O que causa riscos de quebra inesperada na ferramenta de usinagem?

O desempenho da quebra de ferramentas

1) Micro colapso de ponta

Quando a estrutura do material, a dureza e a tolerância da peça não são uniformes, o ângulo frontal é muito grande, a resistência da aresta de corte é baixa, a rigidez do sistema de processo é insuficiente para produzir vibração ou o corte intermitente é realizado. Se a qualidade de retificação da aresta de corte não for boa, a aresta de corte é propensa a microcolapso, ou seja, a área da aresta apresenta pequeno colapso, entalhe ou descamação. Nesse caso, a ferramenta perderá parte de sua capacidade de corte, mas continuará funcionando. No processo de corte contínuo, a parte danificada da área da lâmina pode se expandir rapidamente, levando a maiores danos.

2) Lascamento da aresta de corte ou ponta

Este tipo de dano é frequentemente produzido sob condições de corte que são piores do que o microcolapso da aresta de corte ou o desenvolvimento adicional do microcolapso. O tamanho e o alcance da ferramenta quebrada são maiores que o do micro colapso, o que faz com que a ferramenta perca completamente a capacidade de corte e tenha que parar de funcionar. O caso de quebra de ponta de faca é muitas vezes chamado de queda de ponta.

3) Lâmina ou ferramenta quebrada

Quando as condições de corte são extremamente ruins, a quantidade de corte é muito grande, há carga de impacto e há microtrincas na lâmina ou no material da ferramenta. Ao soldar e esmerilhar existir tensão residual na lâmina, e a operação não for cuidadosa, a lâmina ou ferramenta pode quebrar. Após este tipo de dano, a ferramenta não pode ser utilizada continuamente, podendo ser descartada.

4) Superfície da lâmina descascando

Para materiais com alta fragilidade, como metal duro, cerâmica, PCBN com alto teor de tic, a camada superficial é fácil de descascar devido a defeitos ou potenciais rachaduras na estrutura da superfície ou tensão residual na superfície devido à soldagem e esmerilhamento da borda . O descascamento pode ocorrer na superfície frontal e a faca pode ocorrer na parte de trás. O objeto descascado é escamoso e a área descascada é grande. A possibilidade de descascamento da ferramenta de revestimento é alta. Depois que a lâmina é levemente descascada, ela pode continuar a funcionar e a capacidade de corte será perdida após um descascamento sério.

5) Deformação plástica das peças de corte

Devido à baixa resistência e baixa dureza, pode ocorrer deformação plástica nas peças de corte do aço e do aço rápido. Quando o metal duro trabalha diretamente em alta temperatura e tensão de compressão de três vias, o fluxo plástico da superfície também ocorrerá, mesmo a superfície de deformação plástica da aresta de corte ou da aresta de corte entrará em colapso. O colapso geralmente ocorre quando a quantidade de corte é grande e o material duro é processado. O módulo de elasticidade do metal duro à base de TiC é menor que o do metal duro à base de WC, de modo que o primeiro tem uma resistência à deformação plástica ou falha mais rápida. A deformação plástica de PCD e PCBN não ocorrerá.

6) Rachadura quente da lâmina

Quando a ferramenta é submetida a cargas mecânicas e térmicas alternadas, a superfície da peça de corte inevitavelmente produzirá tensão térmica alternada devido à expansão e contração térmica repetidas, o que fará com que a lâmina rache devido à fadiga. Por exemplo, quando a fresa de metal duro está em fresamento de alta velocidade, os dentes estão constantemente sujeitos a impacto periódico e tensão térmica alternada, e as trincas do pente aparecem na face frontal. Embora algumas ferramentas não tenham carga alternada óbvia e tensão alternada, devido à inconsistência da temperatura da superfície e da camada interna, a tensão térmica também será gerada. Além disso, existem defeitos inevitáveis na parte interna dos materiais da ferramenta, de modo que a lâmina também pode produzir rachaduras. Às vezes, a ferramenta pode continuar a trabalhar por um tempo após a formação da rachadura, às vezes o rápido crescimento da rachadura faz com que a lâmina se quebre ou a superfície da lâmina esteja seriamente descascada.

Uso de ferramenta

de acordo com os motivos de desgaste, pode ser dividido em:

1) Desgaste abrasivo

Existem algumas partículas muito duras nos materiais processados, que podem desenhar ranhuras na superfície da ferramenta, o que é um dano de retificação abrasiva. O desgaste abrasivo existe em todos os lados, sendo a superfície frontal a mais óbvia. Mas para corte de baixa velocidade, o desgaste do cânhamo não é óbvio por causa da baixa temperatura de corte, então o desgaste abrasivo é o principal motivo. Quanto menor a dureza da outra ferramenta, mais sérios serão os danos ao cânhamo abrasivo.

2) Desgaste de soldagem a frio

Durante o corte, há uma grande pressão e forte atrito entre a peça de trabalho, o corte e a superfície do cortador frontal e traseiro, de modo que ocorrerá a soldagem a frio. Por causa do movimento relativo entre os pares de fricção, a soldagem a frio produzirá fratura e será retirada por um lado, o que causará o desgaste da soldagem a frio. O desgaste da soldagem a frio geralmente é grave em velocidades de corte médias. Os resultados mostram que o metal frágil tem melhor resistência à soldagem a frio do que o metal plástico; O metal multifásico é menor que o metal unidirecional; A tendência do composto metálico é menor do que a da soldagem a frio simples; A tendência de soldagem a frio do grupo B e ferro na tabela periódica de elementos químicos é pequena. A soldagem a frio de aço rápido e metal duro é séria ao cortar em baixa velocidade.

3) Desgaste por difusão

No processo de corte e contato entre peça e ferramenta em alta temperatura, os elementos químicos de ambas as faces se espalham em estado sólido, o que altera a estrutura de composição da ferramenta, torna a superfície da ferramenta vulnerável e intensifica o desgaste da ferramenta. O fenômeno de difusão sempre mantém o objeto com alto gradiente de profundidade se espalhando continuamente para o objeto com baixo gradiente de profundidade. Por exemplo, o cobalto em metal duro se espalhará rapidamente para cavacos e peças de trabalho a 800 ℃, e o WC é decomposto em tungstênio e carbono em aço; Quando a temperatura de corte da ferramenta PCD for superior a 800 ℃, os átomos de carbono no PCD serão transferidos para a superfície da peça de trabalho com uma grande força de difusão e a superfície da ferramenta será grafitizada. A difusão de cobalto e tungstênio é grave, e a resistência à difusão de titânio, tântalo e nióbio é forte. Portanto, o metal duro YT tem boa resistência ao desgaste. Quando a temperatura da cerâmica e do PCBN é tão alta quanto 1000 ℃ -1300 ℃, o desgaste por difusão não é significativo. Devido ao mesmo material, a peça de trabalho, cavaco e ferramenta irão gerar potencial térmico na área de contato durante o corte. Este potencial termoelétrico pode promover a difusão e acelerar o desgaste da ferramenta. Esse tipo de desgaste por difusão sob a ação do potencial termoelétrico é chamado de “desgaste termoelétrico”.

4) Desgaste por oxidação

Quando a temperatura aumenta, a oxidação da superfície da ferramenta produz óxido macio, que é causado pelo atrito do cavaco, que é chamado de desgaste por oxidação. Por exemplo, oxigênio no gás a 700 ℃ ~ 800 ℃ reage com cobalto, carboneto e carboneto de titânio em carboneto cimentado para formar óxidos macios; A reação química do PCBN com vapor de água a 1000 ℃

de acordo com a forma de desgaste, pode ser dividido em:

Danos na face frontal

Ao cortar materiais plásticos em alta velocidade, a superfície de corte frontal próxima à força de corte se desgastará em dentadura crescente sob a ação do corte de cavacos, por isso também é chamado de desgaste de sulco crescente. No estágio inicial de desgaste, o ângulo frontal da ferramenta aumenta, o que melhora as condições de corte e favorece a ondulação e a fratura do cavaco. No entanto, quando a ranhura crescente é aumentada, a resistência da aresta de corte é muito enfraquecida, o que pode eventualmente causar a quebra e danos da aresta de corte. Ao cortar materiais frágeis ou materiais plásticos com velocidade de corte mais baixa e espessura de corte mais fina, o desgaste crescente não ocorrerá.

Desgaste da ponta da lâmina

O desgaste da ponta é o desgaste na superfície traseira do arco da ponta e no lado traseiro adjacente da ferramenta. É a continuação do desgaste na superfície da lâmina traseira da ferramenta. Devido às más condições de dissipação de calor e concentração de tensão, a velocidade de desgaste é mais rápida do que a superfície da lâmina traseira. Às vezes, uma série de ranhuras com espaçamento igual à quantidade de alimentação será formada na parte de trás da superfície do cortador de par, o que é chamado de desgaste da ranhura. Eles são causados principalmente pela camada endurecida e padrão de corte da superfície usinada. Ao cortar materiais de corte duros com grande tendência de endurecimento, o desgaste da ranhura é o mais provável. O desgaste da ponta da ferramenta tem a maior influência na rugosidade da superfície e na precisão de usinagem da peça.

Desgaste da superfície do cortador traseiro

Ao cortar materiais plásticos com grande espessura de corte, a face traseira da ferramenta pode não entrar em contato com a peça devido à presença de pedaços de cavacos. Além disso, a face traseira geralmente entra em contato com a peça de trabalho e uma correia de desgaste com um ângulo traseiro de 0 é formada na superfície traseira. Geralmente, no meio do comprimento de trabalho da aresta de corte, o desgaste da face posterior é uniforme, de modo que o grau de desgaste da face posterior pode ser medido por VB da largura da correia de desgaste da aresta de corte posterior. Como o desgaste de vários tipos de ferramentas quase ocorre em diferentes condições de corte, especialmente ao cortar materiais frágeis ou materiais plásticos com pequena espessura de corte, o desgaste da ferramenta é principalmente o desgaste da superfície traseira e a medição da largura VB de a correia de desgaste é relativamente simples, então VB geralmente é usado para representar o grau de desgaste da ferramenta. O maior VB, além de aumentar a força de corte, causa vibração de corte, afeta também o desgaste do arco da ponta da ferramenta, afetando assim a precisão da usinagem e a qualidade da superfície.

métodos para evitar que a ferramenta seja danificada

1) De acordo com as características dos materiais e peças processadas, os vários tipos e marcas dos materiais da ferramenta são selecionados de forma razoável. Sob a premissa de certa dureza e resistência ao desgaste, a tenacidade necessária do material da ferramenta deve ser assegurada;

2) Os parâmetros geométricos da ferramenta são selecionados razoavelmente. Ajustando os ângulos dianteiro e traseiro, os ângulos de deflexão principal e secundário, o ângulo de inclinação da lâmina e outros ângulos;

Certifique-se de que a aresta de corte e a aresta de corte tenham boa resistência. A retificação do chanfro negativo na aresta de corte é uma medida eficaz para evitar que a ferramenta caia;

3) Garanta a qualidade de soldagem e retificação e evite defeitos causados por soldagem ruim e retificação de bordas. A ferramenta utilizada no processo de chave deve ser retificada para melhorar a qualidade da superfície e verificar se há trincas;

4) A quantidade de corte deve ser selecionada de forma razoável para evitar força de corte excessiva e temperatura de corte muito alta, de modo a evitar que a ferramenta seja danificada;

5) O sistema de processo é o mais rígido possível e a vibração pode ser reduzida;

6) Use o método de operação correto para evitar ou reduzir a carga repentina da ferramenta.

A causa e contramedida da quebra da ferramenta

1) A marca e a especificação da lâmina não foram selecionadas corretamente, como a espessura da lâmina é muito fina ou a marca é muito dura e quebradiça durante o processamento áspero.

Contramedidas:

A marca com alta resistência à flexão e tenacidade é selecionada para aumentar a espessura da lâmina ou instalar a lâmina verticalmente.

2) Os parâmetros de geometria da ferramenta não estão selecionados corretamente (como ângulos dianteiros e traseiros muito grandes).

Contramedidas:

A ferramenta pode ser redesenhada a partir dos seguintes aspectos.

① Reduza os cantos dianteiro e traseiro adequadamente.

② O ângulo negativo maior da lâmina é adotado.

③ Diminua o ângulo de deflexão principal.

④ Adote um chanfro negativo maior ou arco de borda.

⑤ Repare e retifique a aresta de corte de transição para melhorar a aresta de corte.

3) O processo de soldagem da lâmina está incorreto, o que causa tensão de soldagem excessiva ou rachadura de soldagem.

Contramedidas:

① Evite o uso de estrutura de ranhura de lâmina fechada de três lados.

② A solda está selecionada corretamente.

③ Evite aquecer a soldagem com chama de oxiacetileno e mantenha-a aquecida após a soldagem para eliminar o estresse interno.

④ Use a estrutura de fixação mecânica o máximo possível

4) O estresse de moagem e rachadura são causados pelo método de moagem impróprio; A vibração dos dentes após a retificação da fresa de PCBN é muito grande, o que torna a carga dos dentes individuais muito pesada e também faz com que a ferramenta bata.

Contramedidas:

① A retificação é realizada por retificação intermitente ou rebolo diamantado.

② O rebolo macio é selecionado e o rebolo é mantido afiado.

③ Preste atenção à qualidade da retificação e controle rigorosamente a vibração e o giro dos dentes do cortador.

5) Seleção de quantidade de corte irracional, como muito, a máquina-ferramenta é chata; Ao cortar intermitentemente, a velocidade de corte é muito alta, o avanço é muito grande e a tolerância em branco não é uniforme, a profundidade de corte é muito pequena; Ao cortar materiais com alta tendência de dureza, como aço com alto teor de manganês, a taxa de alimentação é muito pequena.

