マッシングツールの予期しない破損のリスクの原因は何ですか？

工具破損の性能

1）最先端のマイクロ崩壊

材料構造、硬度、ワークの許容誤差が均一でない場合、前角が大きすぎる場合、刃先強度が低い場合、プロセスシステムの剛性が不十分で振動が発生しない場合、または断続的な切削が行われる場合。刃先の研削品質が良くない場合、刃先が微小につぶれやすくなります。つまり、刃先部分が小さなつぶれ、切り欠き、はがれになります。この場合、工具は切削能力の一部を失いますが、引き続き機能します。連続切削の過程で、ブレード領域の損傷部分が急速に膨張し、より大きな損傷につながる可能性があります。

2）刃先または先端の欠け

この種の損傷は、多くの場合、刃先の微小崩壊、または微小崩壊のさらなる進展よりも悪い切断条件下で発生します。壊れた工具のサイズと範囲はマイクロ崩壊のそれよりも大きいため、工具は完全に切断能力を失い、動作を停止する必要があります。ナイフの先端が折れる場合は、しばしばチップドロップと呼ばれます。

3）壊れたブレードまたはツール

切削条件が極端に悪い場合、切削量が多すぎたり、衝撃荷重がかかったり、刃や工具の材質にマイクロクラックが発生したりします。ブレードに溶接や研削の残留応力があり、注意しないとブレードや工具が破損する場合があります。このような損傷の後、ツールは継続して使用できなくなるため、廃棄される可能性があります。

4）刃面の剥がれ

超硬合金、セラミック、チック含有量の高いPCBNなどの脆性の高い材料の場合、表面構造の欠陥や潜在的な亀裂、または溶接やエッジグリンディングによる表面の残留応力により、表面層が剥がれやすくなります。 。表面に剥がれ、裏面にナイフが発生する場合があります。剥離物は薄片状で、剥離面積が大きい。コーティング工具が剥がれる可能性が高いです。ブレードを少し剥がした後も動作を継続でき、真剣に剥がすと切断能力が失われます。

5）切削部品の塑性変形

強度や硬度が低いため、鋼や高速度鋼の切削部に塑性変形が発生する場合があります。超硬合金が高温で3方向の圧縮応力で直接作用すると、表面の塑性流動も発生し、刃先または刃先の塑性変形面も崩壊します。崩壊は通常、切削量が多く、硬い材料を加工する場合に発生します。 TiCベースの超硬合金の弾性率はWCベースの超硬合金の弾性率よりも小さいため、前者の方が塑性変形抵抗または破壊が速くなります。 PCDおよびPCBNの塑性変形は発生しません。

6）ブレードのホットクラック

工具に機械的負荷と熱的負荷が交互にかかると、熱膨張と収縮が繰り返されるため、切削部品の表面に必然的に熱応力が交互に発生し、疲労によりブレードに亀裂が生じます。たとえば、超硬フライス盤が高速フライス盤の場合、歯は常に周期的な衝撃と交互の熱応力にさらされ、コームクラックが前面に現れます。一部の工具には明らかな交互荷重と交互応力がありませんが、表面と内層の温度が一定していないため、熱応力も発生します。また、工具材料の内部に不可避な欠陥があるため、ブレードにも亀裂が生じる可能性があります。亀裂が形成された後、ツールがしばらく動作し続ける場合もあれば、急速な亀裂の成長によってブレードが破損したり、ブレードの表面がひどく剥がれたりする場合もあります。

ツール着用

摩耗の理由に応じて、次のように分類できます。

1）アブレシブ摩耗

加工された材料には非常に硬い粒子がいくつかあり、工具の表面に溝を引く可能性があり、これは研磨による研削損傷です。摩耗はすべての側面に存在し、前面が最も明白です。しかし、低速切断の場合、切断温度が低いために麻の摩耗は明らかではないため、摩耗が主な理由です。他のツールの硬度が低いほど、麻の研磨による損傷は深刻になります。

2）冷間溶接摩耗

切断中は、ワークピース、切断、前後のカッター面の間に大きな圧力と強い摩擦があるため、冷間溶接が発生します。摩擦ペア間の相対的な動きのために、冷間溶接は破壊を引き起こし、片側で取り除かれ、冷間溶接の摩耗を引き起こします。冷間溶接の摩耗は通常、中程度の切断速度で深刻です。結果は、脆い金属はプラスチック金属よりも優れた冷間溶接耐性を持っていることを示しています。多相金属は一方向金属よりも小さいです。金属化合物の傾向は、単一の冷間溶接の傾向よりも小さいです。化学元素の周期表におけるB族と鉄の冷間圧接傾向は小さい。高速度鋼と超硬合金の冷間圧接は、低速での切断時に深刻です。

