Jeden článok na pochopenie! Bežné problémy s nástrojmi a protiopatrenia pri CNC obrábaní!

Pre obrábacie centrá sú rezné nástroje spotrebné nástroje, ktoré môžu počas procesu obrábania spôsobiť poškodenie, opotrebovanie a vylamovanie. Tieto javy sú nevyhnutné, ale existujú aj kontrolovateľné dôvody, ako sú nevedecké a neštandardné operácie, nesprávna údržba a pod. Len nájdením základnej príčiny môžeme problém lepšie vyriešiť.
jeden
Prejav poškodenia nástroja
1) Špičkový mikro kolaps
Keď sú štruktúra materiálu, tvrdosť a okraj obrobku nerovnomerné, predný uhol je príliš veľký, čo má za následok nízku pevnosť reznej hrany, nedostatočnú tuhosť procesného systému spôsobujúceho vibrácie alebo prerušované rezanie a nízku kvalitu brúsenia reznej hrany. je náchylný na mikrokolaps, to znamená malý kolaps, zárez alebo odlupovanie v oblasti okraja. Keď nastane táto situácia, nástroj stratí určitú schopnosť rezania, ale stále môže pokračovať v práci. Pri ďalšom rezaní sa môže poškodená časť oblasti reznej hrany rýchlo roztiahnuť, čo vedie k väčšiemu poškodeniu.

2) Zlomenie reznej hrany alebo hrotu
K tomuto typu poškodenia často dochádza pri rezných podmienkach, ktoré sú závažnejšie než spôsobenie mikroštiepenia na reznej hrane alebo ďalší rozvoj mikroštiepenia. Veľkosť a rozsah zlomu sú väčšie ako pri mikrolomoch, čo spôsobuje, že nástroj úplne stratí svoju reznú schopnosť a musí ukončiť prácu. Situácia, keď sa hrot čepele zlomí, sa často označuje ako odpadnutie hrotu.
3) Zlomenie čepele alebo nástroja
Keď sú podmienky rezania extrémne drsné, množstvo rezu je príliš veľké, dochádza k nárazovému zaťaženiu a v materiáli čepele alebo nástroja sú mikrotrhliny. V dôsledku zvyškového napätia v kotúči spôsobeného zváraním a brúsením v kombinácii s neopatrnou prevádzkou môže dôjsť k zlomeniu kotúča alebo nástroja. Po výskyte tejto formy poškodenia nie je možné náradie ďalej používať, a preto je zošrotované.
4) Odlupovanie povrchu čepele
Pri materiáloch s vysokou krehkosťou, ako sú tvrdé zliatiny s vysokým obsahom TiC, keramika, PCBN a pod., je v dôsledku defektov alebo potenciálnych trhlín v štruktúre povrchu alebo zvyškového napätia v povrchu v dôsledku zvárania a brúsenia náchylné na odlupovanie povrchu. sa vyskytujú, keď proces rezania nie je dostatočne stabilný alebo je povrch nástroja vystavený striedavému kontaktnému namáhaniu. Na prednej ploche čepele môže dôjsť k odlupovaniu, zatiaľ čo čepeľ sa môže vyskytnúť na zadnej strane čepele. Peelingový materiál je vo forme vločiek, s veľkou peelingovou plochou. Existuje vysoká možnosť odlupovania potiahnutých rezných nástrojov. Po miernom odlupovaní čepele môže ešte pokračovať v práci, ale po silnom odlupovaní stratí reznú schopnosť.
