Per i centri di lavoro, l'utensile da taglio è uno strumento consumabile, che causerà rotture, usura e scheggiature durante il processo di lavorazione. Questi fenomeni sono inevitabili, ma esistono anche ragioni controllabili come un funzionamento non scientifico e non standardizzato e una manutenzione impropria. Solo trovando la causa principale possiamo risolvere meglio il problema.
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Sintomi di rottura dell'utensile
(1) Il tagliente è leggermente scheggiato
Quando la struttura, la durezza e il margine 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 dell'affilatura è scarsa. il tagliente tende a scheggiarsi. Cioè, ci sono piccole scheggiature, scheggiature o desquamazione nell'area della lama. Quando ciò accade, l'utensile perderà parte della sua capacità di taglio, ma potrà comunque continuare a funzionare. Man mano che il taglio continua, la parte danneggiata dell'area del bordo potrebbe espandersi rapidamente, causando danni maggiori.
(2) Il tagliente o la punta sono rotti
Questo tipo di danno si verifica spesso in condizioni di taglio più severe di quelle che causano la microscheggiatura del tagliente, o rappresenta l'ulteriore sviluppo della microscheggiatura. La dimensione e la portata della scheggiatura sono maggiori della microscheggiatura, facendo sì che l'utensile perda completamente la sua capacità di taglio e debba terminare il lavoro. La scheggiatura della punta del coltello è spesso chiamata perdita della punta.
(3) La lama o l'utensile sono rotti
Quando le condizioni di taglio sono estremamente dure, 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 alla saldatura e all'affilatura e fattori quali negligenza funzionamento, la lama o l’utensile potrebbero danneggiarsi. Produce rotture. Dopo che si è verificato questo tipo di danno, lo strumento non potrà più essere utilizzato e verrà rottamato.
(4) La superficie della lama si stacca
Per materiali con elevata fragilità, come carburo cementato, ceramica, PCBN, ecc. con alto contenuto di TiC, a causa di difetti o potenziali crepe nella struttura superficiale, o stress residuo nella superficie dovuto a saldatura e molatura, durante il processo di taglio. è facile che si verifichino distacchi superficiali quando la superficie dell'utensile non è sufficientemente stabile o quando è sottoposta a sollecitazioni di contatto alternate. La pelatura può verificarsi sulla superficie del rastrello e il coltello sulla superficie del fianco. Il materiale da sbucciare è traballante e l'area da sbucciare è ampia. Gli utensili rivestiti hanno maggiori probabilità di staccarsi. Dopo che la lama è stata leggermente staccata, può ancora continuare a funzionare, ma dopo un peeling serio perderà la sua capacità di taglio.
(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 tridimensionale, si verificherà anche un flusso plastico superficiale, che potrebbe persino causare la deformazione plastica del tagliente o della punta con conseguente collasso. Il collasso si verifica generalmente quando il volume di taglio è elevato 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) Rottura termica della lama
Quando l'utensile è sottoposto a carichi meccanici e termici alternati, la superficie della parte tagliente genererà inevitabilmente uno stress termico alternato dovuto alle ripetute dilatazioni e contrazioni termiche, che causeranno affaticamento e fessurazione della lama. Ad esempio, quando una fresa in metallo duro esegue una fresatura ad alta velocità, i denti della fresa sono costantemente soggetti a impatti periodici e sollecitazioni termiche alternate, con conseguente formazione di cricche a forma di pettine sulla superficie di spoglia. Sebbene alcuni strumenti non presentino carichi e sollecitazioni alternati evidenti, si verificherà anche stress termico a causa di temperature incoerenti tra la superficie e gli strati interni. Inoltre, ci sono inevitabili difetti nel materiale dell'utensile, quindi anche la lama può sviluppare delle crepe. A volte l'utensile può continuare a funzionare per un certo periodo di tempo dopo che si è formata la fessura e talvolta la fessura si espande rapidamente causando la rottura della lama o il distacco grave della superficie della lama.
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Cause di usura degli utensili
(1) Usura abrasiva
Nel materiale da lavorare sono spesso presenti minuscole particelle con una durezza estremamente elevata, che possono creare solchi sulla superficie dell'utensile. Questa è usura abrasiva. L'usura abrasiva è presente su tutte le superfici ed è più evidente sulla superficie del rastrello. Inoltre, l'usura abrasiva 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 sarà il danno abrasivo.
