Come risolvere radicalmente i danni agli utensili, l'usura e la rottura della lama

1, La manifestazione di danni allo strumento
1) Micro collasso all'avanguardia
Quando la struttura del materiale, la durezza e il margine del pezzo non sono uniformi, l'angolo anteriore è troppo ampio, con conseguente scarsa resistenza del tagliente, rigidità insufficiente del sistema di processo che causa vibrazioni o taglio intermittente e scarsa qualità di rettifica, il tagliente è soggetto a microcollasso, cioè piccolo collasso, tacca o scrostatura nella zona del bordo. Dopo che si è verificata questa situazione, l'utensile perderà parte della capacità di taglio ma potrà comunque continuare a funzionare. Durante l'ulteriore taglio, la parte danneggiata dell'area tagliente potrebbe espandersi rapidamente, provocando danni maggiori.
2) Rottura del tagliente o della punta
Questo tipo di danno si verifica spesso in condizioni di taglio più severe rispetto alla microscheggiatura sul tagliente o all'ulteriore sviluppo della microscheggiatura. La dimensione e l'ampiezza della frattura sono maggiori di quelle delle microfratture, facendo sì che l'utensile perda completamente la sua capacità di taglio e debba interrompere il lavoro. La situazione in cui la punta della lama si rompe viene spesso definita caduta dalla punta.
3) Rottura della lama o dell'utensile
Quando le condizioni di taglio sono estremamente dure, la quantità di taglio è eccessiva, è presente un carico d'urto e sono presenti microfessurazioni nella lama o nel materiale dell'utensile. A causa dello stress residuo nella lama causato dalla saldatura e dalla molatura, combinato con un utilizzo imprudente, potrebbe causare la rottura della lama o dell'utensile. Dopo che si è verificato questo tipo di danno, l'utensile non può più essere utilizzato e viene quindi rottamato.
4) Sbucciatura della superficie della lama
Per i materiali con elevata fragilità, come leghe dure con alto contenuto di TiC, ceramica, PCBN, ecc., a causa di difetti o potenziali crepe nella struttura superficiale, o stress residuo nella superficie dovuto a saldatura e molatura, è probabile che si verifichi un distacco della superficie. si verificano 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, mentre la lama potrebbe staccarsi sulla superficie della lama posteriore. Il materiale da sbucciare è sotto forma di scaglie, con un'ampia superficie da sbucciare. Esiste un'elevata possibilità di distacco degli utensili da taglio rivestiti. Dopo una leggera pelatura della lama, può ancora continuare a funzionare, ma dopo una pelatura grave perderà la 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 aree di taglio. Quando le leghe dure lavorano ad alta temperatura e sotto stress di compressione triassiale, può verificarsi anche un flusso plastico superficiale e persino causare la deformazione plastica del tagliente o della punta dell'utensile, con conseguente collasso. Il collasso si verifica generalmente durante il taglio di grandi quantità di materiale e la lavorazione di materiali duri. Il modulo elastico della lega dura a base TiC è inferiore a quello della lega dura a base WC, quindi la prima ha una resistenza accelerata alla deformazione plastica o alla rottura rapida. PCD e PCBN generalmente non presentano deformazioni plastiche.
6) Rottura a caldo delle lame
Quando l'utensile da taglio è sottoposto a carichi meccanici e termici alternati, la superficie della parte tagliente subisce inevitabilmente uno stress termico alternato dovuto alla ripetuta espansione e contrazione termica, che porta all'affaticamento e alla rottura della lama. Ad esempio, quando si utilizza una fresa in lega dura per la fresatura ad alta velocità, i denti della fresa sono costantemente soggetti a impatti periodici e sollecitazioni termiche alternate, con conseguenti crepe a forma di pettine sulla superficie di taglio anteriore. Alcuni utensili da taglio potrebbero non presentare carichi e sollecitazioni alternati evidenti, ma a causa della temperatura incoerente della superficie e degli strati interni, si verificherà anche uno stress termico. Inoltre, ci sono inevitabilmente dei difetti nel materiale dell'utensile da taglio, quindi anche la lama può presentare delle crepe. Dopo la formazione di crepe, a volte l'utensile può continuare a funzionare per un certo periodo di tempo e talvolta le crepe si espandono rapidamente, causando la rottura della lama o il distacco grave della superficie di taglio.
2, Usura dell'utensile
1. In base ai motivi dell'usura, può essere suddiviso 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, un fenomeno chiamato danno da levigatura abrasiva. L'usura abrasiva è presente su tutte le superfici, di cui la superficie della lama anteriore è la più pronunciata. Inoltre, l'usura del materiale di canapa può verificarsi a varie velocità di taglio, ma per il taglio a bassa velocità, a causa della temperatura di taglio inferiore, l'usura causata da altri motivi non è significativa, quindi l'usura abrasiva è la causa principale. Minore è la durezza dell'utensile da taglio, più grave sarà il danno abrasivo.