5) Plastická deformácia rezných častí
Nástrojová oceľ a rýchlorezná oceľ môžu vzhľadom na svoju nízku pevnosť a tvrdosť podliehať plastickej deformácii v oblastiach ich rezu. Keď tvrdé zliatiny pracujú pri vysokej teplote a trojosovom tlakovom namáhaní, môže tiež dôjsť k povrchovému plastickému toku a dokonca spôsobiť plastickú deformáciu reznej hrany alebo hrotu nástroja, čo vedie ku kolapsu. Kolaps vo všeobecnosti nastáva pri rezaní veľkého množstva materiálu a spracovaní tvrdých materiálov. Modul pružnosti tvrdej zliatiny na báze TiC je menší ako modul tvrdej zliatiny na báze WC, takže prvá má zrýchlenú odolnosť voči plastickej deformácii alebo rýchlemu zlyhaniu. PCD a PCBN vo všeobecnosti nevykazujú plastickú deformáciu.
6) Praskanie čepelí za tepla
Keď je rezný nástroj vystavený striedavému mechanickému a tepelnému zaťaženiu, povrch reznej časti nevyhnutne podlieha striedavému tepelnému namáhaniu v dôsledku opakovanej tepelnej rozťažnosti a kontrakcie, čo vedie k únave a praskaniu čepele. Napríklad, keď sa fréza z tvrdej zliatiny používa na vysokorýchlostné frézovanie, zuby frézy sú neustále vystavené periodickým nárazom a striedavým tepelným napätiam, čo vedie k hrebeňovým trhlinám na prednej reznej ploche. Niektoré rezné nástroje nemusia mať zjavné striedavé zaťaženie a namáhanie, ale v dôsledku nekonzistentnej teploty povrchu a vnútorných vrstiev dôjde aj k tepelnému namáhaniu. Okrem toho sú nevyhnutne chyby v materiáli rezného nástroja, takže čepeľ môže tiež spôsobiť praskliny. Po vytvorení trhlín môže nástroj niekedy pokračovať v práci po určitú dobu a niekedy sa trhliny rýchlo rozšíria, čo spôsobí zlomenie čepele alebo silné odlepenie reznej plochy.
dva
Príčiny opotrebovania nástrojov
1) Abrazívne opotrebovanie
V spracovávanom materiáli sa často nachádzajú drobné čiastočky s extrémne vysokou tvrdosťou, ktoré môžu poškriabať drážky na povrchu nástroja, čo sa nazýva abrazívne poškodenie brúsením. Abrazívne opotrebovanie existuje na všetkých povrchoch, pričom povrch prednej čepele je najvýraznejší. Okrem toho môže dôjsť k opotrebovaniu konopného materiálu pri rôznych rýchlostiach rezania, ale pri rezaní nízkou rýchlosťou v dôsledku nižšej teploty rezania nie je opotrebovanie spôsobené inými dôvodmi významné, takže hlavnou príčinou je abrazívne opotrebovanie. Čím nižšia je tvrdosť rezného nástroja, tým závažnejšie je abrazívne poškodenie.
2) Opotrebenie pri zváraní za studena
Počas rezania dochádza k výraznému tlaku a silnému treniu medzi obrobkom, rezom a prednou a zadnou reznou plochou, čo vedie k zváraniu za studena. V dôsledku relatívneho pohybu medzi trecími pármi spôsobí zváranie za studena prasknutie a bude odnesené jednou stranou, čo vedie k opotrebovaniu pri zváraní za studena. Opotrebenie pri zváraní za studena je vo všeobecnosti závažnejšie pri stredných rezných rýchlostiach. Podľa experimentov majú krehké kovy väčšiu odolnosť proti zváraniu za studena ako plastové kovy; Viacfázové kovy sú menšie ako jednosmerné kovy; Kovové zlúčeniny majú nižšiu tendenciu k zváraniu za studena v porovnaní s elementárnymi materiálmi; Tendencia prvkov skupiny B zvárať za studena so železom v periodickej tabuľke chemických prvkov je malá. Zváranie za studena je náročnejšie pri nízkorýchlostnom rezaní rýchloreznej ocele a tvrdej zliatiny.
