1. Manifestazioni di danni allo strumento
1) Micro-collasso del tagliente
Quando la struttura, la durezza e la tolleranza del materiale del pezzo non sono uniformi, l'angolo di spoglia è troppo ampio, con conseguente scarsa resistenza del tagliente, il sistema di processo non è sufficientemente rigido da produrre vibrazioni oppure viene eseguito un taglio intermittente e la qualità della rettifica è scarsa , il tagliente è soggetto a micro-collassamenti, ovvero si verificano piccoli collassamenti, intaccature o spellature nell'area di taglio. Quando ciò accade, lo strumento perderà parte della sua capacità di taglio, ma potrà continuare a funzionare. Durante il taglio continuato, la parte danneggiata dell'area di taglio potrebbe espandersi rapidamente, provocando danni maggiori.
2) Collasso del tagliente o della punta dell'utensile
Questo tipo di danno si verifica spesso in condizioni di taglio più severe di quelle che causano il micro-collasso del tagliente, oppure si tratta di un ulteriore sviluppo del micro-collasso. La dimensione e la portata del collasso sono maggiori del micro-collasso, facendo sì che l'utensile perda completamente la sua capacità di taglio e debba smettere di funzionare. Il collasso della punta dell'utensile è spesso chiamato caduta della punta.
3) Rottura della lama o dell'utensile
Quando le condizioni di taglio sono estremamente sfavorevoli, la quantità di taglio è eccessiva, è presente un carico d'urto, sono presenti microfessure nella lama o nel materiale dell'utensile, sono presenti tensioni residue nella lama dovute a saldatura e molatura e fattori quali un utilizzo imprudente potrebbe causare la rottura della lama o dell'utensile. Dopo che si è verificato questo tipo di danno, lo strumento non può più essere utilizzato e viene rottamato.
4) Sbucciatura della superficie della lama
Per materiali molto fragili, come carburo cementato, ceramica, PCBN, ecc. con elevato contenuto di TiC, a causa di difetti o potenziali crepe nella struttura superficiale, o tensioni residue nella superficie dovute a saldatura e molatura, è molto facile da produrre sbucciatura superficiale quando il processo di taglio non è sufficientemente stabile o la superficie dell'utensile è sottoposta a sollecitazioni di contatto alternate. Potrebbero verificarsi sbucciature sulla superficie della lama anteriore e su quella posteriore. Il materiale da sbucciare è traballante e l'area da sbucciare è ampia. Gli strumenti rivestiti hanno maggiori probabilità di sbucciarsi. Dopo una leggera sbucciatura, la lama può continuare a funzionare, ma perderà la sua capacità di taglio dopo una sbucciatura grave.
5) Deformazione plastica delle parti taglienti
A causa della loro bassa resistenza e durezza, l'acciaio per utensili e l'acciaio rapido possono subire deformazioni plastiche nelle parti taglienti. Quando il carburo cementato funziona ad alta temperatura e sotto stress di compressione triassiale, produrrà anche un flusso plastico superficiale e causerà persino la deformazione plastica e il collasso del tagliente o della punta. Il collasso si verifica generalmente quando la quantità di taglio è elevata e vengono lavorati materiali duri. Il modulo elastico del carburo cementato a base di TiC è inferiore a quello del carburo cementato a base di WC, quindi la capacità del primo di resistere alla deformazione plastica viene accelerata o cede rapidamente. PCD e PCBN sostanzialmente non subiscono deformazione plastica.
6) Cracking termico delle pale
Quando l'utensile è sottoposto a carichi meccanici e termici alternati, la superficie della parte tagliente produrrà inevitabilmente uno stress termico alternato dovuto alla ripetuta espansione e contrazione termica, che causerà inevitabilmente affaticamento e fessurazione della lama. Ad esempio, quando una fresa in metallo duro fresa ad alta velocità, i denti sono costantemente sottoposti a urti periodici e sollecitazioni termiche alternate e sulla faccia anteriore si generano cricche a pettine. Sebbene alcuni strumenti non presentino carichi e sollecitazioni alternati evidenti, verrà generato stress termico a causa di temperature incoerenti tra la superficie e gli strati interni. Inoltre, ci sono inevitabili difetti all'interno del materiale dell'utensile, quindi anche la lama potrebbe rompersi. Dopo che si è formata la fessura, a volte l'utensile può continuare a funzionare per un certo periodo di tempo e talvolta la fessura si espande rapidamente, causando la rottura della lama o il distacco grave della superficie della lama.