(2) Usura dovuta alla saldatura a freddo
Durante il taglio, c'è molta pressione e forte attrito tra il pezzo, il taglio e le superfici della lama 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 rimossa da una delle parti, con conseguente 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 sono più resistenti alla saldatura a freddo rispetto ai metalli plastici; i metalli multifase sono meno resistenti alla saldatura a freddo rispetto ai metalli unidirezionali; i composti metallici sono meno inclini alla saldatura a freddo rispetto agli elementi elementari; gli elementi del gruppo B e il ferro nella tavola periodica degli elementi chimici sono meno inclini alla saldatura a freddo. La saldatura a freddo è più grave durante il taglio a bassa velocità di acciaio rapido e carburo cementato.
(3) Usura per diffusione
Durante il processo di taglio ad alte temperature e il contatto tra il pezzo e l'utensile, gli elementi chimici su entrambi i lati si diffondono l'uno nell'altro allo stato solido, modificando la composizione e la struttura dell'utensile, rendendo fragile la superficie dell'utensile, e aggravando l'usura dell'utensile. Il fenomeno della diffusione mantiene sempre la diffusione continua di oggetti con gradiente di profondità elevato verso oggetti con gradiente di profondità basso.
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 gli utensili PCD tagliano acciaio e materiali ferrosi, quando la temperatura di taglio è superiore a 800 gradi. In questo momento, gli atomi di carbonio nel PCD verranno trasferiti sulla superficie del pezzo con grande intensità di diffusione per formare una nuova lega e la superficie dell'utensile verrà essere grafitizzato. Il cobalto e il tungsteno si diffondono più seriamente, mentre il titanio, il tantalio e il niobio hanno forti capacità anti-diffusione. Pertanto, il carburo YT ha una migliore resistenza all'usura. Quando si taglia ceramica e PCBN, l'usura per diffusione non è significativa quando la temperatura raggiunge i 1000 gradi ~1300 gradi. Poiché il pezzo, i trucioli e l'utensile sono costituiti dallo stesso materiale, durante il taglio si genererà un potenziale termoelettrico nell'area di contatto. Questo potenziale termoelettrico favorisce la diffusione e accelera l'usura degli utensili. Questo tipo di usura per diffusione sotto l'azione del potenziale termoelettrico è chiamata "usura termoelettrica".
(4) Usura ossidativa
Quando la temperatura aumenta, la superficie dell'utensile si ossida producendo ossidi più morbidi che vengono sfregati dai trucioli e provocano l'usura, chiamata 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 un ossido morbido; a 1000 gradi, il PCBN reagisce chimicamente con il vapore acqueo.
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Modelli di usura della lama
(1) Danni al volto rastrellati
Quando si tagliano materiali plastici ad alta velocità, le parti sulla superficie della lama vicine alla forza di taglio si usurano assumendo una forma a mezzaluna sotto l'azione dei trucioli, per questo si parla anche di usura a cratere. 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 i crateri aumentano ulteriormente, la resistenza del tagliente viene notevolmente indebolita, il che potrebbe eventualmente causare la rottura e il danneggiamento del tagliente. Caso. Quando si tagliano materiali fragili o si tagliano materiali plastici a velocità di taglio inferiori e spessori di taglio più sottili, generalmente non si verifica usura a cratere.
(2) Usura della punta dell'utensile
L'usura della punta dell'utensile è l'usura sulla superficie del fianco dell'arco della punta dell'utensile e sulla superficie del fianco secondario adiacente. È una continuazione dell'usura sulla superficie del fianco dell'utensile. A causa delle scarse condizioni di dissipazione del calore e dello stress concentrato, il tasso di usura è più veloce di quello della superficie del fianco. A volte sulla superficie del fianco secondario si formano 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 sulla superficie lavorata. L'usura della scanalatura è più probabile che si verifichi quando si tagliano materiali difficili da tagliare con un'elevata tendenza ad incrudirsi. L'usura della punta dell'utensile ha il maggiore impatto sulla rugosità superficiale e sulla precisione di lavorazione del pezzo.
