Un article per entendre! Problemes comuns d'eines i contramesures en el mecanitzat CNC!

Per als centres de mecanitzat, les eines de tall són eines consumibles que poden causar danys, desgast i estellades durant el procés de mecanitzat. Aquests fenòmens són inevitables, però també hi ha motius controlables, com ara operacions poc científiques i no estàndard, manteniment inadequat, etc. Només trobant la causa arrel podrem resoldre millor el problema.
un
La manifestació del dany de l'eina
1) Micro col·lapse d'avantguarda
Quan l'estructura del material, la duresa i el marge de la peça de treball són desiguals, l'angle frontal és massa gran, el que resulta en una força de tall baixa, una rigidesa insuficient del sistema de procés que provoca vibracions o un tall intermitent i una mala qualitat de mòlta, la vora de tall És propens a un micro col·lapse, és a dir, un petit col·lapse, entalladura o descamació a la zona de la vora. Després d'aquesta situació, l'eina perdrà certa capacitat de tall, però encara pot continuar funcionant. Durant el tall posterior, la part danyada de l'àrea del tall pot expandir-se ràpidament, provocant un dany més gran.

2) Trencament de tall o punta
Aquest tipus de danys sovint es produeixen en condicions de tall més greus que les de provocar microestellaments a la vora de tall o un desenvolupament posterior del microestellament. La mida i el rang de la fractura són més grans que els de les microfractures, fent que l'eina perdi completament la seva capacitat de tall i hagi d'acabar el treball. La situació en què la punta de la fulla es trenca sovint es coneix com a caiguda de la punta.
3) Trencament de fulla o eina
Quan les condicions de tall són extremadament dures, la quantitat de tall és massa gran, hi ha una càrrega d'impacte i hi ha microesquerdes a la fulla o al material de l'eina. A causa de l'estrès residual a la fulla causada per la soldadura i el mòlt, combinat amb un funcionament descuidat, pot provocar que la fulla o l'eina es trenqui. Després que es produeixi aquesta forma de dany, l'eina no es pot continuar utilitzant i, per tant, es desballa.
4) Pelat de la superfície de la fulla
Per a materials amb gran fragilitat, com ara aliatges durs amb alt contingut en TiC, ceràmica, PCBN, etc., a causa de defectes o esquerdes potencials a l'estructura de la superfície, o tensió residual a la superfície a causa de la soldadura i la mòlta, la peladura superficial és propensa a es produeixen quan el procés de tall no és prou estable o la superfície de l'eina està sotmesa a tensions de contacte alternades. Es pot pelar a la superfície de la fulla davantera, mentre que la fulla es pot produir a la superfície posterior de la fulla. El material de pelat és en forma de flocs, amb una gran àrea de pelat. Hi ha una gran possibilitat de pelar les eines de tall recobertes. Després d'una lleugera peladura de la fulla, encara pot continuar funcionant, però després d'una peladura severa, perdrà la capacitat de tall.
5) Deformació plàstica de peces de tall
A causa de la seva baixa resistència i duresa, l'acer per a eines i l'acer d'alta velocitat poden patir deformacions plàstices a les seves zones de tall. Quan els aliatges durs treballen a alta temperatura i tensió de compressió triaxial, també es pot produir un flux de plàstic superficial i fins i tot provocar una deformació plàstica de la vora de tall o la punta de l'eina, donant lloc a un col·lapse. El col·lapse generalment es produeix quan es tallen grans quantitats de material i es processen materials durs. El mòdul elàstic de l'aliatge dur basat en TiC és més petit que el de l'aliatge dur basat en WC, de manera que el primer té una resistència accelerada a la deformació plàstica o a la fallada ràpida. PCD i PCBN generalment no presenten deformació plàstica.