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2. Usura dell'utensile
1. In base alla causa dell'usura, può essere suddivisa in:
1) Usura abrasiva
Nel materiale lavorato sono spesso presenti minuscole particelle con una durezza estremamente elevata, che possono graffiare le scanalature sulla superficie dell'utensile, causando usura abrasiva. L'usura abrasiva è presente su tutte le superfici e la superficie di taglio anteriore è la più evidente. Inoltre, l'usura della canapa può verificarsi a varie velocità di taglio, ma per il taglio a bassa velocità, a causa della bassa temperatura di taglio, l'usura causata da altri motivi non è evidente, quindi l'usura abrasiva è la ragione principale. Inoltre, minore è la durezza dell'utensile, più grave è l'usura della canapa abrasiva.
2) Usura da saldatura a freddo
Durante il taglio, c'è molta pressione e forte attrito tra il pezzo, il tagliente e le superfici di taglio anteriore e posteriore, quindi si verificherà una saldatura a freddo. A causa del movimento relativo tra le coppie di attrito, la saldatura a freddo causerà crepe e verrà trascinata da un lato, provocando così l'usura della saldatura a freddo. L'usura della saldatura a freddo è generalmente più grave a velocità di taglio medie. Secondo gli esperimenti, i metalli fragili hanno una resistenza alla saldatura a freddo più forte rispetto ai metalli plastici; i metalli multifase sono meno resistenti alla saldatura a freddo rispetto ai metalli unidirezionali; i composti metallici hanno meno tendenza alla saldatura a freddo rispetto alle sostanze singole; e la tendenza alla saldatura a freddo degli elementi del gruppo B e del ferro nella tavola periodica chimica è inferiore. La saldatura a freddo è più seria quando l'acciaio rapido e il carburo cementato vengono tagliati a basse velocità.
3) Usura per diffusione
Durante il taglio ad alta temperatura e il contatto tra il pezzo e l'utensile, gli elementi chimici di entrambe le parti si diffondono tra loro allo stato solido, modificando la struttura compositiva dell'utensile, rendendo fragile la superficie dell'utensile e aggravando l'usura dell'utensile. lo strumento. Il fenomeno della diffusione mantiene sempre la diffusione continua di oggetti con gradienti di profondità elevati verso oggetti con gradienti di profondità bassi. Ad esempio, quando la temperatura del carburo cementato è di 800 gradi, il cobalto in esso contenuto si diffonderà rapidamente nei trucioli e nei pezzi in lavorazione, e il WC si decomporrà in tungsteno e carbonio e si diffonderà nell'acciaio; quando l'utensile PCD taglia acciaio e materiali ferrosi, quando la temperatura di taglio è superiore a 800 gradi, gli atomi di carbonio nel PCD verranno trasferiti sulla superficie del pezzo con una grande intensità di diffusione per formare una nuova lega e la superficie dell'utensile verrà grafitizzato. Il cobalto e il tungsteno si diffondono più seriamente, mentre il titanio, il tantalio e il niobio hanno una forte capacità anti-diffusione. Pertanto, il carburo cementato YT ha una migliore resistenza all'usura. Quando si taglia ceramica e PCBN, quando la temperatura raggiunge i 1000 gradi -1300 gradi, l'usura per diffusione non è significativa. A causa dello stesso materiale, il pezzo, i trucioli e gli utensili genereranno potenziale termoelettrico nell'area di contatto durante il taglio. Questo potenziale termoelettrico ha l'effetto di favorire la diffusione e di accelerare l'usura dell'utensile. Questa usura per diffusione sotto l'azione del potenziale termoelettrico è chiamata "usura termoelettrica".
4) Usura per ossidazione
Quando la temperatura aumenta, la superficie dell'utensile si ossida producendo ossidi più morbidi, che vengono sfregati dai trucioli e si formano per usura ossidativa. Ad esempio, a 700 gradi ~ 800 gradi, l'ossigeno nell'aria reagisce con cobalto, carburo, carburo di titanio, ecc. nel carburo cementato per formare ossidi più morbidi; a 1000 gradi, il PCBN reagisce chimicamente con il vapore acqueo.