3) Difúzne opotrebovanie
Počas procesu rezania pri vysokých teplotách a pri kontakte medzi obrobkom a nástrojom sa chemické prvky na oboch stranách navzájom difundujú v pevnom stave, menia zloženie a štruktúru nástroja, čím sa povrch nástroja stáva krehkým a zhoršuje sa opotrebovanie nástroja. Fenomén difúzie vždy tvrdí, že objekty s vysokým hĺbkovým gradientom pokračujú v difúzii smerom k objektom s nízkym hĺbkovým gradientom.
Napríklad kobalt v tvrdých zliatinách rýchlo difunduje do triesok a obrobkov pri 800 stupňoch, zatiaľ čo WC sa rozkladá na volfrám a uhlík a difunduje do ocele; Keď sa rezné nástroje PCD používajú na rezanie oceľových a železných materiálov, keď je teplota rezania nad 800 stupňov, atómy uhlíka v PCD sa prenesú na povrch obrobku s veľkou difúznou silou, aby vytvorili nové zliatiny a povrch nástroja bude grafitizované. Kobalt a volfrám difundujú výraznejšie, zatiaľ čo titán, tantal a niób majú silnejšie antidifúzne schopnosti. Preto majú tvrdé zliatiny typu YT dobrú odolnosť proti opotrebovaniu. Pri rezaní keramiky a PCBN nie je difúzne opotrebovanie významné pri teplotách až 1000 stupňov -1300 stupňov. Vďaka rovnakému materiálu budú obrobky, triesky a rezné nástroje generovať termoelektrický potenciál v kontaktnej oblasti počas rezania, čo podporuje difúziu a urýchľuje opotrebovanie nástroja. Tento typ difúzneho opotrebovania pôsobením termoelektrického potenciálu sa nazýva "termoelektrické opotrebovanie".
4) Oxidačné opotrebovanie
Keď teplota stúpa, povrch nástroja oxiduje a vytvára mäkšie oxidy, ktoré sú trieskami odierané a vytvárajú opotrebovanie nazývané oxidačné opotrebovanie. Napríklad v teplotnom rozsahu 700 stupňov až 800 stupňov kyslík v plyne reaguje s kobaltom, karbidmi, karbidmi titánu atď. v tvrdých zliatinách za vzniku mäkších oxidov; PCBN podlieha chemickej reakcii s vodnou parou pri 1000 stupňoch.

tri
Forma opotrebovania čepele
1) Poškodenie povrchu prednej čepele
Pri rezaní plastových materiálov vysokou rýchlosťou sa oblasť v blízkosti reznej sily na prednej reznej hrane pôsobením triesok opotrebuje na polmesiačikové jamky, čo je tiež známe ako opotrebenie kosáčikových jamiek. V počiatočnom štádiu opotrebovania sa uhol čela nástroja zväčšuje, čo zlepšuje rezné podmienky a prispieva k zvlneniu a lámaniu triesok. Keď sa však polmesiaca priehlbina ďalej zväčšuje, pevnosť reznej hrany je značne oslabená, čo môže v konečnom dôsledku spôsobiť zlomenie a poškodenie reznej hrany. Pri rezaní krehkých materiálov alebo plastov s nižšími reznými rýchlosťami a tenšou hrúbkou rezu nedochádza vo všeobecnosti k opotrebeniu polmesiačikov.
2) Opotrebenie hrotu noža
Opotrebenie špičky nástroja sa týka opotrebovania zadnej strany oblúka špičky nástroja a priľahlej sekundárnej zadnej strany, čo je pokračovaním opotrebovania zadnej strany nástroja. Kvôli zlým podmienkam odvádzania tepla a koncentrácii napätia je rýchlosť opotrebovania vyššia ako rýchlosť zadnej reznej plochy. Niekedy sa na sekundárnej zadnej reznej ploche vytvorí séria malých drážok s rozstupom rovným rýchlosti posuvu, čo sa nazýva opotrebovanie drážok. Sú spôsobené najmä vytvrdenou vrstvou a reznými vzormi na opracovanom povrchu. Pri rezaní ťažko obrobiteľných materiálov s vysokým sklonom k ​​mechanickému spevneniu dochádza s najväčšou pravdepodobnosťou k opotrebovaniu drážky. Opotrebenie hrotu nástroja má najväčší vplyv na drsnosť povrchu a presnosť obrábania obrobku.
3) Opotrebenie zadnej čepele
Pri rezaní plastových materiálov s veľkou hrúbkou rezu sa v dôsledku prítomnosti usadenín triesok nemusí zadná strana nástroja dostať do kontaktu s obrobkom. Okrem toho sa zadná rezná plocha zvyčajne dostáva do kontaktu s obrobkom a vytvára na zadnej reznej ploche oterový pás s uhlom chrbta 0. Všeobecne platí, že v strede pracovnej dĺžky reznej hrany je opotrebenie na zadnej strane relatívne rovnomerné, takže stupeň opotrebenia na zadnej strane možno merať šírkou opotrebovania VB na zadnej strane. ostria v tejto časti.
Vzhľadom na to, že pri rôznych typoch rezných nástrojov dochádza takmer vždy k opotrebovaniu zadnej plochy pri rôznych rezných podmienkach, najmä pri rezaní krehkých materiálov alebo plastov s menšími hrúbkami rezu, opotrebovaním nástroja je najmä opotrebovanie zadnej plochy. Okrem toho je meranie šírky pásu opotrebovania VB relatívne jednoduché, takže VB sa zvyčajne používa na vyjadrenie stupňa opotrebenia nástroja. Čím väčšia je VB, nielenže to zvýši reznú silu a spôsobí rezné vibrácie, ale ovplyvní to aj opotrebovanie oblúka špičky nástroja, čím sa ovplyvní presnosť obrábania a kvalita povrchu.

štyri
Spôsoby, ako zabrániť poškodeniu nástroja
1) Rozumne vyberajte typy a akosti nástrojových materiálov na základe charakteristík spracovávaných materiálov a dielov. Na základe predpokladu určitej tvrdosti a odolnosti proti opotrebeniu je potrebné zabezpečiť, aby materiál nástroja mal potrebnú húževnatosť.
2) Rozumne zvoliť geometrické parametre rezného nástroja. Nastavením predných a zadných uhlov, hlavných a pomocných uhlov odchýlky, uhlov sklonu čepele a iných uhlov; Uistite sa, že rezná hrana a hrot majú dobrú pevnosť. Brúsenie negatívnych úkosov na reznej hrane je účinným opatrením na zabránenie zlomenia nástroja.
3) Zabezpečte kvalitu zvárania a brúsenia a vyhnite sa rôznym chybám spôsobeným zlým zváraním a brúsením. Rezné nástroje používané v kľúčových procesoch by sa mali brúsiť, aby sa zlepšila kvalita povrchu a mali by sa kontrolovať praskliny.
4) Rozumne zvoľte množstvo rezu, aby ste sa vyhli nadmernej reznej sile a vysokej teplote rezania, aby ste predišli poškodeniu nástroja.
5) Pokúste sa zabezpečiť, aby mal procesný systém dobrú tuhosť a čo najviac znížili vibrácie.
6) Použite správnu metódu obsluhy a snažte sa minimalizovať schopnosť náradia odolávať náhlym zmenám zaťaženia.
päť
Príčiny a protiopatrenia zlomenia nástroja
1. Nesprávny výber značky čepele a špecifikácií, napríklad príliš tenká hrúbka čepele alebo výber značky, ktorá je príliš tvrdá alebo príliš krehká počas hrubého obrábania.
Protiopatrenie: Zvýšte hrúbku čepele alebo nainštalujte čepeľ vertikálne a vyberte si značku s vyššou pevnosťou v ohybe a húževnatosťou.
2. Nesprávny výber parametrov geometrie nástroja (ako sú veľké predné a zadné uhly atď.).
Protiopatrenia:
S prepracovaním rezných nástrojov môžete začať z nasledujúcich aspektov.
1) Primerane zmenšite predné a zadné rohy.
2) Použite väčší negatívny uhol sklonu čepele.
3) Znížte hlavný uhol vychýlenia.
4) Použite väčšie negatívne skosenie alebo oblúky čepele.
5) Brúsenie prechodovej reznej hrany na vylepšenie špičky nástroja.
3. Proces zvárania čepele je nesprávny, čo spôsobuje nadmerné napätie pri zváraní alebo praskliny pri zváraní.
Protiopatrenia:
1) Nepoužívajte trojstrannú uzavretú štruktúru drážky čepele.
2) Správny výber spájky.
3) Vyhnite sa používaniu kyslíkoacetylénových plameňov na zváranie ohrevom a po zváraní udržujte izoláciu, aby ste eliminovali vnútorné napätie.
4) Snažte sa čo najviac využívať mechanické upínacie štruktúry
4. Nesprávne metódy brúsenia môžu spôsobiť napätie pri brúsení a praskliny; Nadmerné vibrácie zubov PCBN frézy po brúsení môžu spôsobiť nadmerné zaťaženie jednotlivých zubov a tiež viesť k zlomeniu nástroja.
Protiopatrenia:
1) Na brúsenie použite prerušované brúsenie alebo diamantový brúsny kotúč.
2) Vyberte si mäkší brúsny kotúč a pravidelne ho strihajte, aby bol kotúč stále ostrý.
3) Venujte pozornosť kvalite brúsenia čepele a prísne kontrolujte vibrácie zubov frézy.
5. Výber množstva rezu je nerozumný. Ak je množstvo príliš veľké, obrábací stroj sa môže zaseknúť; Pri prerušovanom rezaní je rýchlosť rezania príliš vysoká, rýchlosť posuvu príliš veľká a hĺbka rezu je príliš malá, keď je prídavok polotovaru nerovnomerný; Pri rezaní materiálov s vysokým sklonom k ​​mechanickému spevneniu, ako je napríklad oceľ s vysokým obsahom mangánu, je rýchlosť posuvu príliš malá.
Protiopatrenie: Zvoľte nové množstvo rezu.
6. Konštrukčné dôvody, ako je nerovný spodný povrch drážky alebo nadmerné predĺženie čepele pre rezné nástroje mechanického upínania.
Protiopatrenia:
1) Odrežte spodný povrch drážky noža.
2) Rozumne usporiadajte polohu trysiek reznej kvapaliny.
3) Pridajte tesnenie z tvrdej zliatiny pod čepeľ pre tvrdený držiak nástroja.
7. Nadmerné opotrebovanie nástroja.
Protiopatrenie: Vymeňte nástroj alebo reznú hranu včas.
Nedostatočný prietok reznej kvapaliny alebo nesprávny spôsob plnenia môžu spôsobiť náhle zahriatie a prasknutie kotúča.
Protiopatrenia:
1) Zvýšte prietok reznej kvapaliny.
2) Rozumne usporiadajte polohu trysiek reznej kvapaliny.
3) Na zlepšenie chladiaceho účinku používajte účinné chladiace metódy, ako je chladenie rozprašovaním.
4) Použitie * rezania na zníženie nárazu na čepeľ.
9. Nesprávna inštalácia rezných nástrojov, ako sú rezné nástroje inštalované príliš vysoko alebo príliš nízko; Čelová fréza využíva asymetrické frézovanie dopredu a ďalšie metódy.
Protiopatrenie: Znovu nainštalujte rezné nástroje.
10. Tuhosť procesného systému je príliš nízka, čo spôsobuje nadmerné rezné vibrácie.
Protiopatrenia:
1) Zvýšte pomocnú podporu obrobku a zlepšite tuhosť upnutia obrobku.
2) Znížte presah nástroja.
3) Primerane znížte uhol chrbta nástroja.