6) Esquerdament calent de les fulles
Quan l'eina de tall està sotmesa a càrregues mecàniques i tèrmiques alternes, la superfície de la peça de tall experimenta inevitablement una tensió tèrmica alterna a causa de l'expansió i contracció tèrmiques repetides, provocant fatiga i esquerdes de la fulla. Per exemple, quan s'utilitza una fresa d'aliatge dur per al fresat d'alta velocitat, les dents de la talla estan constantment sotmeses a impactes periòdics i tensions tèrmiques alternes, donant lloc a esquerdes en forma de pinta a la superfície de tall frontal. És possible que algunes eines de tall no tinguin càrregues i tensions alternes evidents, però a causa de la temperatura inconsistent de la superfície i de les capes interiors, també es produirà estrès tèrmic. A més, inevitablement hi ha defectes en el material de l'eina de tall, de manera que la fulla també pot produir esquerdes. Després de la formació d'esquerdes, de vegades l'eina pot continuar treballant durant un període de temps i, de vegades, les esquerdes s'expandeixen ràpidament, fent que la fulla es trenqui o que la superfície de tall es desprengui severament.
dos
Els motius del desgast de les eines
1) Desgast abrasiu
Sovint hi ha partícules minúscules amb una duresa extremadament alta en el material processat que poden ratllar les ranures a la superfície de l'eina, que s'anomena dany de poliment abrasiu. El desgast abrasiu existeix a totes les superfícies, sent la superfície de la fulla davantera la més pronunciada. A més, el desgast del material de cànem es pot produir a diverses velocitats de tall, però per al tall a baixa velocitat, a causa de la temperatura de tall més baixa, el desgast causat per altres motius no és significatiu, de manera que el desgast abrasiu és la causa principal. Com més baixa sigui la duresa de l'eina de tall, més greu serà el dany abrasiu.
2) Desgast de soldadura en fred
Durant el tall, hi ha una pressió important i una forta fricció entre la peça de treball, el tall i les superfícies de tall davantera i posterior, donant lloc a una soldadura en fred. A causa del moviment relatiu entre els parells de fricció, la soldadura en fred provocarà la ruptura i es deixarà endur per un costat, donant lloc a un desgast de la soldadura en fred. El desgast de la soldadura en fred és generalment més greu a velocitats de tall moderades. Segons els experiments, els metalls trencadissos tenen una resistència més forta a la soldadura en fred que els metalls plàstics; Els metalls multifàsics són més petits que els metalls unidireccionals; Els compostos metàl·lics tenen una menor tendència a la soldadura en fred en comparació amb els materials elementals; La tendència dels elements del grup B a soldar en fred amb ferro a la taula periòdica dels elements químics és petita. La soldadura en fred és més severa durant el tall a baixa velocitat d'acer d'alta velocitat i aliatge dur.
3) Desgast per difusió
Durant el procés de tall a altes temperatures i el contacte entre la peça i l'eina, els elements químics d'ambdós costats es difonen entre si en estat sòlid, canviant la composició i l'estructura de l'eina, fent que la superfície de l'eina sigui fràgil i agreujant. desgast de l'eina. El fenomen de difusió sempre manté que els objectes amb gradients de profunditat elevats continuen difonent-se cap a objectes amb gradients de profunditat baixa.
Per exemple, el cobalt en aliatges durs es difon ràpidament en xips i peces de treball a 800 graus, mentre que el WC es descompon en tungstè i carboni i es difon en acer; Quan s'utilitzen eines de tall PCD per tallar materials d'acer i ferro, quan la temperatura de tall és superior als 800 graus, els àtoms de carboni del PCD es transferiran a la superfície de la peça amb una gran força de difusió per formar nous aliatges i la superfície de l'eina serà grafititzat. El cobalt i el tungstè es difonen més severament, mentre que el titani, el tàntal i el niobi tenen capacitats antidifusió més fortes. Per tant, els aliatges durs de tipus YT tenen una bona resistència al desgast. Quan es tallen ceràmica i PCBN, el desgast per difusió no és significatiu a temperatures tan altes com 1000 graus -1300 graus. A causa del mateix material, les peces de treball, encenalls i eines de tall generaran potencial termoelèctric a la zona de contacte durant el tall, la qual cosa afavoreix la difusió i accelera el desgast de les eines. Aquest tipus de desgast per difusió sota l'acció del potencial termoelèctric s'anomena "desgast termoelèctric".