2. Secondo la forma dell'usura, può essere suddivisa in:
1) Usura del viso rastrellata
Quando si tagliano materiali plastici ad alta velocità, la parte della superficie della lama vicina alla forza di taglio si usurerà assumendo una forma a mezzaluna sotto l'azione dei trucioli, per questo viene chiamata anche usura a mezzaluna. Nella fase iniziale di usura, l'angolo di spoglia dell'utensile aumenta, il che migliora le condizioni di taglio e favorisce l'arricciamento e la rottura dei trucioli. Tuttavia, quando la mezzaluna aumenta ulteriormente, la resistenza del tagliente viene notevolmente indebolita, il che potrebbe eventualmente causare il collasso e il danneggiamento del tagliente. Quando si tagliano materiali fragili o si tagliano materiali plastici a una velocità di taglio inferiore e con uno spessore di taglio più sottile, generalmente non si verifica l'usura a mezzaluna.
2) Usura della punta dell'utensile
L'usura della punta dell'utensile è l'usura sulla faccia posteriore dell'arco della punta dell'utensile e sulla faccia posteriore secondaria adiacente. È una continuazione dell'usura sulla faccia posteriore dell'utensile. A causa delle scarse condizioni di dissipazione del calore e della concentrazione delle sollecitazioni in questa zona, il tasso di usura è più rapido rispetto alla faccia posteriore. A volte sulla faccia posteriore secondaria si formeranno una serie di piccole scanalature con una spaziatura pari alla quantità di avanzamento, fenomeno chiamato usura della scanalatura. Sono causati principalmente dallo strato indurito e dalle linee di taglio della superficie lavorata. L'usura della scanalatura è più probabile che si verifichi durante il taglio di materiali difficili da tagliare con una forte tendenza a indurirsi. L'usura della punta dell'utensile ha il maggiore impatto sulla rugosità superficiale e sulla precisione di lavorazione del pezzo.
3) Usura della faccia posteriore
Quando si tagliano materiali plastici con un grande spessore di taglio, la faccia posteriore dell'utensile potrebbe non entrare in contatto con il pezzo a causa della presenza di tagliente di riporto. Inoltre, la faccia posteriore solitamente entra in contatto con il pezzo in lavorazione e sulla faccia posteriore si forma una fascia antiusura con un angolo posteriore di 0. Generalmente, a metà della lunghezza di lavoro del tagliente, l'usura della faccia posteriore è relativamente uniforme, quindi il grado di usura della faccia posteriore può essere misurato dalla larghezza VB della fascia di usura della faccia posteriore del tagliente in questa sezione. Poiché tutti i tipi di utensili sono quasi sempre soggetti a usura sul fianco in diverse condizioni di taglio, soprattutto quando si tagliano materiali fragili o si tagliano materiali plastici con uno spessore di taglio inferiore, l'usura dell'utensile è principalmente usura sul fianco e la misurazione della larghezza della banda di usura VB è relativamente semplice, quindi VB viene solitamente utilizzato per indicare il grado di usura dell'utensile. Maggiore è il VB, maggiore è la forza di taglio e provoca vibrazioni di taglio e usura sull'arco della punta dell'utensile, influenzando così la precisione della lavorazione e la qualità della superficie.
2. Metodi per prevenire la rottura dell'utensile
1) In base alle caratteristiche dei materiali e delle parti lavorati, selezionare ragionevolmente i tipi e i gradi dei materiali degli utensili. Con la premessa di avere una certa durezza e resistenza all'usura, è necessario garantire che il materiale dell'utensile abbia la necessaria tenacità;
2) Selezionare in modo ragionevole i parametri geometrici dell'utensile. Regolando gli angoli anteriore e posteriore, gli angoli di deflessione principale e secondario, gli angoli di inclinazione della lama e altri angoli;
Assicurarsi che il tagliente e la punta abbiano una buona resistenza. La rettifica di uno smusso negativo sul tagliente è una misura efficace per prevenire la scheggiatura;
3) Garantire la qualità della saldatura e dell'affilatura ed evitare vari difetti causati da scarsa saldatura e affilatura. Gli strumenti utilizzati nei processi chiave dovrebbero essere rettificati per migliorare la qualità della superficie e verificare la presenza di crepe;
4) Selezionare razionalmente i parametri di taglio per evitare una forza di taglio eccessiva e una temperatura di taglio elevata per prevenire danni all'utensile;
5) Garantire che il sistema di processo abbia una buona rigidità e ridurre il più possibile le vibrazioni;
6) Adottare metodi operativi corretti per ridurre al minimo o ridurre al minimo i carichi improvvisi sull'utensile.