Contramedidas:

Selecione novamente a quantidade de corte.

6) As razões da superfície inferior irregular da ranhura de corte ou a longa extensão da lâmina são as razões da ferramenta de fixação mecânica.

Contramedidas:

① Apare a parte inferior da ranhura da faca.

② A posição do bocal do fluido de corte deve ser disposta de forma razoável.

③ A haste de corte endurecida adiciona junta de metal duro sob a lâmina.

7) Desgaste excessivo da ferramenta.

Contramedidas:

Altere a aresta de corte ou altere a aresta de corte a tempo.

8) O fluxo de fluido de corte é insuficiente ou o método de enchimento está incorreto, o que faz com que a lâmina estoure e rache.

Contramedidas:

① Aumente o fluxo do fluido de corte.

② A posição do bocal do fluido de corte deve ser disposta de forma razoável.

3. Métodos de resfriamento eficazes, como resfriamento por spray, são usados para melhorar o efeito de resfriamento.

④ O corte * é usado para reduzir o impacto na lâmina.

9) A ferramenta não está instalada corretamente, tais como: a ferramenta de corte está muito alta ou muito baixa; A fresa de topo adota fresamento assimétrico.

Contramedidas:

Recoloque a ferramenta.

10) A rigidez do sistema de processo é muito baixa, o que causa muita vibração de corte.

Contramedidas:

① Aumente o suporte auxiliar da peça de trabalho e melhore a rigidez de fixação da peça de trabalho.

② Reduza o comprimento do balanço da ferramenta.

③ Reduza o ângulo traseiro da ferramenta adequadamente.

④ Outras medidas de supressão de vibração devem ser adotadas.

11) Operação inadequada, como: ferramenta cortada pelo meio da peça, ação muito forte; Pare antes de devolver a faca.

Contramedidas:

Preste atenção ao método de operação.

4、 Chip tumor

1) Causas de formação

Na parte próxima à aresta de corte, a área de contato do cavaco do cortador é muito alta, de modo que o metal inferior do cavaco fica embutido no micro vale de pico irregular na superfície do cortador frontal, formando um contato metálico real sem folga e, portanto, ocorre o fenômeno da ligação. Esta parte da área de contato do cavaco da faca é chamada de área de ligação. Na área de colagem, uma fina camada de material metálico será depositada na superfície frontal de corte na parte inferior do cavaco. Os materiais metálicos desta parte do cavaco sofreram deformações severas e foram reforçados na temperatura de corte apropriada. Com o fluxo contínuo de chips, o material estagnado desliza para fora da camada superior do chip, que é a base do tumor do chip. Então, uma segunda camada de material de corte estagnado será formada sobre ele, o que formará depósitos de detritos.

2) Características e influência no corte

① A dureza é 1,5-2,0 vezes maior que a do material da peça, que pode substituir a superfície frontal da ferramenta para corte. Pode proteger a aresta de corte e reduzir o desgaste da superfície da ferramenta frontal. No entanto, os detritos que fluem através da área de contato da peça da ferramenta causarão o desgaste da face traseira da ferramenta.

② O ângulo de trabalho da ferramenta aumenta após a formação do cavaco, que desempenha um papel ativo na redução da deformação do cavaco e da força de corte.

③ Como os pedaços de cavaco se projetam para fora da aresta de corte, a profundidade de corte real aumenta, o que afeta a precisão da dimensão da peça de trabalho.

④ O depósito de cavacos causará o fenômeno de “aração” na superfície da peça de trabalho, o que afetará a rugosidade da superfície da peça de trabalho. ⑤ Os detritos do tumor do chip irão aderir ou incorporar na superfície da peça de trabalho, o que causará pontos duros, o que afetará a qualidade da superfície usinada.

A partir da análise acima, pode-se observar que o tumor acumulador de cavacos é desfavorável ao corte e acabamento.

3) Medidas de controle

As seguintes medidas podem ser tomadas para evitar o tumor do chip sem ligação ou fortalecimento de deformação entre o material inferior e a superfície de corte frontal.

① Reduza a rugosidade da superfície do cortador frontal.

② Aumente o ângulo frontal da ferramenta.

③ Reduza a espessura do corte.

④ Corte de baixa velocidade ou corte de alta velocidade é adotado para evitar a velocidade de corte que é fácil de formar cavacos.

⑤ A dureza e a plasticidade dos materiais da peça são melhoradas pelo tratamento térmico adequado.

⑥ O fluido de corte com boa propriedade anti-aderência (como fluido de corte de extrema pressão com enxofre e cloro) é adotado.