4) Desgast oxidatiu
Quan la temperatura augmenta, la superfície de l'eina s'oxida i produeix òxids més suaus, que són fregats per les estelles i formen un desgast anomenat desgast per oxidació. Per exemple, en el rang de temperatura de 700 graus a 800 graus, l'oxigen del gas reacciona amb cobalt, carburs, carbur de titani, etc. en aliatges durs per formar òxids més suaus; El PCBN experimenta una reacció química amb vapor d'aigua a 1000 graus.

tres
La forma de desgast de la fulla
1) Danys a la superfície de la fulla davantera
Quan es tallen materials plàstics a gran velocitat, l'àrea propera a la força de tall a la vora de tall davantera es desgastarà en fosses creixents sota l'acció de les estelles, que també es coneix com a desgast de la mitja lluna. A les primeres fases de desgast, l'angle de rasclet de l'eina augmenta, la qual cosa millora les condicions de tall i afavoreix l'enrotllament i el trencament de les estelles. Tanmateix, quan la depressió creixent augmenta encara més, la força de la vora de tall es debilita molt, cosa que, en última instància, pot provocar que la vora de tall es trenqui i es faci malbé. Quan es tallen materials fràgils o materials plàstics amb velocitats de tall més baixes i gruixos de tall més prims, generalment no hi ha desgast de la mitja lluna.
2) Desgast de la punta del ganivet
El desgast de la punta de l'eina es refereix al desgast de la cara posterior de l'arc de la punta de l'eina i de la cara posterior secundària adjacent, que és una continuació del desgast de la cara posterior de l'eina. A causa de les pobres condicions de dissipació de calor i la concentració d'estrès aquí, la taxa de desgast és més ràpida que la de la superfície de tall posterior. De vegades, es formen una sèrie de petites ranures amb un espai igual a la velocitat d'alimentació a la superfície de tall posterior secundària, que s'anomena desgast de la ranura. Són causats principalment per la capa endurida i els patrons de tall a la superfície processada. Quan es tallen materials difícils de tallar amb una alta tendència a l'enduriment, és més probable que es produeixi un desgast de les ranures. El desgast de la punta de l'eina té el major impacte en la rugositat de la superfície i la precisió de mecanitzat de la peça.
3) Desgast de la fulla posterior
Quan es tallen materials plàstics amb un gran gruix de tall, a causa de la presència de dipòsits d'encenalls, és possible que la cara posterior de l'eina no entri en contacte amb la peça de treball. A més, la superfície de tall posterior sol entrar en contacte amb la peça de treball, formant una banda de desgast amb un angle posterior de 0 a la superfície de tall posterior. En general, a la meitat de la longitud de treball de la vora de tall, el desgast de la cara posterior és relativament uniforme, de manera que el grau de desgast de la cara posterior es pot mesurar per l'amplada de la banda de desgast VB a la cara posterior del avantguarda en aquesta secció.
A causa del fet que diversos tipus d'eines de tall gairebé sempre experimenten un desgast de la cara posterior en diferents condicions de tall, especialment quan es tallen materials fràgils o materials plàstics amb gruixos de tall més petits, el desgast de l'eina és principalment el desgast de la cara posterior. A més, la mesura de l'amplada de la banda de desgast VB és relativament senzilla, de manera que normalment s'utilitza VB per representar el grau de desgast de l'eina. Com més gran sigui el VB, no només augmentarà la força de tall i provocarà vibracions de tall, sinó que també afectarà el desgast de l'arc de la punta de l'eina, afectant així la precisió de mecanitzat i la qualitat de la superfície.

quatre
Mètodes per evitar danys a les eines
1) Seleccioneu raonablement els tipus i graus de materials d'eines en funció de les característiques dels materials i peces processades. Partint de la premissa de tenir una certa duresa i resistència al desgast, cal assegurar-se que el material de l'eina tingui la duresa necessària.
2) Seleccioneu raonablement els paràmetres geomètrics de l'eina de tall. Ajustant els angles frontal i posterior, els angles de desviació principal i auxiliar, els angles d'inclinació de la fulla i altres angles; Assegureu-vos que el tall i la punta tinguin una bona resistència. El rectificat de xamfrans negatius a la vora de tall és una mesura eficaç per evitar el trencament de l'eina.