III. Cause e contromisure della scheggiatura degli utensili
1) Selezione impropria della marca e delle specifiche della lama, come spessore della lama troppo sottile o marca troppo dura e fragile utilizzata per lavorazioni grossolane.
Contromisure:
Aumentare lo spessore della lama o installare la lama verticalmente e selezionare una marca con resistenza alla flessione e tenacità più elevate.
2) Selezione impropria dei parametri della geometria dell'utensile (come angoli anteriori e posteriori troppo grandi, ecc.).
Contromisure:
Lo strumento può essere riprogettato dai seguenti aspetti.
① Ridurre opportunamente gli angoli anteriore e posteriore.
② Utilizzare un angolo di inclinazione del bordo negativo maggiore.
③ Ridurre l'angolo di deflessione principale.
④ Utilizzare uno smusso negativo o un arco del bordo più grande.
⑤ Levigare il tagliente di transizione per rafforzare la punta della lama.
3) Il processo di saldatura della lama non è corretto, con conseguente eccessivo stress di saldatura o crepe di saldatura.
Contromisure:
① Evitare di utilizzare una struttura con fessura della lama chiusa su tre lati.
② Selezionare la saldatura corretta.
③ Evitare l'uso della fiamma ossiacetilenica per riscaldare la saldatura e mantenerla calda dopo la saldatura per eliminare lo stress interno.
④ Utilizzare il più possibile una struttura di bloccaggio meccanico
4) Un metodo di rettifica non corretto causa stress da rettifica e crepe da rettifica; l'oscillazione dei denti della fresa PCBN dopo l'affilatura è troppo grande, il che sovraccarica i singoli denti e provoca anche il battito del coltello.
Contromisure:
① Utilizzare la molatura intermittente o la molatura con mola diamantata.
② Utilizzare una mola più morbida e ravvivarla frequentemente per mantenerla affilata.
③ Prestare attenzione alla qualità della rettifica e controllare rigorosamente l'oscillazione dei denti della fresa.
5) Selezione impropria dei parametri di taglio, come una quantità eccessiva, che causerà lo stallo della macchina utensile; durante il taglio intermittente, la velocità di taglio è troppo elevata, la velocità di avanzamento è troppo elevata, il margine del pezzo grezzo non è uniforme e la profondità di taglio è troppo piccola; quando si tagliano materiali con un'elevata tendenza all'incrudimento, come l'acciaio ad alto contenuto di manganese, la velocità di avanzamento è troppo piccola, ecc.
Contromisure:
Riselezionare i parametri di taglio.
6) Motivi strutturali come superficie inferiore irregolare della scanalatura dell'utensile di bloccaggio meccanico o estensione eccessiva della lama.
Contromisure:
① Riparare la superficie inferiore della scanalatura dell'utensile.
② Organizzare in modo ragionevole la posizione dell'ugello del fluido da taglio.
③ La barra degli strumenti temprata aggiunge guarnizioni in carburo sotto la lama.
7) Usura eccessiva dell'utensile.
Contromisure:
Cambiare l'utensile o sostituire il tagliente in tempo.
8) Un flusso insufficiente di fluido da taglio o un metodo di riempimento errato provocano il surriscaldamento improvviso e la rottura della lama.
Contromisure:
① Aumentare il flusso del fluido da taglio.
② Organizzare in modo ragionevole la posizione dell'ugello del fluido da taglio.
③ Utilizzare metodi di raffreddamento efficaci come il raffreddamento a spruzzo per migliorare l'effetto di raffreddamento.
④ Utilizzare * il taglio per ridurre l'impatto sulla lama.