2) Usura da saldatura a freddo
Durante il taglio, si verifica una pressione significativa e un forte attrito tra il pezzo in lavorazione, il taglio e le superfici di taglio anteriore e posteriore, con conseguente saldatura a freddo. A causa del movimento relativo tra le coppie di attrito, la saldatura a freddo causerà la rottura e verrà trascinata da un lato, con conseguente usura della saldatura a freddo. L'usura dovuta alla saldatura a freddo è generalmente più grave a velocità di taglio moderate. Secondo gli esperimenti, i metalli fragili hanno una resistenza maggiore alla saldatura a freddo rispetto ai metalli plastici; I metalli multifase sono più piccoli dei metalli unidirezionali; I composti metallici hanno una minore tendenza alla saldatura a freddo rispetto ai materiali elementari; La tendenza degli elementi del gruppo B a saldarsi a freddo con il ferro nella tavola periodica degli elementi chimici è piccola. La saldatura a freddo è più severa durante il taglio a bassa velocità di acciaio rapido e leghe dure.
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 tra loro allo stato solido, modificando la composizione e la struttura dell'utensile, rendendo la superficie dell'utensile fragile e aggravando usura degli utensili. Il fenomeno della diffusione sostiene sempre che gli oggetti con gradienti di profondità elevati continuano a diffondere verso oggetti con gradienti di profondità bassi. Ad esempio, il cobalto nelle leghe dure si diffonde rapidamente in trucioli e pezzi in lavorazione a 800 gradi, mentre il WC si decompone in tungsteno e carbonio e si diffonde nell'acciaio; Quando gli utensili da taglio PCD vengono utilizzati per tagliare materiali in acciaio e ferro, quando la temperatura di taglio è superiore a 800 gradi, gli atomi di carbonio nel PCD si trasferiranno sulla superficie del pezzo con grande forza di diffusione per formare nuove leghe e la superficie dell'utensile sarà grafitizzato. Il cobalto e il tungsteno si diffondono più gravemente, mentre il titanio, il tantalio e il niobio hanno capacità antidiffusione più forti. Pertanto, le leghe dure di tipo YT hanno una buona resistenza all'usura. Quando si taglia ceramica e PCBN, l'usura per diffusione non è significativa a temperature fino a 1000 gradi -1300 gradi. A causa dello stesso materiale, pezzi, trucioli e utensili da taglio generano potenziale termoelettrico nell'area di contatto durante il taglio, che favorisce la diffusione e accelera l'usura dell'utensile. 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 e produce ossidi più teneri, che vengono sfregati dai trucioli e formano un'usura chiamata usura da ossidazione. Ad esempio, nell'intervallo di temperatura compreso tra 700 e 800 gradi, l'ossigeno nel gas reagisce con cobalto, carburi, carburo di titanio, ecc. nelle leghe dure per formare ossidi più morbidi; Il PCBN subisce una reazione chimica con il vapore acqueo a 1000 gradi.
2. Secondo la forma di usura, può essere suddivisa in:
1) Danni alla superficie della lama anteriore
Quando si tagliano materiali plastici ad alta velocità, l'area vicino alla forza di taglio sul tagliente anteriore si usura formando cavità a mezzaluna sotto l'azione dei trucioli, fenomeno noto anche come 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 depressione a mezzaluna aumenta ulteriormente, la resistenza del tagliente viene notevolmente indebolita, il che potrebbe causare la rottura e il danneggiamento del tagliente. Quando si tagliano materiali fragili o materiali plastici con velocità di taglio inferiori e spessori di taglio più sottili, generalmente non si verifica usura a mezzaluna.
2) Usura della punta del coltello
L'usura della punta dell'utensile si riferisce all'usura sulla faccia posteriore dell'arco della punta dell'utensile e sulla faccia posteriore secondaria adiacente, che 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 questo punto, il tasso di usura è più rapido di quello della superficie di taglio posteriore. A volte, sulla superficie di taglio posteriore secondaria si formano una serie di piccole scanalature con una spaziatura pari alla velocità di avanzamento, fenomeno chiamato usura della scanalatura. Sono causati principalmente dallo strato indurito e dai motivi di taglio sulla superficie lavorata. Quando si tagliano materiali difficili da tagliare con un'elevata tendenza all'incrudimento, è molto probabile che si verifichi l'usura della scanalatura. L'usura della punta dell'utensile ha il maggiore impatto sulla rugosità superficiale e sulla precisione di lavorazione del pezzo.