3) Assegureu-vos la qualitat de la soldadura i la mòlta, i eviteu diversos defectes causats per una soldadura i mòlta deficients. Les eines de tall utilitzades en els processos clau s'han de rectificar per millorar la qualitat de la superfície i comprovar si hi ha esquerdes.
4) Trieu raonablement la quantitat de tall per evitar una força de tall excessiva i una temperatura de tall elevada, per tal d'evitar danys a les eines.
5) Intenteu assegurar-vos que el sistema de procés tingui una bona rigidesa i reduir la vibració tant com sigui possible.
6) Utilitzeu el mètode d'operació correcte i intenteu minimitzar la capacitat de l'eina per suportar canvis sobtats de càrrega.
cinc
Causes i contramesures del trencament de l'eina
1. Selecció incorrecta de la marca i les especificacions de la fulla, com ara el gruix de la fulla massa prim o la selecció d'una marca massa dura o massa trencadissa durant el mecanitzat en brut.
Contramesura: augmenteu el gruix de la fulla o instal·leu la fulla verticalment i trieu una marca amb major resistència a la flexió i duresa.
2. Selecció incorrecta dels paràmetres de la geometria de l'eina (com ara grans angles davanter i posterior, etc.).
Contramesures:
Podeu començar a redissenyar les eines de tall des dels aspectes següents.
1) Reduïu adequadament les cantonades davantera i posterior.
2) Utilitzeu un angle d'inclinació de la fulla negatiu més gran.
3) Reduïu l'angle de deflexió principal.
4) Utilitzeu xamfers negatius més grans o arcs de fulles.
5) Triturar el tall de transició per millorar la punta de l'eina.
3. El procés de soldadura de la fulla és incorrecte, provocant una tensió de soldadura excessiva o esquerdes de soldadura.
Contramesures:
1) Eviteu utilitzar una estructura de ranura de fulla tancada de tres cares.
2) Selecció correcta de la soldadura.
3) Eviteu utilitzar flames d'oxiacetilè per escalfar la soldadura i mantingueu l'aïllament després de la soldadura per eliminar l'estrès intern.
4) Intenteu utilitzar tant com sigui possible estructures de subjecció mecàniques
4. Els mètodes de mòlta inadequats poden causar estrès de mòlta i esquerdes; La vibració excessiva de les dents de la fresa PCBN després de la mòlta pot provocar una càrrega excessiva en les dents individuals i també provocar el trencament de l'eina.
Contramesures:
1) Utilitzeu la mòlta intermitent o la mola de diamant per a la mòlta.
2) Trieu una mola més suau i retalleu-la regularment per mantenir la mola afilada.
3) Preste atenció a la qualitat de la mòlta de la fulla i controla estrictament la vibració de les dents de la fresa.
5. La selecció de la quantitat de tall no és raonable. Si la quantitat és massa gran, la màquina-eina es pot enganxar; Quan es talla de manera intermitent, la velocitat de tall és massa alta, la velocitat d'alimentació és massa gran i la profunditat de tall és massa petita quan el marge en blanc és desigual; Quan es tallen materials amb una alta tendència a l'enduriment, com ara l'acer amb alt manganès, la velocitat d'alimentació és massa petita.
Contramesura: trieu una nova quantitat de tall.
6. Motius estructurals com la superfície inferior desigual de la ranura o l'extensió excessiva de la fulla per a eines de tall de tipus subjecció mecànica.
Contramesures:
1) Retalleu la superfície inferior de la ranura del ganivet.
2) Organitzeu raonablement la posició dels broquets del fluid de tall.
3) Afegiu una junta d'aliatge dur sota la fulla per al suport d'eines endurit.
7. Desgast excessiu de l'eina.
Contramesura: canvieu l'eina o el tall de manera oportuna.
Un flux de fluid de tall insuficient o un mètode d'ompliment incorrecte poden provocar un escalfament sobtat i esquerdes de la fulla.
Contramesures:
1) Augmentar el cabal del fluid de tall.
2) Organitzeu raonablement la posició dels broquets del fluid de tall.
3) Utilitzeu mètodes de refrigeració efectius, com ara el refredament per aerosol per millorar l'efecte de refrigeració.