9) Installazione non corretta dell'utensile, come ad esempio: l'utensile di troncatura è installato troppo in alto o troppo in basso; la fresa utilizza una fresatura concorde asimmetrica, ecc.
Contromisure:
Reinstallare lo strumento.
10) La rigidità del sistema di processo è troppo scarsa e provoca vibrazioni di taglio eccessive.
Contromisure:
① Aumentare il supporto ausiliario del pezzo per migliorare la rigidità del bloccaggio del pezzo.
② Ridurre la lunghezza della sporgenza dell'utensile.
③ Ridurre opportunamente l'angolo posteriore dell'utensile.
④ Utilizzare altre misure per eliminare le vibrazioni.
11) Operazione imprudente, come ad esempio: quando l'utensile taglia dal centro del pezzo, l'azione è troppo violenta; l'utensile viene arrestato prima della retrazione.
Contromisure:
Prestare attenzione al metodo operativo.
IV. Bordo costruito
1) Cause di formazione
Nella parte vicino al tagliente, nell'area di contatto utensile-truciolo, a causa della grande pressione verso il basso, il metallo dello strato inferiore del truciolo viene incorporato nei microscopici picchi e avvallamenti irregolari sul tagliente anteriore, formando un gapless vero contatto metallo-metallo e produce un fenomeno di incollaggio. Questa parte dell'area di contatto utensile-chip è chiamata area di incollaggio. Nell'area di incollaggio, un sottile strato di materiale metallico si accumulerà sul tagliente anteriore dello strato inferiore del truciolo. Il materiale metallico di questa parte del chip ha subito una grave deformazione ed è rinforzato ad una temperatura di taglio adeguata. Con la continua fuoriuscita dei trucioli, sotto la spinta del successivo flusso di taglio, questo strato di materiale accumulato scivolerà rispetto allo strato superiore dei trucioli e si allontanerà, diventando la base del tagliente di riporto. Successivamente su di esso si formerà un secondo strato di materiale da taglio accumulato e questo accumulo continuo andrà a formare un tagliente di riporto.
2) Caratteristiche ed influenza sul taglio
① La durezza è 1,5~2,0 volte superiore a quella del materiale del pezzo. Può sostituire la superficie tagliente anteriore per il taglio, il che ha l'effetto di proteggere il tagliente e ridurre l'usura della superficie tagliente anteriore. Tuttavia, quando il tagliente di riporto cade, i frammenti che fluiscono attraverso l'area di contatto utensile-pezzo causeranno l'usura della faccia tagliente posteriore dell'utensile.
② Dopo la formazione del tagliente di riporto, l'angolo frontale di lavoro dell'utensile aumenta in modo significativo, il che gioca un ruolo positivo nel ridurre la deformazione del truciolo e la forza di taglio.
③ Poiché il tagliente di riporto sporge oltre il tagliente, la profondità di taglio effettiva aumenta, influenzando la precisione dimensionale del pezzo.
④ Il tagliente di riporto causerà un fenomeno di "aratura" sulla superficie del pezzo, influenzando la rugosità superficiale del pezzo. ⑤ I frammenti del tagliente di riporto aderiranno o si incastreranno sulla superficie del pezzo per formare punti duri, influenzando la qualità della superficie lavorata del pezzo.
Dall'analisi di cui sopra si può vedere che il tagliente di riporto non è favorevole al taglio, soprattutto per la finitura.
3) Misure di controllo
La formazione di tagliente di riporto può essere evitata evitando che il materiale del fondo del truciolo aderisca o deformi la faccia di taglio anteriore. Oggi è possibile adottare le seguenti misure.
① Ridurre la rugosità del tagliente anteriore.
② Aumentare l'angolo anteriore dell'utensile.
③ Ridurre lo spessore di taglio.
④ Utilizzare il taglio a bassa velocità o il taglio ad alta velocità per evitare velocità di taglio che tendono a formare tagliente di riporto.
⑤ Eseguire un trattamento termico adeguato sul materiale del pezzo per aumentarne la durezza e ridurre la plasticità.
⑥ Utilizzare fluido da taglio con buone prestazioni anti-adesione (come fluido da taglio a pressione estrema contenente zolfo e cloro).