(3) Usura della superficie del fianco
Quando si tagliano materiali plastici con spessori di taglio elevati, la faccia laterale dell'utensile potrebbe non essere in contatto con il pezzo a causa della presenza di tagliente di riporto. Inoltre, la superficie del fianco entra solitamente in contatto con il pezzo, formando una zona di usura sulla superficie del fianco. Generalmente, a metà della lunghezza di lavoro del tagliente, l'usura sul fianco è relativamente uniforme, quindi il grado di usura sul fianco può essere misurato dalla larghezza della banda di usura sul fianco VB di questa sezione del tagliente.
Poiché vari tipi di utensili sono quasi sempre soggetti ad usura sul fianco in diverse condizioni di taglio, specialmente quando si tagliano materiali fragili o si tagliano materiali plastici con uno spessore di taglio ridotto, l'usura dell'utensile è principalmente usura sul fianco e la fascia di usura. La misurazione della larghezza VB è relativamente semplice , quindi VB viene solitamente utilizzato per indicare il grado di usura dell'utensile. Maggiore è il VB, non solo aumenterà la forza di taglio e causerà vibrazioni di taglio, ma influenzerà anche l'usura dell'arco della punta dell'utensile, influenzando così la precisione di lavorazione e la qualità della superficie lavorata.
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Come prevenire la rottura dell'utensile
(1) In base alle caratteristiche dei materiali e delle parti da lavorare, selezionare razionalmente i materiali e le qualità dei vari tipi di utensili da taglio. Presupponendo una certa durezza e resistenza all'usura, il materiale dell'utensile deve avere 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 ausiliario, gli angoli di inclinazione del bordo e altri angoli, si garantisce che il tagliente e la punta dell'utensile abbiano una buona resistenza. La rettifica di uno smusso negativo sul tagliente è una misura efficace per prevenire il collasso dell'utensile.
(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 controllati per eventuali crepe.
(4) Scegliere ragionevolmente la quantità di taglio per evitare una forza di taglio eccessiva e una temperatura di taglio elevata per evitare danni all'utensile.
(5) Cercare di garantire che il sistema di processo abbia una buona rigidità e riduca le vibrazioni.
(6) Adottare metodi operativi corretti e cercare di evitare che l'utensile sopporti carichi improvvisi o meno.
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Cause e contromisure per la scheggiatura degli utensili
(1) Selezione impropria del grado e delle specifiche della lama, ad esempio lo spessore della lama è troppo sottile o viene selezionato un grado troppo duro e troppo fragile durante la lavorazione di sgrossatura.
Contromisure: aumentare lo spessore della lama o installare la lama verticalmente e scegliere un grado con resistenza alla flessione e tenacità più elevate.
(2) Selezione impropria dei parametri geometrici dell'utensile (come angoli anteriori e posteriori troppo grandi, ecc.).
Contromisure: è possibile riprogettare lo strumento dai seguenti aspetti.
1) Ridurre opportunamente gli angoli anteriore e posteriore;
2) Utilizzare un angolo del bordo negativo maggiore;
3) Ridurre l'angolo di deflessione principale;
4) Utilizzare uno smusso negativo o un arco di bordo più grande;
5) Affilare il tagliente di transizione e rinforzare la punta dell'utensile.
(3) Il processo di saldatura della lama non è corretto, causando uno stress di saldatura eccessivo o crepe di saldatura.
Contromisure:
1) Evitare di utilizzare una struttura con fessura della lama chiusa su tre lati;
2) Selezionare correttamente la saldatura;
3) Evitare l'uso della fiamma ossiacetilenica per il riscaldamento e la saldatura e mantenerla calda dopo la saldatura per eliminare lo stress interno;
4) Utilizzare quanto più possibile strutture di bloccaggio meccanico.
(4) Un metodo di affilatura non corretto causerà stress da molatura e crepe da molatura; dopo aver affilato la fresa PCBN, la vibrazione dei denti sarà troppo grande, sovraccaricando i singoli denti, causando anche la rottura del coltello.
Contromisure:
1) Utilizzare la molatura interrotta o la molatura con mola diamantata;
2) Scegliere una mola più morbida e tagliarla frequentemente per mantenerla affilata;
3) Prestare attenzione alla qualità dell'affilatura e controllare rigorosamente la quantità di vibrazioni dei denti della fresa.
(5) La selezione della quantità di taglio non è ragionevole. Se l'importo è troppo grande, la macchina utensile risulterà noiosa; durante il taglio intermittente, la velocità di taglio è troppo elevata, la quantità di alimentazione è troppo grande e il margine vuoto non è uniforme, la profondità di taglio è troppo piccola; taglio ad alto contenuto di manganese Quando si utilizzano materiali con un'elevata tendenza a incrudirsi, come l'acciaio, la quantità di alimentazione è troppo piccola, ecc.