4) Utilitzar * tall per reduir l'impacte sobre la fulla.
9. Instal·lació incorrecta d'eines de tall, com ara eines de tall instal·lades massa altes o massa baixes; La fresadora de cara final adopta un fresat cap endavant asimètric i altres mètodes.
Contramesura: Torneu a instal·lar les eines de tall.
10. La rigidesa del sistema de procés és massa pobre, provocant una vibració de tall excessiva.
Contramesures:
1) Augmenteu el suport auxiliar de la peça i milloreu la rigidesa de la subjecció de la peça.
2) Reduïu la longitud de volada de l'eina.
3) Reduïu l'angle posterior de l'eina adequadament.
4) Adoptar altres mesures de reducció de vibracions.
11. Funcionament inadequat, com ara una força excessiva quan l'eina talla el centre de la peça; Atureu el vehicle abans de retreure el ganivet.
Contramesura: atenció als mètodes operatius.
sis
Les causes, característiques i mesures de control dels tumors d'acumulació de residus
1. Causa de formació
A la part propera a la vora de tall, dins de l'àrea de contacte de l'encenall de l'eina, a causa de l'alta pressió cap avall, el metall subjacent de les fitxes està incrustat en els pics i valls micro desiguals de la superfície de tall frontal, formant un veritable contacte metall amb metall. sense buits i produint un fenomen d'enllaç. Aquesta part de l'àrea de contacte del xip de l'eina s'anomena àrea d'enllaç. A la zona d'unió, una fina capa de material metàl·lic s'acumularà a la superfície de tall frontal a la capa inferior de les fitxes, i el material metàl·lic d'aquesta part de les fitxes experimenta una deformació severa i s'enforteix a una temperatura de tall adequada. A mesura que les fitxes continuen sortint, sota la força d'empenta del flux de tall posterior, aquesta capa de material estancat relliscarà respecte a la capa superior de les fitxes i marxarà, convertint-se en la base de l'acumulació d'encenalls. Posteriorment, es formarà una segona capa de material de tall d'histèresi a la part superior, que s'acumula contínuament i forma nòduls d'encenall.
2. Característiques i el seu impacte en el processament de tall
1) La duresa és 1.5-2.0 vegades superior a la del material de la peça de treball, i pot substituir la superfície de tall frontal per tallar. Té la funció de protegir la vora de tall i reduir el desgast de la superfície de tall frontal. Tanmateix, quan els residus cauen, flueixen per l'àrea de contacte entre l'eina i la peça de treball, provocant un desgast a la superfície de tall posterior de l'eina.
2) Després de la formació de dipòsits d'encenall, l'angle de treball de l'eina augmenta significativament, la qual cosa té un paper positiu en la reducció de la deformació de l'encenall i la força de tall.
3) A causa de l'acumulació d'encenalls que sobresurten més enllà de la vora de tall, la profunditat de tall real augmenta, afectant la precisió dimensional de la peça de treball.
4) L'acumulació de deixalles pot provocar un "llaurat" a la superfície de la peça de treball, afectant la rugositat de la superfície de la peça.
5) Els fragments de residus acumulats poden adherir-se o incrustar-se a la superfície de la peça de treball, provocant punts durs i afectant la qualitat de la superfície processada de la peça.
A partir de l'anàlisi anterior, es pot veure que l'acumulació d'encenall és desfavorable per al tall, especialment per al mecanitzat de precisió.
3. Mesures de control
Per evitar la formació de dipòsits d'encenall, es poden prendre les mesures següents per evitar l'enfortiment de la unió o la deformació entre el material del substrat d'encenall i la superfície de tall frontal.
1) Reduïu la rugositat de la superfície de la fulla frontal.
2) Augmenteu l'angle frontal de l'eina.
3) Reduir el gruix de tall.
4) Utilitzeu un tall a baixa velocitat o un tall d'alta velocitat per evitar velocitats de tall propenses a l'acumulació d'encenalls.
5) Tractament tèrmic adequat del material de la peça per augmentar la seva duresa i reduir la plasticitat.
6) Utilitzeu fluids de tall amb bones propietats antiadhesives (com fluids de tall a pressió extrema que contenen sofre i clor).