3）拡散摩耗

In the process of cutting and contact between workpiece and tool at high temperature, the chemical elements of both sides spread in solid state, which changed the composition structure of the tool, made the surface of the tool vulnerable and intensified the wear of the tool. The diffusion phenomenon always keeps the object with high depth gradient continuously spreading to the object with low depth gradient. For example, cobalt in cemented carbide will rapidly spread to chip and workpiece at 800 ℃, and WC is decomposed into tungsten and carbon to steel; When the cutting temperature of PCD tool is higher than 800 ℃, the carbon atoms in PCD will transfer to the workpiece surface with a great diffusion strength, and the tool surface will be graphitized. The diffusion of cobalt and tungsten is serious, and the diffusion resistance of titanium, tantalum and niobium is strong. Therefore, YT cemented carbide has good wear resistance. When the temperature of ceramic and PCBN is as high as 1000 ℃ -1300 ℃, diffusion wear is not significant. Because of the same material, the workpiece, chip and tool will generate thermal potential in the contact area during cutting. This thermoelectric potential can promote diffusion and accelerate the wear of the tool. This kind of diffusion wear under the action of thermoelectric potential is called “thermoelectric wear”.

4）酸化摩耗

温度が上昇すると、工具の表面酸化により軟質酸化物が生成されます。これは、酸化摩耗と呼ばれるチップの摩擦によって引き起こされます。たとえば、700℃〜800℃のガス中の酸素は、超硬合金中のコバルト、炭化物、炭化チタンと反応して軟質酸化物を形成します。 PCBNと1000℃での水蒸気との化学反応

着用形態に応じて、次のように分類できます。

前面の損傷

プラスチック材料を高速で切削する場合、切削抵抗に近い前面の切削面が切りくず切削の作用で三日月形義歯に摩耗するため、三日月形溝摩耗とも呼ばれます。摩耗の初期段階では、工具の前角が大きくなり、切削条件が改善され、切りくずのカールや破損が発生しやすくなります。ただし、三日月形の溝をさらに大きくすると、刃先の強度が大幅に低下し、最終的に刃先の破損や損傷を引き起こす可能性があります。脆性材料を切断する場合、または切断速度が遅く、切断厚さが薄いプラスチック材料を切断する場合、三日月形の摩耗は発生しません。

刃先の摩耗

チップの摩耗は、チップの円弧の背面とツールの隣接する裏面の摩耗です。これは、工具の後刃面の摩耗の継続です。熱放散条件と応力集中が悪いため、摩耗速度は後部ブレード表面よりも速くなります。ペアカッター面の裏側に、送り量に等しい間隔の一連の溝が形成されることがあります。これは溝摩耗と呼ばれます。これらは主に、加工面の硬化層と切削パターンが原因です。硬化傾向の大きい硬い切削材料を切削する場合、溝の摩耗が最も起こりやすくなります。工具先端の摩耗は、ワークの表面粗さと加工精度に最も大きな影響を及ぼします。

リアカッター表面の摩耗

切削厚の大きいプラスチック材料を切削する場合、切りくずの塊が存在するため、工具の裏面がワークに接触しない場合があります。また、通常、裏面はワークに接触し、裏面には後角0の摩耗ベルトが形成されます。一般に、刃先の作業長さの中央では、裏面の摩耗が均一であるため、裏面の摩耗度は、後刃の摩耗ベルト幅のVBで測定できます。さまざまな種類の工具の摩耗は、さまざまな切削条件でほとんど発生するため、特に脆性材料を切削したり、切削厚が薄いプラスチック材料を切削したりする場合、工具の摩耗は主に裏面摩耗であり、幅VBの測定値は摩耗ベルトは比較的単純であるため、通常、VBは工具の摩耗度を表すために使用されます。 VBが大きいほど、切削抵抗が大きくなり、切削振動が発生するだけでなく、工具先端の円弧の摩耗にも影響し、加工精度や表面品質に影響を与えます。

ツールの損傷を防ぐ方法

1）加工された材料と部品の特性に応じて、さまざまな種類とブランドの工具材料が合理的に選択されます。一定の硬度と耐摩耗性を前提として、工具材料に必要な靭性を確保する必要があります。

2）ツールの幾何学的パラメータが合理的に選択されている。前部と後部の角度、主と二次のたわみ角度、ブレードの傾斜角度と他の角度を調整することによって;

刃先と刃先の強度が良いことを確認してください。刃先のネガ面取りを研削することは、工具の落下を防ぐ効果的な手段です。

3）溶接と研削の品質を確保し、不十分な溶接とエッジ研削によって引き起こされる欠陥を回避します。キープロセスで使用される工具は、表面品質を改善し、亀裂がないかどうかを確認するために研削する必要があります。

4）切削量は、工具の損傷を防ぐために、過度の切削抵抗や高すぎる切削温度を避けるために合理的に選択する必要があります。

5）プロセスシステムは可能な限り剛性が高く、振動を低減できます。

6）工具の急激な負荷を回避または軽減するために、正しい操作方法を採用してください。

工具破損の原因と対策

1）刃の厚みが薄すぎる、粗加工時にブランドが硬すぎてもろいなど、刃のブランドや仕様が適切に選択されていない。

対策：

ブレードの厚みを増す、またはブレードを垂直に取り付けるために、曲げ強度と靭性が高いブランドが選択されています。

2）ツールジオメトリパラメータが適切に選択されていません（前後の角度が大きすぎるなど）。

対策：

ツールは、次の側面から再設計できます。

①前後の角をきちんと減らします。

②負のブレード角度が大きい方を採用しています。

③主たわみ角を小さくしてください。

④より大きな負の面取りまたはエッジアークを採用します。

⑤トランジションの刃先を補修・研削して刃先を強化します。

3）ブレードの溶接工程が正しくないため、過度の溶接応力や溶接割れが発生します。

対策：

①三方閉刃溝構造の使用は避けてください。

②はんだが正しく選択されています。

③内部応力をなくすため、オキシアセチレン火炎による加熱溶接は避け、溶接後は保温してください。

④可能な限り機械式クランプ構造を使用してください

4）研削応力と亀裂は、不適切な研削方法によって引き起こされます。 PCBNフライスを研削した後の歯の振動が大きすぎるため、個々の歯の負荷が重くなり、工具が鼓動する原因にもなります。

対策：

①研削は間欠研削またはダイヤモンド砥石で行います。

②ソフト砥石を選択し、砥石をシャープに保ちます。

③研削品質に注意し、カッター歯の振動や振れを厳しく管理してください。

5）工作機械が退屈であるなど、不当な切削量の選択。断続的に切削する場合、切削速度が速すぎ、送りが大きすぎ、ブランク代が均一でなく、切削深さが浅すぎます。高マンガン鋼などの硬度の高い材料を切削する場合、送り速度が小さすぎます。

対策：

切削量を再選択してください。

6）切削溝の底面が不均一である、またはブレードが長く伸びている理由は、機械的クランプツールの理由です。

対策：

①ナイフ溝の底を切り取ります。

②切削液ノズルの位置は適度に配置する必要があります。

③硬化したカッターロッドは、ブレードの下に超硬ガスケットを追加します。

7）過度の工具摩耗。

対策：

刃先を変更するか、時間内に刃先を変更します。

8）切削液の流れが不十分であるか、充填方法が正しくないため、ブレードが熱く破裂して亀裂が発生します。

対策：

①切削液の流量を増やします。

②切削液ノズルの位置は適度に配置する必要があります。

3. 冷却効果を高めるために、スプレー冷却などの効果的な冷却方法が使用されます。

④*カットはブレードへの衝撃を軽減するために使用されます。

9）次のようなツールが正しく取り付けられていません。切削工具が高すぎるか低すぎる。エンドミルカッターは非対称フライス盤を採用しています。

対策：

ツールを取り付け直します。

10）プロセスシステムの剛性が低く、切削の振動が大きすぎる。

対策：

①ワークの補助支持を増やし、ワークのクランプ剛性を向上させます。

②工具の張り出し長さを短くしてください。

③工具のバックアングルを適切に下げてください。

④その他の制振対策を講じる。

11）次のような不適切な操作：ワークピースの中央から工具が切り込まれている、動作が強すぎる。ナイフを返す前に停止します。

対策：

操作方法に注意してください。

4、チップ腫瘍

1）形成の原因

刃先に近い部分では、カッターチップの接触面積が非常に大きいため、チップの底部金属がフロントカッター表面の微細な不均一なピークバレーに埋め込まれ、ギャップのない実際の金属接触を形成します。結合現象が発生します。ナイフチップの接触領域のこの部分は、ボンディング領域と呼ばれます。ボンディング領域では、金属材料の薄層がチップの下部の前面切断面に堆積されます。チップのこの部分の金属材料は、適切な切削温度で激しい変形と強化を受けています。チップが継続的に流出すると、停滞した材料がチップの腫瘍の基礎であるチップの上層から滑り落ちます。次に、停滞した切削材料の第2層がその上に形成され、破片の堆積物が形成されます。

2）特性と切削への影響

①硬度は被削材の1.5〜2.0倍で、工具前面を代用して切削することができます。刃先を保護し、フロントツールの表面摩耗を低減します。ただし、工具ワークピースの接触領域を流れる破片は、工具の裏面摩耗を引き起こします。

②切りくず成形後、工具の作用角が大きくなり、切りくず変形や切削抵抗の低減に積極的に働きます。

③切りくずの塊が刃先からはみ出しているため、実際の切削深さが増し、ワークの寸法精度に影響を与えます。

④ The chip deposit will cause “ploughing” phenomenon on the surface of the workpiece, which will affect the surface roughness of the workpiece. ⑤ The debris of the chip tumor will bond or embed into the surface of the workpiece, which will cause hard points, which will affect the quality of the machined surface.

上記の分析から、腫瘍を蓄積するチップは切断および仕上げに不利であることがわかります。

3）管理措置

底部材料と前面切断面との間の結合または変形強化なしにチップ腫瘍を回避するために、以下の対策を講じることができます。

①フロントカッター表面の粗さを減らします。

②工具の前角を大きくします。

③切削厚さを薄くします。

④切りくず成形しやすい切削速度を避けるため、低速切削または高速切削を採用しています。

⑤適切な熱処理により、被削材の硬度と可塑性が向上します。

✧耐接着性に優れた切削液（硫黄や塩素を使用した極圧切削液など）を採用しています。