Was verursacht das Risiko eines unerwarteten Bruchs am Bearbeitungswerkzeug?

Die Leistung des Werkzeugbruchs

1) Hochmoderner Mikrokollaps

Wenn die Materialstruktur, die Härte und das Aufmaß des Werkstücks nicht einheitlich sind, der Frontwinkel zu groß ist, die Schneidkantenstärke gering ist, die Steifigkeit des Bearbeitungssystems nicht ausreicht, um Vibrationen zu erzeugen, oder intermittierendes Schneiden ausgeführt wird. Wenn die Schleifqualität der Schneidkante nicht gut ist, neigt die Schneidkante zum Mikrokollaps, das heißt, der Kantenbereich erscheint klein kollabiert, gekerbt oder abgeschält. In diesem Fall verliert das Werkzeug einen Teil seiner Schneidleistung, arbeitet aber weiter. Beim kontinuierlichen Schneiden kann sich der beschädigte Teil des Klingenbereichs schnell ausdehnen, was zu größeren Schäden führt.

2) Abplatzen der Schneide oder Spitze

Diese Art von Beschädigung wird oft unter Schneidbedingungen erzeugt, die schlimmer sind als der Mikrokollaps der Schneidkante oder die Weiterentwicklung des Mikrokollaps. Die Größe und Reichweite des gebrochenen Werkzeugs sind größer als die des Mikrokollaps, wodurch das Werkzeug die Schneidfähigkeit vollständig verliert und aufhören muss zu arbeiten. Der Fall eines Messerspitzenbruchs wird oft als Spitzenabfall bezeichnet.

3) Gebrochene Klinge oder Werkzeug

Wenn die Schnittbedingungen extrem schlecht sind, die Schnittmenge zu groß ist, es zu einer Stoßbelastung kommt und Mikrorisse im Klingen- oder Werkzeugmaterial auftreten. Beim Schweißen und Schleifen bestehen Restspannungen in der Klinge, und der Betrieb ist nicht vorsichtig, die Klinge oder das Werkzeug können brechen. Nach einer solchen Beschädigung kann das Werkzeug nicht mehr weiter verwendet werden, so dass es verschrottet werden kann.

4) Abblättern der Klingenoberfläche

Bei Materialien mit hoher Sprödigkeit, wie z. B. Hartmetall, Keramik, PCBN mit hohem Tic-Gehalt, löst sich die Oberflächenschicht aufgrund von Defekten oder möglichen Rissen in der Oberflächenstruktur oder Restspannungen in der Oberfläche durch Schweißen und Kantenschleifen leicht ab . Das Abschälen kann auf der Vorderseite erfolgen, und das Messer kann auf der Rückseite auftreten. Das Peelingobjekt ist schuppig und die Peelingfläche ist groß. Die Möglichkeit des Ablösens des Beschichtungswerkzeugs ist hoch. Nachdem die Klinge leicht geschält wurde, kann sie weiterarbeiten, und die Schneidfähigkeit geht nach starkem Schälen verloren.

5) Plastische Verformung der Schneidteile

Aufgrund der geringen Festigkeit und geringen Härte kann es in den Schneidteilen des Stahls und des Schnellarbeitsstahls zu einer plastischen Verformung kommen. Wenn das Hartmetall direkt bei hoher Temperatur und dreifacher Druckspannung arbeitet, tritt auch ein plastischer Oberflächenfluss auf, selbst die plastische Verformungsoberfläche der Schneidkante oder Schneidkante kollabiert. Kollaps tritt normalerweise auf, wenn die Schnittmenge groß ist und hartes Material verarbeitet wird. Der Elastizitätsmodul von Sintercarbid auf TiC-Basis ist kleiner als der von Sintercarbid auf WC-Basis, so dass ersteres eine schnellere plastische Verformungsbeständigkeit oder ein schnelleres Versagen aufweist. Die plastische Verformung von PCD und PCBN tritt nicht auf.