3) Usura lama posteriore
Quando si tagliano materiali plastici con un grande spessore di taglio, a causa della presenza di depositi di trucioli, la faccia posteriore dell'utensile potrebbe non entrare in contatto con il pezzo da lavorare. Inoltre, la superficie di taglio posteriore solitamente entra in contatto con il pezzo in lavorazione, formando una fascia di usura con un angolo posteriore di 0 sulla superficie di taglio posteriore. Generalmente, a metà della lunghezza di lavoro del tagliente, l'usura sulla faccia posteriore è relativamente uniforme, quindi il grado di usura sulla faccia posteriore può essere misurato dalla larghezza della fascia di usura VB sulla faccia posteriore del tagliente. all'avanguardia in quella sezione. Dato che vari tipi di utensili da taglio sono quasi sempre soggetti a usura della superficie posteriore in diverse condizioni di taglio, soprattutto quando si tagliano materiali fragili o materiali plastici con spessori di taglio inferiori, l'usura dell'utensile è principalmente dovuta all'usura della superficie posteriore. Inoltre, la misurazione della larghezza della fascia di usura VB è relativamente semplice, per cui VB viene solitamente utilizzato per rappresentare 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 della lavorazione e la qualità della superficie.
3 metodi per prevenire danni allo strumento
1) Selezionare ragionevolmente i tipi e i gradi dei materiali degli utensili in base alle caratteristiche dei materiali e delle parti lavorati. Premesso di avere un certo grado di durezza e resistenza all'usura, è necessario garantire che il materiale dell'utensile abbia la necessaria tenacità;
2) Selezionare ragionevolmente i parametri geometrici dell'utensile da taglio. Regolando gli angoli anteriore e posteriore, gli angoli di deviazione principale e ausiliaria, gli angoli di inclinazione della lama e altri angoli;
Assicurarsi che il tagliente e la punta abbiano una buona resistenza. La rettifica di smussi negativi sul tagliente è una misura efficace per prevenire la rottura dell'utensile;
3) Garantire la qualità della saldatura e della molatura ed evitare vari difetti causati da scarsa saldatura e molatura. Gli utensili da taglio 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, al fine di prevenire danni all'utensile;
5) Garantire che il sistema di processo abbia il più possibile una buona rigidità e ridurre le vibrazioni;
6) Adottare il metodo operativo corretto e cercare di ridurre al minimo la capacità dell'utensile di resistere a cambiamenti improvvisi di carico.
3, Le cause e le contromisure della rottura dell'utensile
1) Selezione impropria del grado e delle specifiche della lama, ad esempio lo spessore della lama è troppo sottile o la selezione di un grado troppo duro o troppo fragile durante la lavorazione di sgrossatura.
Contromisura: aumentare lo spessore della lama o installare la lama verticalmente e scegliere un marchio con resistenza alla flessione e tenacità più elevate.
2) Selezione impropria dei parametri della geometria dell'utensile (come grandi angoli anteriori e posteriori, ecc.)
Contromisura: i seguenti aspetti possono essere presi in considerazione per riprogettare gli utensili da taglio.
① Ridurre adeguatamente gli angoli anteriore e posteriore.
② Utilizzare un angolo di inclinazione negativo della lama maggiore.
③ Ridurre l'angolo di deflessione principale.
④ Utilizzare smussi negativi o archi di lama più grandi.
⑤ Rettifica del tagliente di transizione per migliorare 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 scanalatura della lama chiusa su tre lati.
② Corretta selezione della saldatura.
③ Evitare l'uso di fiamme ossiacetileniche per riscaldare la saldatura e mantenere l'isolamento dopo la saldatura per eliminare lo stress interno.
④ Cercare di utilizzare il più possibile strutture di bloccaggio meccaniche
4) Un metodo di affilatura della lama non corretto causa stress da molatura e crepe; La vibrazione eccessiva dei denti della fresa PCBN dopo l'affilatura può causare un carico eccessivo sui singoli denti e portare anche alla rottura dell'utensile.
Contromisure:
① Utilizzare una molatura intermittente o una mola diamantata per la molatura.
② Scegli una mola più morbida e tagliala regolarmente per mantenere la mola affilata.
③ Prestare attenzione alla qualità dell'affilatura della lama e controllare rigorosamente la vibrazione dei denti della fresa.
5) La selezione della quantità di taglio non è ragionevole. Se la quantità è eccessiva la macchina utensile potrebbe bloccarsi; Quando si taglia in modo intermittente, la velocità di taglio è troppo elevata, la velocità di avanzamento è troppo elevata e la profondità di taglio è troppo piccola quando il margine del pezzo grezzo non è uniforme; 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.
Contromisura: scegliere una nuova quantità di taglio.
6) Motivi strutturali come superficie inferiore della scanalatura non uniforme o eccessiva estensione della lama negli utensili di bloccaggio meccanico.
Contromisure:
① Tagliare la superficie inferiore della scanalatura del coltello.
② Organizzare in modo ragionevole la posizione degli ugelli del fluido da taglio.
③ Aggiungere una guarnizione in lega dura sotto la lama per il portautensile temprato.
7) Usura eccessiva dell'utensile.
Contromisura: cambiare tempestivamente l'utensile o il tagliente.
8) Un flusso insufficiente di fluido da taglio o un metodo di riempimento errato possono causare il riscaldamento improvviso e la rottura della lama.
Contromisure:
① Aumentare la portata del fluido da taglio.
② Organizzare in modo ragionevole la posizione degli ugelli del fluido da taglio.
③ Utilizzare metodi di raffreddamento efficaci come il raffreddamento a spruzzo per migliorare l'effetto di raffreddamento.
④ Utilizzo del taglio * per ridurre l'impatto sulla lama.
9) Installazione errata degli utensili da taglio, come utensili da taglio installati troppo in alto o troppo in basso; La fresa frontale adotta la fresatura in avanti asimmetrica e altri metodi.
Contromisura: reinstallare gli utensili da taglio.
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 della sporgenza dell'utensile.
③ Ridurre adeguatamente l'angolo posteriore dell'utensile.
④ Adottare altre misure di riduzione delle vibrazioni.
11) Operazione involontaria, come una forza eccessiva quando l'utensile taglia il centro del pezzo; Arrestare il veicolo prima di ritrarre il coltello.
Contromisura: prestare attenzione alle modalità operative.
4, Accumulo di detriti tumorali
1) Causa della formazione
Nella parte vicino al tagliente, all'interno dell'area di contatto del truciolo dell'utensile, a causa dell'elevata pressione verso il basso, il metallo sottostante dei trucioli è incorporato nei picchi e nelle valli microirregolari sulla superficie di taglio anteriore, formando un vero contatto metallo su metallo senza lacune e producendo fenomeni di incollaggio. Questa parte dell'area di contatto del truciolo dell'utensile è chiamata area di incollaggio. Nella zona di incollaggio, un sottile strato di materiale metallico si accumulerà sulla superficie di taglio anteriore in corrispondenza dello strato inferiore dei trucioli e il materiale metallico di questa parte dei trucioli subirà una grave deformazione e rafforzamento ad una temperatura di taglio adeguata. Man mano che i trucioli continuano a fuoriuscire, sotto la forza di spinta del successivo flusso di taglio, questo strato di materiale stagnante scivolerà rispetto allo strato superiore dei trucioli e se ne andrà, diventando il fondamento del grumo di accumulo dei trucioli. Successivamente, sopra di esso si formerà un secondo strato di materiale da taglio ad isteresi, che si accumula continuamente e forma noduli di truciolo.
2) Caratteristiche e impatto sulla lavorazione di taglio
① La durezza è 1,5-2.0 volte superiore a quella del materiale del pezzo e può sostituire la superficie di taglio anteriore per il taglio. Ha la funzione di proteggere il tagliente e ridurre l'usura della superficie tagliente anteriore. Tuttavia, quando i detriti cadono, fluiscono attraverso l'area di contatto tra l'utensile e il pezzo in lavorazione, provocando l'usura della superficie di taglio posteriore dell'utensile.
② Dopo la formazione di depositi di trucioli, l'angolo di spoglia di lavoro dell'utensile aumenta in modo significativo, il che svolge un ruolo positivo nella riduzione della deformazione del truciolo e della forza di taglio.
③ A causa dell'accumulo di trucioli che sporgono oltre il tagliente, la profondità di taglio effettiva aumenta, influenzando la precisione dimensionale del pezzo.
④ L'accumulo di detriti può causare "aratura" sulla superficie del pezzo, influenzando la rugosità superficiale del pezzo. I frammenti di detriti accumulati possono aderire o incorporarsi nella superficie del pezzo, causando punti duri e influenzando la qualità del pezzo lavorato superficie del pezzo.
Dall'analisi precedente si evince che l'accumulo di truciolo è sfavorevole per il taglio, soprattutto per le lavorazioni di precisione.
3) Misure di controllo
Per prevenire la formazione di depositi di trucioli, è possibile adottare le seguenti misure per impedire il rafforzamento dell'adesione o della deformazione tra il materiale del substrato dei trucioli e la superficie di taglio anteriore.
① Ridurre la rugosità della superficie della lama 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 soggette all'accumulo di trucioli.
⑤ Trattare termicamente adeguatamente il materiale del pezzo per aumentarne la durezza e ridurre la plasticità.
⑥ Utilizzare fluidi da taglio con buone proprietà antiadesive (come fluidi da taglio a pressione estrema contenenti zolfo e cloro).