Contromisura: riselezionare la quantità di taglio.
(6) Motivi strutturali come la superficie inferiore irregolare della scanalatura dell'utensile bloccato meccanicamente o la lama che si estende troppo a lungo.
Contromisure:
1) Tagliare la superficie inferiore della scanalatura dell'utensile;
2) Sistemare opportunamente la posizione dell'ugello del fluido da taglio;
3) Il portautensile temprato aggiunge una guarnizione 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 possono causare un surriscaldamento improvviso e la rottura della lama.
Contromisure:
1) Aumentare il flusso del fluido da taglio;
2) Sistemare opportunamente 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) Ridurre l'impatto sulla lama.
(9) L'utensile è installato in modo errato, ad esempio: l'utensile da taglio è installato troppo in alto o troppo in basso; la fresa a candela utilizza la fresatura concorde asimmetrica, ecc.
Contromisura: 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 e migliorare la rigidità del bloccaggio del pezzo;
2) Ridurre la lunghezza di sporgenza dell'utensile;
3) Ridurre opportunamente l'angolo di spoglia dell'utensile;
4) Utilizzare altre misure per l'assorbimento delle vibrazioni.
(11) Operazioni imprudenti, come ad esempio: quando l'utensile taglia al centro del pezzo, l'utensile si muove in modo troppo brusco; l'utensile si ferma prima di ritrarlo.
Contromisure: prestare attenzione al metodo operativo.
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Cause, caratteristiche e misure di controllo del bordo di riporto
(1) Cause di formazione
Nella parte prossima al tagliente, nella zona di contatto tra l'utensile e il truciolo, a causa della forte pressione verso il basso, il metallo sottostante del truciolo viene inglobato nei picchi e avvallamenti microscopicamente irregolari della superficie di spoglia, formando un vero e proprio contatto metallo-metallo senza spazi vuoti e causando incollaggio. , questa parte dell'area di contatto tra il coltello e il truciolo è chiamata area di incollaggio. Nella zona di incollaggio, un sottile strato di materiale metallico si accumulerà sullo strato inferiore del truciolo sulla superficie di spoglia. Il materiale metallico di questa parte del chip ha subito una grave deformazione ed è rinforzato a temperature di taglio adeguate. Man mano che i trucioli continuano a fuoriuscire, sotto la successiva azione di taglio, questo strato di materiale stagnante scivolerà rispetto allo strato superiore dei trucioli e si separerà, diventando la base del tagliente di riporto. Successivamente, sopra di esso si formerà un secondo strato di materiale da taglio accumulato e questo strato di accumulo continuo formerà un tagliente di riporto.
(2) Caratteristiche e impatto sulla lavorazione di taglio
1) La durezza è 1,5~2,0 volte superiore a quella del materiale del pezzo. Può sostituire la faccia del rastrello per il taglio. Ha la funzione di proteggere il tagliente e ridurre l'usura della spoglia. Tuttavia, quando il tagliente di riporto cade, i detriti che fluiscono attraverso l'area di contatto tra l'utensile e il pezzo da lavorare provocano l'usura del fianco dell'utensile;
2) Dopo la formazione del tagliente di riporto, l'angolo di spoglia dell'utensile aumenta significativamente, 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 e influisce sulla precisione dimensionale del pezzo;
4) Il tagliente di riporto causerà "solchi" sulla superficie del pezzo e influenzerà la ruvidità superficiale del pezzo;
5) I frammenti del tagliente di riporto si uniranno o si incastreranno nella 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 è dannoso per la lavorazione di taglio, in particolare per la finitura.
(3) Misure di controllo
La generazione di tagliente di riporto può essere evitata non incollando o deformando il materiale sottostante del truciolo alla superficie di spoglia. Pertanto si possono adottare le seguenti misure.
1) Ridurre la rugosità della superficie del rastrello;
2) Aumentare l'angolo di spoglia 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 possono facilmente formare tagliente di riporto;
5) Trattamento termico adeguato del materiale del pezzo per aumentarne la durezza e ridurne la plasticità;
6) Utilizzare fluidi da taglio con buone proprietà antiadesive (come fluidi da taglio a pressione estrema contenenti zolfo e cloro).
