dobrými antiadhezivními vlastnostmi (jako jsou řezné kapaliny pro extrémní tlaky obsahující síru a chlór).