4) Prijmite ďalšie opatrenia na zníženie vibrácií.
11. Nesprávna prevádzka, napríklad nadmerná sila, keď nástroj prerezáva stred obrobku; Pred stiahnutím noža zastavte vozidlo.
Protiopatrenie: Venujte pozornosť prevádzkovým metódam.
šesť
Príčiny, charakteristiky a kontrolné opatrenia nádorov akumulácie trosiek
1. Príčina vzniku
V časti blízko reznej hrany, v oblasti kontaktu s trieskou nástroja, je v dôsledku vysokého tlaku smerom nadol podkladový kov triesok zapustený do mikronerovných vrcholov a prehĺbení na prednej reznej ploche, čím sa vytvára skutočný kontakt kovu s kovom. bez medzier a vytvárajúce fenomén lepenia. Táto časť oblasti kontaktu s trieskami nástroja sa nazýva oblasť spájania. V zóne spájania sa na prednej reznej ploche v spodnej vrstve triesok nahromadí tenká vrstva kovového materiálu a kovový materiál tejto časti triesok podlieha silnej deformácii a spevneniu pri vhodnej teplote rezania. Keď triesky naďalej vytekajú von, pod tlačnou silou následného rezného prúdu bude táto vrstva stojaceho materiálu skĺznuť vzhľadom na hornú vrstvu triesok a odíde, čím sa stane základom hrudky hromadenia triesok. Následne sa na ňom vytvorí druhá vrstva hysterézneho rezného materiálu, ktorý sa priebežne hromadí a vytvára uzlíky triesky.
2. Charakteristiky a ich vplyv na rezné spracovanie
1) Tvrdosť je 1.5-2.0 krát vyššia ako tvrdosť materiálu obrobku a môže nahradiť prednú reznú plochu na rezanie. Má funkciu ochrany reznej hrany a zníženia opotrebenia prednej reznej plochy. Keď však úlomky odpadávajú, pretekajú cez kontaktnú oblasť medzi nástrojom a obrobkom, čo spôsobuje opotrebovanie zadnej reznej plochy nástroja.
2) Po vytvorení nánosov triesky sa výrazne zväčší pracovný uhol čela nástroja, čo zohráva pozitívnu úlohu pri znižovaní deformácie triesky a reznej sily.
3) V dôsledku nahromadenia triesok vyčnievajúcich za reznú hranu sa skutočná hĺbka rezu zvyšuje, čo ovplyvňuje rozmerovú presnosť obrobku.
4) Hromadenie nečistôt môže spôsobiť "oranie" na povrchu obrobku, čo ovplyvňuje drsnosť povrchu obrobku.
5) Úlomky nahromadených nečistôt sa môžu prilepiť alebo zapustiť do povrchu obrobku, čo spôsobí tvrdé miesta a ovplyvní kvalitu opracovaného povrchu obrobku.
Z vyššie uvedenej analýzy je zrejmé, že hromadenie triesok je nepriaznivé pre rezanie, najmä pre presné obrábanie.
3. Kontrolné opatrenia
Aby sa predišlo vytváraniu usadenín triesok, môžu sa prijať nasledujúce opatrenia, aby sa zabránilo spájaniu alebo deformačnému spevneniu medzi materiálom substrátu triesky a prednou reznou plochou.
1) Znížte drsnosť povrchu prednej čepele.
2) Zväčšite predný uhol nástroja.
3) Znížte hrúbku rezu.
4) Používajte nízkorýchlostné rezanie alebo vysokorýchlostné rezanie, aby ste sa vyhli rezným rýchlostiam, ktoré sú náchylné na hromadenie triesok.
5) Správne tepelne spracujte materiál obrobku, aby ste zvýšili jeho tvrdosť a znížili plasticitu.
6) Používajte rezné kvapaliny s dobrými antiadhéznymi vlastnosťami (ako sú rezné kvapaliny pre extrémne tlaky obsahujúce síru a chlór).