Công suất tiêu thụ trong quá trình cắt gọt kim loại được thể hiện dưới dạng nhiệt cắt và ma sát. Các yếu tố này làm cho dao ở điều kiện gia công xấu, chịu tải trọng bề mặt lớn và nhiệt độ cắt cao. Nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ cao là do phoi trượt dọc theo mặt trước của dụng cụ với tốc độ cao, tạo ra áp suất lớn và ma sát mạnh trên lưỡi cắt.

Để kéo dài tuổi thọ dụng cụ ở tốc độ cắt cao, chúng ta nên cảnh báo những dấu hiệu mòn nào? 2

Sụp đổ

Trong quá trình gia công, dao cắt gặp điểm cứng trong cấu trúc vi mô của chi tiết, hoặc cắt không liên tục có thể làm dao động lực cắt. Do đó, dụng cụ cắt có đặc tính chịu nhiệt độ cao, độ dẻo dai cao, chịu mài mòn và độ cứng cao.

Để kéo dài tuổi thọ dụng cụ ở tốc độ cắt cao, chúng ta nên cảnh báo những dấu hiệu mòn nào? 3

Rãnh mòn

Trong nửa thế kỷ qua, để không ngừng nâng cao hiệu suất của dụng cụ cắt, rất nhiều công việc nghiên cứu đã được thực hiện. Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ mài mòn của hầu hết tất cả các vật liệu dụng cụ là nhiệt độ cắt đạt được trong quá trình gia công. Thật không may, rất khó để xác định các thông số tính toán nhiệt độ cắt, nhưng phép đo thực nghiệm có thể cung cấp cơ sở cho công thức thực nghiệm.

Nói chung, người ta giả định rằng tất cả năng lượng tạo ra trong quá trình cắt được chuyển thành nhiệt cắt và 80% nhiệt cắt sẽ bị các phoi lấy đi

Giá trị số sẽ thay đổi theo một số yếu tố, và tốc độ cắt là yếu tố chính. Điều này làm cho khoảng 20% nhiệt đi vào dụng cụ. Ngay cả khi thép cacbon thấp được cắt, nhiệt độ của dụng cụ có thể vượt quá 550 ℃, đây là nhiệt độ cao nhất mà HSS có thể chịu được. Khi cắt thép cứng bằng dụng cụ CBN, nhiệt độ của dụng cụ và phoi có thể vượt quá 1000 ℃.

Mối quan hệ giữa độ mòn của dụng cụ và tuổi thọ của dụng cụ

Các mẫu mặc dụng cụ có thể được chia thành các loại sau:

Mang mặt sau của máy cắt

Rãnh mòn

mặc miệng núi lửa

Sự sụp đổ cạnh cắt

Vết nứt nóng

Thất bại trong vụ nổ

Hiện tại, không có định nghĩa thống nhất được chấp nhận rộng rãi về tuổi thọ dụng cụ trong ngành. Cần quy định tuổi thọ của dao cho vật liệu phôi và công nghệ cắt. Một phương pháp để định lượng tuổi thọ của dụng cụ là xác định giá trị mòn lớn nhất có thể chấp nhận được của mặt sau, đó là VB hoặc VBmax.

Để kéo dài tuổi thọ dụng cụ ở tốc độ cắt cao, chúng ta nên cảnh báo những dấu hiệu mòn nào? 4

Mang mặt sau của máy cắt

Theo quan điểm toán học, tuổi thọ của dao có thể được biểu thị bằng công thức sau. Công thức Taylor cung cấp một phương pháp tính toán gần đúng tốt để dự đoán tuổi thọ của dụng cụ.

Vctn = C, là dạng tổng quát của công thức Taylor. Các thông số liên quan như sau:

VC = tốc độ cắt

T = tuổi thọ dụng cụ

D = chiều sâu cắt

F = tỷ lệ thức ăn

X và y được xác định bằng thực nghiệm. N và C là các hằng số được xác định bằng thực nghiệm hoặc giá trị thực nghiệm. Chúng khác nhau do vật liệu dụng cụ, vật liệu phôi và tốc độ tiến dao khác nhau.

