Jedan članak za razumijevanje! Uobičajeni problemi s alatom i protumjere u CNC obradi!

Za obradne centre, rezni alati su potrošni alati koji mogu uzrokovati oštećenja, habanje i strugotine tokom procesa obrade. Ove pojave su neizbježne, ali postoje i kontrolisani razlozi poput nenaučnog i nestandardnog rada, nepravilnog održavanja itd. Samo pronalaženjem osnovnog uzroka možemo bolje riješiti problem.
jedan
Manifestacija oštećenja alata
1) Mikro kolaps vrhunske ivice
Kada su struktura materijala, tvrdoća i margina radnog komada neujednačeni, prednji ugao je prevelik, što dovodi do niske čvrstoće rezne ivice, nedovoljne krutosti procesnog sistema koji uzrokuje vibracije ili povremeno sečenje i lošeg kvaliteta brušenja, rezna ivica sklon je mikro kolapsu, odnosno malom kolapsu, zarezu ili ljuštenju u području ruba. Nakon što dođe do ove situacije, alat će izgubiti određenu sposobnost rezanja, ali i dalje može nastaviti s radom. Tokom daljeg rezanja, oštećeni dio područja rezne ivice može se brzo proširiti, što dovodi do većih oštećenja.

2) Lomljenje oštrice ili vrha
Ova vrsta oštećenja često se javlja u uslovima rezanja koji su teži od izazivanja mikro-struganja na oštrici ili daljeg razvoja mikro-struganja. Veličina i opseg prijeloma su veći od onih kod mikro fraktura, zbog čega alat potpuno gubi sposobnost rezanja i mora prekinuti rad. Situacija u kojoj se vrh oštrice lomi često se naziva padanjem vrha.
3) Slom oštrice ili alata
Kada su uslovi rezanja izuzetno teški, količina rezanja je prevelika, postoji udarno opterećenje i postoje mikro pukotine u sečivu ili materijalu alata. Zbog preostalog naprezanja u oštrici uzrokovanog zavarivanjem i brušenjem, u kombinaciji s nepažljivim radom, može uzrokovati lomljenje oštrice ili alata. Nakon što dođe do ovog oblika oštećenja, alat se ne može dalje koristiti i stoga se raspada.
4) Piling površine oštrice
Za materijale visoke lomljivosti, kao što su tvrde legure s visokim sadržajem TiC, keramika, PCBN, itd., zbog defekata ili potencijalnih pukotina u površinskoj strukturi, ili zaostalih naprezanja na površini zbog zavarivanja i brušenja, površinsko ljuštenje je sklono nastaju kada proces rezanja nije dovoljno stabilan ili je površina alata izložena naizmjeničnom kontaktnom naprezanju. Na prednjoj površini oštrice može doći do ljuštenja, dok se oštrica može pojaviti na stražnjoj površini oštrice. Materijal za ljuštenje je u obliku pahuljica, sa velikom površinom ljuštenja. Postoji velika mogućnost ljuštenja obloženih reznih alata. Nakon blagog ljuštenja oštrice može nastaviti s radom, ali nakon jakog ljuštenja gubi sposobnost rezanja.
5) Plastična deformacija reznih dijelova
Zbog svoje niske čvrstoće i tvrdoće, alatni čelik i brzorezni čelik mogu biti podvrgnuti plastičnoj deformaciji u svojim područjima rezanja. Kada tvrde legure rade pod visokom temperaturom i troosnim tlačnim naprezanjem, može doći do površinskog plastičnog strujanja, pa čak i uzrokovati plastičnu deformaciju oštrice ili vrha alata, što rezultira kolapsom. Kolaps se generalno dešava pri rezanju velikih količina materijala i obradi tvrdih materijala. Modul elastičnosti čvrste legure na bazi TiC je manji od modula čvrste legure na bazi WC, tako da prva ima ubrzanu otpornost na plastičnu deformaciju ili brzo kvarenje. PCD i PCBN općenito ne pokazuju plastičnu deformaciju.
6) Vruće pucanje oštrica
Kada je rezni alat podvrgnut naizmjeničnim mehaničkim i toplinskim opterećenjima, površina reznog dijela neizbježno doživljava naizmjenična toplinska naprezanja zbog ponovljenog toplinskog širenja i skupljanja, što dovodi do zamora i pucanja oštrice. Na primjer, kada se glodalo od tvrde legure koristi za brzo glodanje, zubi glodala su konstantno izloženi periodičnim udarima i naizmjeničnim termičkim naprezanjima, što dovodi do pukotina u obliku češlja na prednjoj površini rezanja. Neki alati za rezanje možda nemaju očigledna naizmjenična opterećenja i naprezanja, ali zbog nedosljedne temperature površine i unutrašnjih slojeva, također će doći do termičkog naprezanja. Osim toga, neizbježno postoje defekti u materijalu reznog alata, tako da oštrica također može proizvesti pukotine. Nakon stvaranja pukotina, alat ponekad može nastaviti s radom neko vrijeme, a ponekad se pukotine brzo šire, uzrokujući lomljenje oštrice ili ozbiljno ljuštenje površine za sečenje.
dva
Razlozi habanja alata
1) Abrazivno trošenje
U obrađenom materijalu se često nalaze sitne čestice izuzetno velike tvrdoće koje mogu izgrebati žljebove na površini alata, što se naziva oštećenje od abrazivnog brušenja. Abrazivno habanje postoji na svim površinama, pri čemu je najizraženija prednja površina oštrice. Štoviše, habanje materijala od konoplje može nastati pri različitim brzinama rezanja, ali za rezanje pri maloj brzini, zbog niže temperature rezanja, habanje uzrokovano drugim razlozima nije značajno, pa je abrazivno habanje glavni uzrok. Što je manja tvrdoća reznog alata, to je teže oštećenje od abraziva.
2) Hladno zavarivanje
Tokom rezanja, postoji značajan pritisak i snažno trenje između radnog komada, rezanja i prednje i zadnje površine rezanja, što rezultira hladnim zavarivanjem. Zbog relativnog kretanja između frikcionih parova, hladno zavarivanje će uzrokovati lomljenje i odnijeti ga s jedne strane, što rezultira habanjem hladnog zavarivanja. Hladno zavarivanje je općenito veće pri umjerenim brzinama rezanja. Prema eksperimentima, krhki metali imaju veću otpornost na hladno zavarivanje od plastičnih metala; Višefazni metali su manji od jednosmjernih metala; Metalni spojevi imaju manju sklonost ka hladnom zavarivanju u odnosu na elementarne materijale; Sklonost elemenata B grupe ka hladnom zavarivanju gvožđem u periodnom sistemu hemijskih elemenata je mala. Hladno zavarivanje je teže kod brzog rezanja brzoreznog čelika i tvrde legure.
3) Difuzijsko trošenje
Tokom procesa rezanja na visokim temperaturama i kontaktu između radnog komada i alata, hemijski elementi sa obe strane se međusobno difunduju u čvrstom stanju, menjajući sastav i strukturu alata, čineći površinu alata krhkom i pogoršavajući habanje alata. Fenomen difuzije uvijek drži da objekti sa velikim gradijentom dubine nastavljaju da difundiraju prema objektima sa niskim gradijentom dubine.
Na primjer, kobalt u tvrdim legurama brzo difundira u strugotine i obratke na 800 stepeni, dok se WC razlaže na volfram i ugljik i difundira u čelik; Kada se PCD alati za rezanje koriste za rezanje materijala od čelika i gvožđa, kada je temperatura rezanja iznad 800 stepeni, atomi ugljika u PCD će se prenijeti na površinu obratka s velikom snagom difuzije kako bi se formirale nove legure, a površina alata će biti grafitizovan. Kobalt i volfram jače difundiraju, dok titan, tantal i niobijum imaju jače antidifuzijske sposobnosti. Stoga tvrde legure tipa YT imaju dobru otpornost na habanje. Prilikom rezanja keramike i PCBN-a, difuzijsko trošenje nije značajno na temperaturama većim od 1000 stepeni -1300 stepeni. Zbog istog materijala, radni komadi, strugotine i rezni alati će generirati termoelektrični potencijal u području kontakta tokom rezanja, što pospješuje difuziju i ubrzava habanje alata. Ova vrsta difuzijskog trošenja pod djelovanjem termoelektričnog potencijala naziva se "termoelektrično trošenje".
4) Oksidativno trošenje
Kada temperatura poraste, površina alata oksidira i proizvodi mekše okside, koje trljaju strugotine i stvaraju habanje koje se naziva oksidacijsko trošenje. Na primer, u temperaturnom opsegu od 700 do 800 stepeni, kiseonik u gasu reaguje sa kobaltom, karbidima, titanijum karbidom itd. u tvrdim legurama da bi se formirali mekši oksidi; PCBN prolazi kroz hemijsku reakciju sa vodenom parom na 1000 stepeni.

tri
Oblik habanja oštrice
1) Oštećenje površine prednje oštrice
Prilikom rezanja plastičnih materijala velikom brzinom, područje blizu sile rezanja na prednjoj reznoj ivici će se istrošiti u polumjesečaste jame pod djelovanjem strugotina, što je također poznato kao trošenje polumjesečne jame. U ranoj fazi habanja, nagibni ugao alata se povećava, što poboljšava uslove rezanja i pogoduje uvijanju i lomljenju strugotine. Međutim, kada se udubljenje polumjeseca dalje povećava, čvrstoća rezne ivice je znatno oslabljena, što na kraju može uzrokovati lomljenje i oštećenje rezne ivice. Prilikom rezanja krhkih materijala ili plastičnih materijala s nižim brzinama rezanja i tanjim debljinama rezanja, općenito nema trošenja u obliku polumjeseca.
2) Istrošenost vrha noža
Istrošenost vrha alata odnosi se na trošenje stražnje strane luka vrha alata i susjedne sekundarne stražnje strane, što je nastavak habanja stražnje strane alata. Zbog loših uvjeta odvođenja topline i koncentracije naprezanja ovdje, stopa habanja je veća od one na stražnjoj površini rezanja. Ponekad se na sekundarnoj stražnjoj reznoj površini formira niz malih žljebova s ​​razmakom jednakim pomaku, što se naziva trošenje žljebova. Oni su uglavnom uzrokovani stvrdnutim slojem i reznim šarama na obrađenoj površini. Prilikom rezanja materijala teškog za sečenje sa velikom tendencijom ka otvrdnjavanju, postoji velika vjerovatnoća da će doći do trošenja žljebova. Habanje vrha alata ima najveći uticaj na hrapavost površine i preciznost obrade radnog komada.
3) Istrošenost zadnje oštrice
Prilikom rezanja plastičnih materijala velike debljine rezanja, zbog prisutnosti naslaga strugotine, stražnja strana alata možda neće doći u kontakt s radnim komadom. Osim toga, stražnja rezna površina obično dolazi u kontakt sa obratkom, formirajući habajući pojas sa stražnjim uglom od 0 na stražnjoj površini rezanja. Generalno, u sredini radne dužine rezne ivice, habanje na zadnjoj strani je relativno ujednačeno, tako da se stepen istrošenosti na zadnjoj strani može meriti širinom habajuće trake VB na zadnjoj strani oštrica u tom dijelu.
Zbog činjenice da različite vrste reznih alata gotovo uvijek imaju habanje stražnje strane pod različitim uvjetima rezanja, posebno pri rezanju krhkih materijala ili plastičnih materijala sa manjim debljinama rezanja, habanje alata je uglavnom habanje stražnje strane. Štaviše, mjerenje širine habajućeg pojasa VB je relativno jednostavno, pa se VB obično koristi za predstavljanje stepena istrošenosti alata. Što je veći VB, ne samo da će povećati silu rezanja i uzrokovati vibracije rezanja, već će uticati i na habanje luka vrha alata, čime će uticati na točnost obrade i kvalitet površine.

četiri
Metode za sprječavanje oštećenja alata
1) Razumno odabrati vrste i razrede alatnih materijala na osnovu karakteristika obrađenih materijala i delova. Pod pretpostavkom da ima određenu tvrdoću i otpornost na habanje, potrebno je osigurati da materijal alata ima potrebnu žilavost.
2) Razumno odaberite geometrijske parametre reznog alata. Podešavanjem prednjeg i stražnjeg ugla, glavnog i pomoćnog uglova odstupanja, uglova nagiba oštrice i drugih uglova; Uvjerite se da rezna ivica i vrh imaju dobru čvrstoću. Brušenje negativnih ivica na reznoj ivici je efikasna mjera za sprječavanje loma alata.
3) Osigurati kvalitet zavarivanja i brušenja, te izbjeći razne nedostatke uzrokovane lošim zavarivanjem i brušenjem. Alati za rezanje koji se koriste u ključnim procesima trebaju biti brušeni kako bi se poboljšao kvalitet površine i provjeriti na pukotine.
4) Razumno odaberite količinu rezanja kako biste izbjegli pretjeranu silu rezanja i visoku temperaturu rezanja, kako biste spriječili oštećenje alata.
5) Pokušajte osigurati da procesni sistem ima dobru krutost i smanjite vibracije što je više moguće.
6) Koristite ispravan način rada i pokušajte da minimizirate sposobnost alata da izdrži nagle promjene opterećenja.
pet
Uzroci i protumjere loma alata
1. Nepravilan odabir marke i specifikacija sečiva, kao što je pretanka debljina oštrice ili odabir marke koja je previše tvrda ili previše lomljiva tokom grube obrade.
Protumjera: Povećajte debljinu oštrice ili postavite oštricu okomito i odaberite marku s većom čvrstoćom i žilavošću na savijanje.
2. Nepravilan odabir parametara geometrije alata (kao što su veliki prednji i zadnji uglovi, itd.).
Protivmjere:
Možete započeti redizajn alata za rezanje sa sljedećih aspekata.
1) Smanjite prednje i zadnje uglove na odgovarajući način.
2) Koristite veći negativni ugao nagiba noža.
3) Smanjite glavni ugao otklona.
4) Koristite veće negativne kosine ili lukove oštrice.
5) Brušenje prelazne oštrice kako bi se poboljšao vrh alata.
3. Proces zavarivanja oštrice je pogrešan, što uzrokuje preveliko naprezanje zavarivanja ili pukotine pri zavarivanju.
Protivmjere:
1) Izbjegavajte korištenje trostrane zatvorene strukture žljebova oštrice.
2) Ispravan izbor lema.
3) Izbjegavajte korištenje oksiacetilenskog plamena za zagrijavanje zavarivanja i održavajte izolaciju nakon zavarivanja kako biste eliminirali unutrašnje naprezanje.
4) Pokušajte koristiti mehaničke stezne strukture što je više moguće
4. Nepravilne metode brušenja mogu uzrokovati naprezanje brušenja i pukotine; Prekomjerne vibracije PCBN zubaca glodala nakon brušenja mogu uzrokovati preveliko opterećenje pojedinih zuba i dovesti do loma alata.
Protivmjere:
1) Za brušenje koristite povremeno brušenje ili dijamantski brusni točak.
2) Odaberite mekši brusni točak i redovno šišajte kako bi točak bio oštar.
3) Obratite pažnju na kvalitet brušenja oštrice i strogo kontrolišite vibracije zuba glodala.
5. Odabir količine rezanja je nerazuman. Ako je količina prevelika, alatna mašina se može zaglaviti; Prilikom isprekidanog rezanja, brzina rezanja je prevelika, brzina pomaka je prevelika, a dubina rezanja premala kada je prazna količina neujednačena; Prilikom rezanja materijala s velikom tendencijom kaljenja, kao što je čelik s visokim sadržajem mangana, brzina pomaka je premala.
Protumjera: Odaberite novu količinu rezanja.
6. Strukturni razlozi kao što su neravna donja površina žlijeba ili prekomjerno proširenje oštrice za mehaničke rezne alate sa steznim tipom.
Protivmjere:
1) Odrežite donju površinu utora noža.
2) Razumno uredite položaj mlaznica tečnosti za rezanje.
3) Dodajte brtvu od tvrde legure ispod oštrice za kaljeni držač alata.
7. Prekomjerno trošenje alata.
Protumjera: Blagovremeno promijenite alat ili oštricu.
Nedovoljan protok tekućine za rezanje ili nepravilan način punjenja mogu uzrokovati iznenadno zagrijavanje i pucanje oštrice.
Protivmjere:
1) Povećajte protok tekućine za rezanje.
2) Razumno uredite položaj mlaznica tečnosti za rezanje.
3) Koristite efikasne metode hlađenja kao što je hlađenje sprejom da biste poboljšali efekat hlađenja.
4) Korištenje * sečenja za smanjenje udara na oštricu.
9. Nepravilna instalacija reznih alata, kao što su rezni alati postavljeni previsoko ili prenisko; Glodalo za krajnje površine usvaja asimetrično glodanje naprijed i druge metode.
Protumjera: Ponovo instalirajte alate za rezanje.
10. Krutost procesnog sistema je suviše slaba, što uzrokuje prevelike vibracije rezanja.
Protivmjere:
1) Povećajte pomoćnu podršku obratka i poboljšajte krutost stezanja radnog predmeta.
2) Smanjite dužinu prepusta alata.
3) Smanjite zadnji ugao alata na odgovarajući način.
4) Usvojite druge mjere smanjenja vibracija.
11. Nepravilan rad, kao što je prekomjerna sila kada alat prosiječe sredinu radnog komada; Zaustavite vozilo prije uvlačenja noža.
Protumjera: Obratite pažnju na metode rada.
šest
Uzroci, karakteristike i mjere kontrole tumora nakupljanja debrisa
1. Uzrok nastanka
U dijelu blizu ruba rezanja, unutar područja kontakta strugotine alata, zbog visokog pritiska prema dolje, osnovni metal strugotine je ugrađen u mikro neravne vrhove i udubine na prednjoj površini rezanja, formirajući pravi kontakt metala s metalom. bez praznina i stvarajući fenomen vezivanja. Ovaj dio kontaktne površine strugotine alata naziva se područje vezivanja. U zoni vezivanja, tanak sloj metalnog materijala će se akumulirati na prednjoj površini rezanja na donjem sloju strugotine, a metalni materijal ovog dela strugotine podleže ozbiljnoj deformaciji i ojačanju na odgovarajućoj temperaturi rezanja. Kako strugotine nastavljaju da istječu, pod silom guranja narednog toka rezanja, ovaj sloj ustajalog materijala će skliznuti u odnosu na gornji sloj strugotine i otići, postajući temelj nakupine strugotine. Nakon toga, na vrhu će se formirati drugi sloj histereznog materijala za rezanje, koji se kontinuirano akumulira i formira nodule strugotine.
2. Karakteristike i njihov uticaj na obradu rezanja
1) Tvrdoća je 1.5-2.0 puta veća od tvrdoće materijala radnog komada i može zamijeniti prednju reznu površinu za rezanje. Ima funkciju zaštite rezne ivice i smanjenja habanja prednje rezne površine. Međutim, kada otpad otpadne, on teče kroz kontaktno područje između alata i radnog komada, uzrokujući habanje stražnje površine rezanja alata.
2) Nakon formiranja naslaga strugotine, radni kut alata se značajno povećava, što ima pozitivnu ulogu u smanjenju deformacije strugotine i sile rezanja.
3) Zbog nakupljanja strugotine koja strši izvan ruba rezanja, stvarna dubina sečenja se povećava, što utiče na točnost dimenzija radnog komada.
4) Akumulacija krhotina može uzrokovati "oranje" na površini obratka, što utiče na hrapavost površine obratka.
5) Fragmenti nakupljenog krhotina mogu se zalijepiti ili ugraditi u površinu obratka, uzrokujući tvrde mrlje i utjecati na kvalitetu obrađene površine obratka.
Iz gornje analize se vidi da je nakupljanje strugotine nepovoljno za rezanje, posebno za preciznu obradu.
3. Kontrolne mjere
Da bi se spriječilo stvaranje naslaga strugotine, mogu se poduzeti sljedeće mjere kako bi se spriječilo vezivanje ili deformacijsko jačanje između materijala podloge strugotine i prednje površine rezanja.
1) Smanjite hrapavost površine prednje oštrice.
2) Povećajte prednji ugao alata.
3) Smanjite debljinu rezanja.
4) Koristite rezanje malom ili velikom brzinom kako biste izbjegli brzine rezanja koje su sklone nakupljanju strugotine.
5) Pravilno termički obradite materijal obratka kako biste povećali njegovu tvrdoću i smanjili plastičnost.
6) Koristite tečnosti za sečenje sa dobrim svojstvima protiv lepljenja (kao što su tečnosti za sečenje pod ekstremnim pritiskom koje sadrže sumpor i hlor).