6) Heißer Riss der Klinge

Bei wechselnden mechanischen und thermischen Belastungen des Werkzeugs kommt es durch wiederholte Wärmeausdehnung und -kontraktion zwangsläufig zu thermischen Wechselspannungen an der Oberfläche des Schneidteils, die zu Ermüdungsrissen der Klinge führen. Wenn sich beispielsweise der Hartmetallfräser beim Hochgeschwindigkeitsfräsen befindet, werden die Zähne ständig periodischen Stößen und wechselnden thermischen Belastungen ausgesetzt, und die Kammrisse treten auf der Vorderseite auf. Obwohl einige Werkzeuge keine offensichtliche Wechselbelastung und Wechselbeanspruchung aufweisen, werden aufgrund der ungleichmäßigen Temperatur von Oberfläche und Innenschicht auch thermische Spannungen erzeugt. Darüber hinaus gibt es unvermeidliche Defekte im inneren Teil des Werkzeugmaterials, so dass die Klinge auch Risse erzeugen kann. Manchmal kann das Werkzeug nach der Bildung des Risses noch eine Weile weiterarbeiten, manchmal führt das schnelle Risswachstum dazu, dass die Klinge bricht oder die Klingenoberfläche stark abblättert.

Werkzeug tragen

nach Verschleißgründen kann es unterteilt werden in:

1) Abrieb

Es gibt einige sehr harte Partikel in den verarbeiteten Materialien, die Rillen auf der Oberfläche des Werkzeugs zeichnen können, was Schleifschäden bedeutet. Abrasiver Verschleiß ist auf allen Seiten vorhanden, und die vordere Oberfläche ist am deutlichsten. Aber beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit ist der Verschleiß von Hanf aufgrund der niedrigen Schnitttemperatur nicht offensichtlich, so dass der abrasive Verschleiß der Hauptgrund ist. Je geringer die Härte des anderen Werkzeugs ist, desto schwerwiegender sind die abrasiven Hanfschäden.

2) Kaltschweißverschleiß

Während des Schneidens gibt es einen großen Druck und eine starke Reibung zwischen dem Werkstück, dem Schnitt und der vorderen und hinteren Schneidefläche, so dass es zu Kaltverschweißungen kommt. Aufgrund der relativen Bewegung zwischen Reibungspaaren erzeugt das Kaltschweißen einen Bruch und wird von einer Seite weggenommen, was den Kaltschweißverschleiß verursacht. Der Verschleiß beim Kaltschweißen ist normalerweise bei mittlerer Schnittgeschwindigkeit schwerwiegend. Die Ergebnisse zeigen, dass sprödes Metall eine bessere Kaltschweißbeständigkeit aufweist als Kunststoffmetall; Das Mehrphasenmetall ist kleiner als das Einwegmetall; Die Tendenz der Metallverbindung ist geringer als die des einzelnen Kaltschweißens; Die Kaltschweißneigung von Gruppe B und Eisen im Periodensystem der chemischen Elemente ist gering. Das Kaltschweißen von Schnellarbeitsstahl und Hartmetall ist beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit schwerwiegend.

3) Diffusionsverschleiß

Beim Schneiden und Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug bei hoher Temperatur breiten sich die chemischen Elemente beider Seiten im festen Zustand aus, was die Zusammensetzungsstruktur des Werkzeugs verändert, die Oberfläche des Werkzeugs anfällig macht und den Verschleiß des Werkzeugs verstärkt. Das Diffusionsphänomen sorgt dafür, dass sich das Objekt mit hohem Tiefengradienten immer kontinuierlich auf das Objekt mit niedrigem Tiefengradienten ausbreitet. Beispielsweise breitet sich Kobalt in Hartmetall bei 800 ° C schnell auf Span und Werkstück aus, und WC wird in Wolfram und Kohlenstoff in Stahl zerlegt. Wenn die Schnitttemperatur des PKD-Werkzeugs höher als 800 ℃ ist, werden die Kohlenstoffatome im PKD mit einer großen Diffusionsstärke auf die Werkstückoberfläche übertragen, und die Werkzeugoberfläche wird graphitisiert. Die Diffusion von Kobalt und Wolfram ist schwerwiegend, und der Diffusionswiderstand von Titan, Tantal und Niob ist stark. Daher hat YT-Hartmetall eine gute Verschleißfestigkeit. Wenn die Temperatur von Keramik und PCBN 1000 ℃ -1300 ℃ beträgt, ist der Diffusionsverschleiß nicht signifikant. Aufgrund des gleichen Materials erzeugen Werkstück, Span und Werkzeug beim Schneiden im Kontaktbereich ein thermisches Potential. Dieses thermoelektrische Potential kann die Diffusion fördern und den Werkzeugverschleiß beschleunigen. Diese Art von Diffusionsverschleiß unter Einwirkung von thermoelektrischem Potential wird als „thermoelektrischer Verschleiß“ bezeichnet.

4) Oxidationsverschleiß

Wenn die Temperatur ansteigt, entsteht durch die Oberflächenoxidation des Werkzeugs weiches Oxid, das durch Spanreibung verursacht wird, was als Oxidationsverschleiß bezeichnet wird. Zum Beispiel reagiert Sauerstoff im Gas bei 700 ℃ ~ 800 ℃ mit Kobalt, Karbid und Titankarbid in Hartmetall, um weiche Oxide zu bilden; Die chemische Reaktion von PCBN mit Wasserdampf bei 1000 ℃

Je nach Verschleißform kann es unterteilt werden in:

Frontschaden

Beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit hoher Geschwindigkeit verschleißt die vordere Schneidfläche in der Nähe der Schneidkraft unter der Wirkung des Spanschneidens zu einer sichelförmigen Prothese, daher wird dies auch als sichelförmiger Rillenverschleiß bezeichnet. Im Frühstadium des Verschleißes vergrößert sich der Stirnwinkel des Werkzeugs, was die Schnittbedingungen verbessert und das Kräuseln und Brechen des Spans begünstigt. Wenn jedoch die Halbmondnut weiter vergrößert wird, wird die Schneidkantenfestigkeit stark geschwächt, was schließlich zum Bruch und zur Beschädigung der Schneidkante führen kann. Beim Schneiden von spröden Materialien oder beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit geringerer Schnittgeschwindigkeit und dünnerer Schnittstärke tritt kein sichelförmiger Verschleiß auf.

Verschleiß der Klingenspitze

Der Verschleiß der Spitze ist der Verschleiß an der hinteren Oberfläche des Bogens der Spitze und der angrenzenden Rückseite des Werkzeugs. Es ist die Fortsetzung des Verschleißes auf der hinteren Klingenoberfläche des Werkzeugs. Aufgrund der schlechten Wärmeableitungsbedingungen und der Spannungskonzentration ist die Verschleißgeschwindigkeit schneller als die der hinteren Klingenoberfläche. Manchmal bildet sich eine Reihe von Rillen mit einem Abstand, der dem Vorschubbetrag entspricht, auf der Rückseite der paarigen Schneidflächen, was als Rillenverschleiß bezeichnet wird. Sie werden hauptsächlich durch die gehärtete Schicht und das Schnittmuster der bearbeiteten Oberfläche verursacht. Beim Schneiden von harten Schneidstoffen mit großer Aufhärtungsneigung ist der Rillenverschleiß am wahrscheinlichsten. Der Verschleiß der Werkzeugspitze hat den größten Einfluss auf die Oberflächenrauheit und Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks.

Verschleiß der hinteren Schneidfläche

Beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit großer Schnittdicke darf die Rückseite des Werkzeugs aufgrund von Spanklumpen das Werkstück nicht berühren. Außerdem berührt die Rückseite normalerweise das Werkstück, und ein Verschleißgürtel mit einem hinteren Winkel von 0 wird auf der Rückseite gebildet. Im Allgemeinen ist der Verschleiß der Rückseite in der Mitte der Arbeitslänge der Schneidkante gleichmäßig, so dass der Verschleißgrad der Rückseite durch VB der Breite des Verschleißgürtels der hinteren Schneidkante gemessen werden kann. Da der Verschleiß verschiedener Arten von Werkzeugen fast unter unterschiedlichen Schnittbedingungen auftritt, insbesondere beim Schneiden von spröden Materialien oder beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit geringer Schnittdicke, besteht der Verschleiß des Werkzeugs hauptsächlich aus dem Verschleiß der rückseitigen Oberfläche und der Messung der Breite VB Der Verschleißgürtel ist relativ einfach, daher wird VB normalerweise verwendet, um den Verschleißgrad des Werkzeugs darzustellen. Das größere VB erhöht nicht nur die Schnittkraft, verursacht die Schnittvibration, sondern wirkt sich auch auf den Verschleiß des Bogens der Werkzeugspitze aus, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit und die Oberflächenqualität beeinträchtigt werden.

Methoden zum Verhindern einer Beschädigung des Werkzeugs

1) Entsprechend den Eigenschaften der verarbeiteten Materialien und Teile werden die verschiedenen Typen und Marken der Werkzeugmaterialien sinnvoll ausgewählt. Unter der Prämisse einer gewissen Härte und Verschleißfestigkeit muss die notwendige Zähigkeit des Schneidstoffs gewährleistet sein;

2) Die geometrischen Parameter des Werkzeugs sind sinnvoll gewählt. Durch Einstellen der vorderen und hinteren Winkel, der Haupt- und Sekundärablenkwinkel, des Blattneigungswinkels und anderer Winkel;

Stellen Sie sicher, dass die Schneide und die Schneide eine gute Festigkeit haben. Das Ausschleifen der negativen Fasen an der Schneide ist eine wirksame Maßnahme, um das Herunterfallen des Werkzeugs zu verhindern;

3) Stellen Sie die Qualität des Schweißens und Schleifens sicher und vermeiden Sie Defekte, die durch schlechtes Schweißen und Kantenschleifen verursacht werden. Das im Schlüsselprozess verwendete Werkzeug muss geschliffen werden, um die Oberflächenqualität zu verbessern und auf Risse zu prüfen;

4) Die Schnittmenge sollte angemessen gewählt werden, um eine übermäßige Schnittkraft und eine zu hohe Schnitttemperatur zu vermeiden, um eine Beschädigung des Werkzeugs zu verhindern;

5) Das Prozesssystem ist so steif wie möglich und Vibrationen können reduziert werden;

6) Verwenden Sie die richtige Betriebsmethode, um eine plötzliche Belastung des Werkzeugs zu vermeiden oder zu reduzieren.

Ursache und Gegenmaßnahme für Werkzeugbruch

1) Die Klingenmarke und -spezifikation sind nicht richtig ausgewählt, z. B. die Dicke der Klinge ist zu dünn oder die Marke ist bei grober Bearbeitung zu hart und spröde.

Gegenmaßnahmen:

Die Marke mit hoher Biegefestigkeit und Zähigkeit wird ausgewählt, um die Dicke der Klinge zu erhöhen oder die Klinge vertikal zu installieren.

2) Die Parameter der Werkzeuggeometrie sind nicht richtig gewählt (z. B. zu große vordere und hintere Winkel).

Gegenmaßnahmen:

Das Werkzeug kann unter den folgenden Gesichtspunkten umgestaltet werden.

① Reduzieren Sie die vorderen und hinteren Ecken ordnungsgemäß.

② Der größere negative Schaufelwinkel wird übernommen.

③ Verringern Sie den Hauptablenkwinkel.

④ Größere negative Fasen oder Kantenbögen annehmen.

⑤ Reparieren und schleifen Sie die Übergangsschneide, um die Schneide zu verbessern.

3) Der Schweißprozess der Klinge ist falsch, was zu übermäßiger Schweißspannung oder Schweißrissen führt.

Gegenmaßnahmen:

① Vermeiden Sie die Verwendung einer dreiseitig geschlossenen Klingenrillenstruktur.

② Lot ist richtig ausgewählt.

③ Erhitzen Sie das Schweißen nicht mit einer Acetylen-Sauerstoffflamme und halten Sie es nach dem Schweißen warm, um innere Spannungen zu beseitigen.

④ Verwenden Sie so weit wie möglich eine mechanische Klemmstruktur

4) Die Schleifspannung und Risse werden durch eine unsachgemäße Schleifmethode verursacht; Die Vibration der Zähne nach dem Schleifen des PCBN-Fräsers ist zu groß, was die Belastung einzelner Zähne zu stark macht und auch ein Schlagen des Werkzeugs verursacht.

Gegenmaßnahmen:

① Das Schleifen wird durch intermittierendes Schleifen oder eine Diamantschleifscheibe durchgeführt.

② Es wird eine weiche Schleifscheibe ausgewählt und die Schleifscheibe wird scharf gehalten.

③ Achten Sie auf die Qualität des Schleifens und kontrollieren Sie streng die Vibration und das Schwingen der Fräserzähne.

5) Unangemessene Auswahl der Schnittmenge, z. B. zu viel, die Werkzeugmaschine ist langweilig; Beim intermittierenden Schneiden ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch, der Vorschub zu groß und die Rohlingszugabe ungleichmäßig, die Schnitttiefe zu gering; Beim Schneiden von Materialien mit hoher Härteneigung, wie z. B. Hartmanganstahl, ist der Vorschub zu klein.

Gegenmaßnahmen:

Wählen Sie den Schnittbetrag erneut aus.

6) Die Gründe für die unebene Bodenfläche der Schneidrille oder die lange Erstreckung der Klinge sind die Gründe für das mechanische Spannwerkzeug.

Gegenmaßnahmen:

① Trimmen Sie den Boden der Messernut.

② Die Position der Schneidflüssigkeitsdüse sollte vernünftig angeordnet werden.

③ Die gehärtete Schneidstange fügt eine Hartmetalldichtung unter der Klinge hinzu.

7) Übermäßiger Werkzeugverschleiß.

Gegenmaßnahmen:

Wechseln Sie die Schneide oder ändern Sie die Schneide rechtzeitig.

8) Der Schneidflüssigkeitsfluss ist unzureichend oder die Füllmethode ist falsch, was dazu führt, dass die Klinge heiß platzt und bricht.

Gegenmaßnahmen:

① Erhöhen Sie den Schneidflüssigkeitsfluss.

② Die Position der Schneidflüssigkeitsdüse sollte vernünftig angeordnet werden.

3. Zur Verbesserung der Kühlwirkung werden effektive Kühlverfahren wie Sprühkühlung eingesetzt.

④ Der Schnitt * wird verwendet, um den Aufprall auf die Klinge zu reduzieren.

9) Das Werkzeug ist nicht richtig installiert, z. B.: das Schneidwerkzeug ist zu hoch oder zu niedrig; Der Schaftfräser übernimmt asymmetrisches Fräsen.

Gegenmaßnahmen:

Setzen Sie das Werkzeug wieder ein.

10) Die Steifigkeit des Prozesssystems ist zu gering, was zu starke Vibrationen beim Schneiden verursacht.

Gegenmaßnahmen:

① Erhöhen Sie die Hilfsunterstützung des Werkstücks und verbessern Sie die Klemmsteifigkeit des Werkstücks.

② Reduzieren Sie die Auskraglänge des Werkzeugs.

③ Reduzieren Sie den Rückenwinkel des Werkzeugs ordnungsgemäß.

④ Andere Vibrationsunterdrückungsmaßnahmen müssen ergriffen werden.

11) Unsachgemäße Bedienung, wie z. B.: Werkzeug schneidet von der Mitte des Werkstücks ein, zu starker Eingriff; Stoppen Sie, bevor Sie das Messer zurückgegeben haben.

Gegenmaßnahmen:

Achten Sie auf die Betriebsweise.

4、 Chip-Tumor

1) Entstehungsursachen

Im schneidkantennahen Bereich ist die Kontaktfläche des Schneidspans sehr hoch, so dass das untere Metall des Spans in die mikrounebenen Spitzentäler auf der vorderen Schneidfläche eingebettet ist und einen echten Metallkontakt ohne Spalt und somit bildet Das Bindungsphänomen tritt auf. Dieser Teil des Kontaktbereichs des Messerchips wird als Verbindungsbereich bezeichnet. Im Verbindungsbereich wird eine dünne Schicht aus Metallmaterial auf der vorderen Schnittfläche an der Unterseite des Chips abgeschieden. Die Metallmaterialien dieses Teils des Spans wurden bei der entsprechenden Schnitttemperatur stark verformt und verfestigt. Durch den kontinuierlichen Abfluss von Chips rutscht das stagnierende Material von der oberen Chipschicht ab, die die Grundlage des Chip-Tumors bildet. Dann bildet sich darauf eine zweite Schicht aus stagnierendem Schneidmaterial, die Ablagerungen von Ablagerungen bildet.

2) Eigenschaften und Einfluss auf das Schneiden

① Die Härte ist 1,5-2,0 mal höher als die des Werkstückmaterials, das die vordere Werkzeugoberfläche zum Schneiden ersetzen kann. Es kann die Schneidkante schützen und den Oberflächenverschleiß des vorderen Werkzeugs verringern. Durch den Kontaktbereich des Werkzeugwerkstücks fließender Schmutz verursacht jedoch den Verschleiß der Rückseite des Werkzeugs.

② Der Arbeitswinkel des Werkzeugs nimmt nach der Spanbildung zu, was eine aktive Rolle bei der Reduzierung der Spanverformung und der Schnittkraft spielt.

③ Da die Spanklumpen über die Schneidkante hinausragen, erhöht sich die tatsächliche Schnitttiefe, was sich auf die Maßhaltigkeit des Werkstücks auswirkt.

④ Die Späneablagerung verursacht ein „Pflügen“-Phänomen auf der Oberfläche des Werkstücks, das die Oberflächenrauheit des Werkstücks beeinflusst. ⑤ Die Trümmer des Chip-Tumors binden oder betten sich in die Oberfläche des Werkstücks ein, was zu harten Stellen führt, die die Qualität der bearbeiteten Oberfläche beeinträchtigen.

Aus der vorstehenden Analyse ist ersichtlich, dass ein Tumor, der sich Chips ansammelt, für das Schneiden und Endbearbeiten ungünstig ist.

3) Kontrollmaßnahmen

Die folgenden Maßnahmen können ergriffen werden, um den Chip-Tumor ohne Bindungs- oder Verformungsverstärkung zwischen dem Bodenmaterial und der vorderen Schneidfläche zu vermeiden.

① Reduzieren Sie die Rauheit der vorderen Schneidfläche.

② Erhöhen Sie den vorderen Winkel des Werkzeugs.

③ Reduzieren Sie die Schnittstärke.

④ Das Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit oder das Schneiden mit hoher Geschwindigkeit wird angewendet, um eine Schnittgeschwindigkeit zu vermeiden, die leicht zur Spanbildung führt.

⑤ Die Härte und Plastizität der Werkstückmaterialien werden durch eine geeignete Wärmebehandlung verbessert.

⑥ Es wird eine Schneidflüssigkeit mit guten Antihafteigenschaften (z. B. eine Hochdruck-Schneidflüssigkeit mit Schwefel und Chlor) verwendet.