Từ quan điểm thực tế, để hạn chế mài mòn dụng cụ quá mức và khắc phục nhiệt độ cao, cần chú ý đến ba yếu tố chính: chất nền, lớp phủ và xử lý cạnh cắt. Mỗi yếu tố đều liên quan đến sự thành công hay thất bại của quá trình cắt kim loại. Ba yếu tố này, kết hợp với hình dạng của rãnh uốn phoi và bán kính phi lê của đầu dao, xác định vật liệu áp dụng và thời gian ứng dụng của mỗi dụng cụ. Tất cả các thông số trên kết hợp với nhau để đảm bảo tuổi thọ lâu dài của dụng cụ cắt, và cuối cùng phản ánh tính kinh tế và độ tin cậy của quá trình gia công.

ma trận

Dụng cụ cacbua vonfram có khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai có nhiều ứng dụng gia công hơn. Các nhà cung cấp dụng cụ thường kiểm soát phạm vi kích thước hạt WC từ 0,3 μm đến 5 μm để nắm được hiệu suất của ma trận. Kích thước hạt WC có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của quá trình cắt dụng cụ. Kích thước hạt WC càng nhỏ thì công cụ càng chịu mài mòn; ngược lại, kích thước hạt WC càng lớn thì độ dẻo dai của dụng cụ càng tốt. Các cánh làm bằng ma trận hạt siêu mịn chủ yếu được sử dụng để xử lý các vật liệu đã qua xử lý trong ngành hàng không vũ trụ, chẳng hạn như hợp kim titan, hợp kim Inconel, hợp kim nhiệt độ cao, v.v.

Để kéo dài tuổi thọ dụng cụ ở tốc độ cắt cao, chúng ta nên cảnh báo những dấu hiệu mòn nào? 5

Tích tụ khối u

Ngoài ra, độ dai của ma trận có thể được cải thiện đáng kể bằng cách điều chỉnh hàm lượng coban từ 6% đến 12%. Do đó, chỉ cần điều chỉnh thành phần của vật liệu ma trận để đáp ứng các yêu cầu của dụng cụ về độ bền và độ bền mài mòn trong ứng dụng gia công kim loại.

Các đặc tính của ma trận có thể được tăng cường không chỉ bởi lớp giàu coban liền kề với lớp bề mặt, mà còn bằng cách bổ sung có chọn lọc các loại nguyên tố hợp kim khác vào cacbua xi măng, chẳng hạn như cacbua titan (TIC), cacbua tantali (TAC), vanadi cacbua (VC) và niobi cacbua (NBC). Lớp giàu coban cải thiện đáng kể độ bền của lưỡi cắt, làm cho dụng cụ có hiệu suất tuyệt vời trong các ứng dụng gia công thô và gia công gián đoạn.

Để kéo dài tuổi thọ dụng cụ ở tốc độ cắt cao, chúng ta nên cảnh báo những dấu hiệu mòn nào? 6

Vết nứt nóng

Ngoài ra, để phù hợp với vật liệu phôi và đáp ứng các yêu cầu gia công cụ thể, năm tính chất vật lý sau đây cần được xem xét khi lựa chọn ma trận thích hợp: độ bền va đập, độ bền đứt gãy ngang, độ bền nén, độ cứng và độ dai tác động nhiệt.

lớp áo

Hiện nay, các vật liệu phủ chủ đạo trên thị trường bao gồm:

Titan nitride (TIN) - thường là lớp phủ PVD, có đặc điểm là độ cứng cao và nhiệt độ chống ôxy hóa cao.

Titanium nitride carbide (TiCN) - việc bổ sung carbon có thể cải thiện độ cứng và tính chất tự bôi trơn của lớp phủ.

Nitrua nhôm titan (TiAlN hoặc AlTiN) - bao gồm một lớp nhôm, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ trong các ứng dụng có nhiệt độ cắt cao, đặc biệt là đối với cắt khô / gần như khô. So với lớp phủ TiAlN, độ cứng bề mặt của lớp phủ cao hơn do tỷ lệ nhôm và titan khác nhau. Sơ đồ lớp phủ này rất thích hợp cho các ứng dụng gia công tốc độ cao.

Crom nitride (CRN) - với ưu điểm là độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao, là giải pháp được lựa chọn hàng đầu để chống lại sự tích phoi.

Kim cương (PCD) - có hiệu suất xử lý tốt nhất đối với các vật liệu hợp kim màu, đặc biệt để gia công than chì, hỗn hợp ma trận kim loại, hợp kim nhôm silic cao và các vật liệu mài khác. Nó hoàn toàn không thích hợp để gia công thép, vì phản ứng hóa học sẽ phá hủy sự kết hợp của lớp phủ và chất nền.

mặc miệng núi lửa

Qua phân tích sự phát triển của vật liệu phủ và sự tăng trưởng của nhu cầu thị trường trong những năm gần đây, chúng ta có thể thấy rằng dụng cụ tráng PVD phổ biến hơn dụng cụ phủ CVD. Độ dày lớp phủ CVD thường thay đổi trong khoảng 5-15 micron

Để kéo dài tuổi thọ dụng cụ ở tốc độ cắt cao, chúng ta nên cảnh báo những dấu hiệu mòn nào? 7

Độ dày của lớp phủ PVD nói chung là từ 2-6 μ M. Khi lớp phủ CVD được phủ lên bề mặt trên của đế, ứng suất kéo sẽ được tạo ra trong lớp phủ CVD, trong khi ứng suất nén sẽ được tạo ra trong lớp phủ PVD. Hai yếu tố này có ảnh hưởng đáng kể đến lưỡi cắt, đặc biệt là đến hiệu suất của dao trong cắt gián đoạn hoặc gia công liên tục. Việc bổ sung các nguyên tố hợp kim mới trong quá trình sơn phủ không chỉ có lợi để cải thiện độ bám dính của lớp phủ mà còn cải thiện tính chất của lớp phủ.

Xử lý lưỡi cắt

Trong nhiều trường hợp, xử lý cạnh cắt (thụ động) quyết định sự thành công hay thất bại của quá trình gia công. Các tham số thụ động được xác định bởi ứng dụng đặt trước. Ví dụ, xử lý cạnh cắt được yêu cầu để hoàn thiện thép ở tốc độ cao hoàn toàn khác với xử lý được sử dụng cho gia công thô.

Nói chung, quá trình tiện liên tục đòi hỏi sự thụ động của lưỡi cắt, cũng như hầu hết quá trình phay thép và gang. Đối với gia công gián đoạn nghiêm trọng, cần phải tăng các thông số thụ động hóa hoặc độ vát âm t-đất của lưỡi cắt.

Ngược lại, khi gia công thép không gỉ hoặc superralloy, cần phải phân hóa lưỡi cắt để có bán kính thụ động nhỏ, và sử dụng lưỡi cắt sắc bén, vì khi gia công các vật liệu như vậy, dễ sinh ra hiện tượng tích phoi. Tương tự, khi gia công nhôm, cũng cần phải có một lưỡi cắt sắc bén.

Về hình học, iska cung cấp nhiều loại lưỡi cắt với lưỡi cắt xoắn ốc, biên dạng của chúng được phân bố dần quanh bề mặt hình trụ dọc theo trục. Hướng của lưỡi xoắn tương tự như một đường xoắn. Một trong những ưu điểm của thiết kế cạnh xoắn ốc là làm cho quá trình cắt trơn tru và quá mức, giảm tiếng ồn và có được độ hoàn thiện bề mặt cao hơn. Ngoài ra, lưỡi cắt xoắn ốc có thể chịu tải cắt nhiều hơn, có thể giảm lực cắt và loại bỏ nhiều kim loại hơn cùng một lúc. Một ưu điểm khác của dụng cụ cắt xoắn ốc là chúng có tuổi thọ dụng cụ cao hơn, vì chúng có lực cắt và nhiệt thấp hơn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *