Ist das CNC-Werkzeug gebrochen, verschlissen oder abgeplatzt? Und seine Lösung (CNC-Bearbeitung)
Ist CNC-Werkzeug Kaputt, abgenutzt oder abgebrochen? Und seine Lösung (CNC-Bearbeitung）
1、 Werkzeugbruch
1. Leistung des Werkzeugbruchs
1) Mikrozerspanung der Schneide
Wenn die Materialstruktur, die Härte und das Aufmaß des Werkstücks nicht gleichmäßig sind und der Spanwinkel zu groß ist, die Schneidkantenfestigkeit gering ist, die Steifigkeit des Prozesssystems unzureichend ist, Vibrationen auftreten oder intermittierendes Schneiden durchgeführt wird und die Schleifqualität schlecht ist, ist die Schneidkante anfällig für Mikrokollaps. Das heißt, es kommt zu Mikrokollaps, Kerben oder Abblättern im Randbereich. In diesem Fall verliert das Werkzeug einen Teil seiner Schneidfähigkeit, kann aber weiterarbeiten. Beim kontinuierlichen Schneiden kann sich der beschädigte Teil des Kantenbereichs schnell ausdehnen, was zu größeren Schäden führt.
2) Abplatzen der Schneide oder Spitze
Diese Art von Schädigung tritt oft unter schwereren Schnittbedingungen auf als beim Mikrochippen oder ist die Weiterentwicklung des Mikrochips. Die Größe und der Bereich der Zerspanung sind größer als die der Mikrozerspanung, wodurch das Werkzeug seine Schneidfähigkeit vollständig verliert und nicht mehr arbeiten muss. Das Absplittern der Klingenspitze wird oft als Tip Drop bezeichnet.
3) Defekte Klinge oder Fräse
Wenn die Schnittbedingungen sehr schlecht sind, die Schnittparameter zu groß sind, es Stoßbelastungen gibt, es Mikrorisse in der Klinge oder im Werkzeugmaterial gibt und es Restspannungen in der Klinge aufgrund von Schweißen und Schleifen gibt, kombiniert mit unachtsamer Bedienung und anderen Faktoren, kann die Klinge oder das Werkzeug brechen. Nach dem Auftreten dieser Art von Beschädigung kann das Schneidwerkzeug nicht mehr verwendet werden, was zu einer Verschrottung führt.
4) Oberflächenabschälen der Klinge
Bei spröden Werkstoffen wie Hartmetall, Keramik und PCBN mit hohem Tic-Gehalt kommt es zu Defekten oder potentiellen Rissen in der Oberflächenschichtstruktur oder Eigenspannungen in der Randschicht durch Schweißen und Schleifen, so dass es leicht zu Oberflächenabplatzungen kommt, wenn der Schneidprozess nicht stabil ist oder die Werkzeugoberfläche wechselnden Kontaktspannungen ausgesetzt ist. Abplatzungen können auf der Spanfläche und auf der Rückseite auftreten. Das Abplatzungsmaterial ist schuppig und die Abplatzungsfläche ist groß. Die Möglichkeit, dass das Werkzeug abgeplatzt wird, ist hoch. Die Klinge kann nach leichtem Abziehen weiter arbeiten und verliert nach starkem Abziehen an Schneidfähigkeit.
5) Plastische Verformung des Schneidteils
Aufgrund der geringen Festigkeit und geringen Härte kann es in den Schneidteilen von Werkzeugstahl und Schnellarbeitsstahl zu plastischen Verformungen kommen. Wenn Hartmetall unter hohen Temperaturen und dreidimensionaler Druckspannung arbeitet, tritt auf der Oberfläche des Hartmetalls eine plastische Strömung auf, und sogar eine plastische Verformung an der Schneide oder Werkzeugspitze tritt auf, was zu einem Oberflächenkollaps führt. Ein Kollaps tritt in der Regel bei großen Schnittmengen und der Verarbeitung von hartem Material auf. Der Elastizitätsmodul von Hartmetall auf TiC-Basis ist kleiner als der von Hartmetall auf WC-Basis, so dass ersteres eine schnellere plastische Verformungsbeständigkeit oder ein schnelleres Versagen aufweist. Es gibt keine plastische Verformung bei PKD und PCBN.
6) Heißrissbildung der Klingen
Wenn das Schneidwerkzeug abwechselnd mechanisch und thermisch belastet wird, erzeugt die Oberfläche des Schneidteils aufgrund der wiederholten thermischen Ausdehnung und Kontraktion unweigerlich eine wechselnde thermische Spannung, die dazu führt, dass die Klinge aufgrund von Ermüdung reißt. Wenn beispielsweise der Hartmetallfräser für das Hochgeschwindigkeitsfräsen verwendet wird, sind die Fräserzähne ständig periodischen Stößen und thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt, was zu kammartigen Rissen auf der Spanfläche führt. Obwohl einige Zerspanungswerkzeuge keine offensichtliche Wechselbelastung und Wechselspannung aufweisen, kommt es aufgrund der nicht konstanten Temperatur der Deckschicht und der Innenschicht zu thermischen Belastungen. Darüber hinaus gibt es unvermeidliche Defekte im Material der Schneidwerkzeuge, so dass die Klinge auch Risse aufweisen kann. Manchmal kann das Werkzeug nach der Bildung des Risses noch eine gewisse Zeit weiterarbeiten, und manchmal führt die schnelle Ausbreitung des Risses zum Bruch der Klinge oder zu einem starken Ablösen der Werkzeugfläche.
2、 Werkzeugverschleiß
1. Entsprechend den Verschleißursachen kann es unterteilt werden in: 1
1) Abrasiver Verschleiß
In den verarbeiteten Materialien befinden sich oft Mikropartikel mit sehr hoher Härte, die Rillen auf der Werkzeugoberfläche ziehen können, was einen abrasiven Verschleiß darstellt. Abrasiver Verschleiß ist auf allen Oberflächen vorhanden, insbesondere an der Spanfläche. Darüber hinaus kann Hanfverschleiß bei allen Arten von Schnittgeschwindigkeiten auftreten, aber beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit ist der Verschleiß, der aus anderen Gründen verursacht wird, aufgrund der niedrigen Schnitttemperatur nicht offensichtlich, so dass abrasiver Verschleiß der Hauptgrund ist. Außerdem gilt: Je geringer die Werkzeughärte ist, desto gravierender ist die Lochfraßbildung.
2) Verschleiß beim Kaltschweißen
Beim Schneiden herrscht ein großer Druck und eine starke Reibung zwischen dem Werkstück, dem Schneiden und den vorderen und hinteren Werkzeugflächen, so dass es zu einer Kaltverschweißung kommt. Aufgrund der Relativbewegung zwischen den Reibungspaaren bricht das Kaltschweißen und wird von einer Seite weggenommen, was zu einem Kaltschweißverschleiß führt. Der Kaltschweißverschleiß ist bei mittlerer Schnittgeschwindigkeit in der Regel gravierend. Den Versuchsergebnissen zufolge haben spröde Metalle eine stärkere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als Kunststoffe; Mehrphasenmetalle haben eine geringere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als unidirektionale Metalle; Metallverbindungen haben eine geringere Beständigkeit gegen Kaltschweißen als einfache Materialien; und Elemente der Gruppe B im Periodensystem der chemischen Elemente haben eine geringere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als Eisen. Das Kaltschweißen von Schnellarbeitsstahl und Hartmetall ist beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit eine große Herausforderung.
3) Diffusionsverschleiß
Beim Schneiden bei hohen Temperaturen und dem Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug diffundieren sich die chemischen Elemente beider Seiten im festen Zustand, verändern die Zusammensetzung und Struktur des Werkzeugs, machen die Oberflächenschicht des Werkzeugs anfällig und verschlimmern den Verschleiß des Werkzeugs. Durch die Diffusion wird das Objekt mit hohem Tiefengradienten immer kontinuierlich zum Objekt mit niedrigem Tiefengradienten diffundiert. So diffundiert z. B. Kobalt in Hartmetall bei 800 °C schnell in Späne und Werkstücke, WC zersetzt sich in Wolfram und Kohlenstoff und diffundiert in Stahl; Wenn das PKD-Werkzeug Stahl- und Eisenwerkstoffe schneidet, werden bei einer Schnitttemperatur von mehr als 800 °C Kohlenstoffatome in PKD mit großer Diffusionsstärke auf die Werkstückoberfläche übertragen, um eine neue Legierung zu bilden, und die Werkzeugoberfläche wird graphitiert. Die Diffusion von Kobalt und Wolfram ist gravierend, und die Antidiffusionsfähigkeit von Titan, Tantal und Niob ist stark. YT-Hartmetall hat also eine bessere Verschleißfestigkeit. Beim Schneiden von Keramik und PCBN, wenn die Temperatur bis zu 1000 °C - 1300 °C beträgt, ist der Diffusionsverschleiß nicht signifikant. Aufgrund des gleichen Materials erzeugen Werkstück, Span und Werkzeug während des Schneidens ein thermoelektrisches Potential in der Kontaktfläche, das die Diffusion fördern und den Werkzeugverschleiß beschleunigen kann. Diese Art des Diffusionsverschleißes unter Einwirkung thermoelektrischer Kraft wird als "thermoelektrischer Verschleiß" bezeichnet.
4) Oxidationsverschleiß
Wenn die Temperatur steigt, wird die Oberfläche des Werkzeugs oxidiert, um weiches Oxid zu erzeugen, und der durch die Spanreibung verursachte Verschleiß wird als Oxidationsverschleiß bezeichnet. Zum Beispiel reagiert Sauerstoff im Gas mit Kobalt, Karbid und Titancarbid in Hartmetall bei 700 °C ~ 800 °C zu weichen Oxiden; PCBN reagiert bei 1000 °C mit Wasserdampf.
2. Entsprechend der Verschleißform kann es unterteilt werden in:
1) Rake Gesichtsverlust
Beim Schneiden von Kunststoffen mit hoher Geschwindigkeit wird das Teil in der Nähe der Schnittkraft auf der Spanfläche unter Einwirkung von Spänen in eine sichelförmige Konkave abgenutzt, daher wird dies auch als halbmondförmiger konkaven Verschleiß bezeichnet. Je größer der Spanwinkel des Werkzeugs ist, desto besser ist der Schnittzustand und desto besser ist das Kräuseln und Brechen des Spans. Wenn der Krater jedoch weiter vergrößert wird, wird die Festigkeit der Schneide stark geschwächt, was schließlich zum Bruch der Schneide führen kann. Beim Schneiden von spröden Materialien oder Kunststoffen mit geringer Schnittgeschwindigkeit und dünner Schnittstärke tritt kein Kraterverschleiß auf.
2) Verschleiß der Werkzeugspitze
Der Verschleiß der Werkzeugspitze ist der Verschleiß an der Flanke des Werkzeugspitzenbogens und der angrenzenden Sekundärflanke, die die Fortsetzung des Verschleißes der Werkzeugflanke darstellt. Aufgrund des schlechten Wärmeableitungszustands und der schlechten Spannungskonzentration ist die Verschleißrate schneller als die der Flanke. Manchmal bildet sich an der Flanke eine Reihe kleiner Rillen mit einem Abstand, der der Vorschubgeschwindigkeit entspricht, was als Rillenverschleiß bezeichnet wird. Sie werden hauptsächlich durch die gehärtete Schicht und die Schnittlinien auf der bearbeiteten Oberfläche verursacht. Beim Schneiden von harten Schneidstoffen mit hoher Kaltverfestigungsneigung kann es leicht zu Rillenverschleiß kommen. Den größten Einfluss hat der Verschleiß der Werkzeugspitze auf die Oberflächenrauheit und die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks.
3) Verschleiß der Flanken
Beim Schneiden von Kunststoffen mit großer Schnittstärke kann es vorkommen, dass die Flanke des Werkzeugs aufgrund von Spanablagerungen nicht mit dem Werkstück in Berührung kommt. Darüber hinaus berührt in der Regel die Flanke das Werkstück, und an der Flanke bildet sich ein Verschleißband mit einem Spanwinkel von 0. Im Allgemeinen ist in der Mitte der Arbeitslänge der Schneide der Verschleiß der Flanke relativ gleichmäßig, so dass der Verschleißgrad der Flanke anhand der Breite VB des Flankenverschleißbandes der Schneide gemessen werden kann.
Da alle Arten von Schneidwerkzeugen unter unterschiedlichen Schnittbedingungen einen Flankenverschleiß aufweisen, insbesondere beim Schneiden von spröden Materialien oder Kunststoffen mit geringer Schnittstärke, ist der Werkzeugverschleiß hauptsächlich Flankenverschleiß, und die Messung der Verschleißbandbreite VB ist relativ einfach, so dass VB normalerweise verwendet wird, um den Grad des Werkzeugverschleißes auszudrücken. Je größer die VB ist, desto größer ist die Schnittkraft, was nicht nur zu Schnittvibrationen führt, sondern auch den Verschleiß des Werkzeugspitzenlichtbogens und damit die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigt.
2. Methoden zur Vermeidung von Werkzeugbruch
1) Entsprechend den Eigenschaften der zu bearbeitenden Materialien und Teile sollten die Arten und Qualitäten der Werkzeugwerkstoffe vernünftig ausgewählt werden. Unter der Prämisse einer bestimmten Härte und Verschleißfestigkeit muss der Werkzeugwerkstoff die erforderliche Zähigkeit aufweisen;
2) Sinnvolle Auswahl der Parameter der Werkzeuggeometrie. Durch Einstellen der vorderen und hinteren Winkel, der Haupt- und Hilfsablenkwinkel, des Neigungswinkels der Klinge und anderer Winkel;
Stellen Sie sicher, dass die Schneide und die Spitze eine gute Festigkeit haben. Das Schleifen von negativen Fasen an der Schneide ist eine wirksame Maßnahme, um ein Einklappen des Werkzeugs zu verhindern.
3) Stellen Sie die Qualität des Schweißens und Schleifens sicher, vermeiden Sie alle Arten von Defekten, die durch schlechtes Schweißen und Schleifen verursacht werden. Die Schneidwerkzeuge, die in Schlüsselprozessen verwendet werden, sollten geschliffen werden, um die Oberflächenqualität zu verbessern und auf Risse zu prüfen.
4) Eine vernünftige Auswahl der Schnittparameter kann eine übermäßige Schnittkraft und eine hohe Schnitttemperatur vermeiden, um einen Werkzeugbruch zu verhindern.
5) Stellen Sie die Steifigkeit des Prozesssystems sicher und reduzieren Sie die Vibrationen so weit wie möglich.
6) Wählen Sie die richtige Bedienungsmethode und versuchen Sie, das Werkzeug der plötzlichen Belastung nicht oder weniger standzuhalten.
3、 Ursachen und Gegenmaßnahmen für den Zusammenbruch der Werkzeugkante
1) Unsachgemäße Auswahl der Sägeblattsorte und -spezifikation, wie z. B. zu dünne Klingenstärke oder zu harte und spröde Klingensorte bei der Grobbearbeitung.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie die Klingenstärke oder installieren Sie die Klinge vertikal und wählen Sie die Marke mit höherer Biegefestigkeit und Zähigkeit.
2) Unsachgemäße Auswahl der geometrischen Parameter des Werkzeugs (z. B. übermäßiger Spanwinkel usw.).
Gegenmaßnahmen: Gestalten Sie das Schneidwerkzeug unter folgenden Aspekten neu. Reduzieren Sie die vorderen und hinteren Winkel entsprechend. Es wird ein großer negativer Klingenwinkel angenommen. Verringern Sie den Hauptablenkwinkel. Es wird ein großer negativer Fasen- oder Schneidkantenbogen verwendet. Schärfen Sie die Übergangsschneide, um die Werkzeugspitze zu verbessern.
3) Der Schweißprozess der Klinge ist nicht korrekt, was zu übermäßiger Schweißspannung oder Schweißrissen führt.
Gegenmaßnahmen: Vermeiden Sie die Klingenrillenstruktur mit drei geschlossenen Seiten. Richtige Auswahl des Lötmittels. Vermeiden Sie die Verwendung von Autogenflamme zum Wärmeschweißen und halten Sie die Wärme nach dem Schweißen, um innere Spannungen zu vermeiden. Versuchen Sie, so weit wie möglich eine mechanische Spannstruktur zu verwenden
4) Eine unsachgemäße Schleifmethode führt zu Schleifspannungen und Schleifrissen. Ein übermäßiges Schwingen des PCBN-Fräsers nach dem Schleifen führt zu einer Überlastung der einzelnen Fräserzähne, was auch zu einem Schlagen des Werkzeugs führt.
Gegenmaßnahmen: intermittierendes Schleifen oder Diamantscheibenschleifen. Wählen Sie die weichere Schleifscheibe und trimmen Sie oft, um die Scheibe scharf zu halten. Achten Sie auf die Schleifqualität und kontrollieren Sie streng das Schwingen der Fräserzähne.
5) Die Auswahl der Schnittparameter ist unangemessen, z. B. zu viel, die Werkzeugmaschine wird stickig; Beim intermittierenden Schneiden ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch, der Vorschub ist zu groß, die Schnitttiefe ist zu klein, wenn die Platinenzugabe nicht gleichmäßig ist; Beim Schneiden von Stahl mit hohem Mangangehalt und anderen Materialien mit hoher Kaltverfestigungsneigung ist der Vorschub zu gering usw.
Gegenmaßnahmen: Schnittparameter neu auswählen.
6) Es gibt einige strukturelle Gründe für den mechanischen Spannfräser, wie z.B. die Unterseite der Nut ist nicht flach oder die Klinge ragt zu lange hinaus.
Gegenmaßnahmen: Schneiden Sie den unteren Teil der Rille ab. Die Position der Schneidflüssigkeitsdüse sollte vernünftig angeordnet sein. Der gehärtete Werkzeugbalken ist mit einer Dichtung aus Hartlegierung unter der Klinge versehen.
7) Übermäßiger Werkzeugverschleiß.
Gegenmaßnahmen: Werkzeug oder Schneide rechtzeitig wechseln.
8) Der Schneidflüssigkeitsfluss ist unzureichend oder die Füllmethode ist falsch, was dazu führt, dass die Klinge durch plötzliche Erwärmung reißt.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie den Durchfluss der Schneidflüssigkeit. Die Position der Schneidflüssigkeitsdüse sollte vernünftig angeordnet sein. Um den Kühleffekt zu verbessern, kommen effektive Kühlmethoden wie die Sprühkühlung zum Einsatz. Verwenden Sie * Schneiden, um den Aufprall auf die Klinge zu reduzieren.
9) Die Werkzeuginstallation ist nicht korrekt, wie z. B.: Die Installation des Schneidwerkzeugs ist zu hoch oder zu niedrig; Der Schaftfräser verwendet das asymmetrische Fräsen.
Gegenmaßnahme: Installieren Sie das Tool neu.
10) Die Steifigkeit des Prozesssystems ist zu gering, was zu übermäßigen Schnittvibrationen führt.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie die Hilfsabstützung des Werkstücks und verbessern Sie die Spannsteifigkeit des Werkstücks. Reduzieren Sie die überhängende Länge des Werkzeugs. Reduzieren Sie den Spanwinkel des Werkzeugs entsprechend. Andere Maßnahmen zur Beseitigung von Vibrationen werden ergriffen.
11) Unachtsamer Betrieb, wie z. B.: Schneiden des Werkzeugs aus der Mitte des Werkstücks, die Aktion ist zu heftig; noch nicht zurück das Werkzeug, dass Linie stoppen.
Gegenmaßnahmen: Achten Sie auf die Operationsmethode.
4、 Späne-Klumpen
1) Ursache der Bildung
In einem Teil der Werkzeug-Spankontaktfläche in der Nähe der Schneide ist das darunter liegende Metall des Chips aufgrund des großen Abwärtsdrucks in die mikrounebenen Spitzen und Täler auf der Spanfläche eingebettet, wodurch ein echter Metall-Metall-Kontakt ohne Spalt entsteht, was zu einem Bindungsphänomen führt. Dieser Teil der Werkzeugspänekontaktfläche wird als Klebebereich bezeichnet.
Im Klebebereich befindet sich in der unteren Schicht des Chips eine dünne Schicht aus Metallmaterial, die auf der Spanfläche verbleibt. Das Metallmaterial dieses Teils des Chips wird unter der entsprechenden Schnitttemperatur stark verformt und verstärkt. Mit dem kontinuierlichen Fluss des Chips, der durch den Fluss des nachfolgenden Schnitts gedrückt wird, rutscht diese Schicht aus stagnierendem Material von der oberen Schicht des Chips ab und wird zur Grundlage des Chipaufbaus. Dann bildet sich darauf eine zweite Schicht aus stehendem Schneidmaterial, die sich kontinuierlich ansammelt und einen Späneklumpen bildet.
2) Eigenschaften und Einfluss auf den Schnitt
Die Härte ist 1,5 ~ 2,0 mal höher als die des Werkstückmaterials, wodurch die Spanfläche zum Schneiden ersetzt werden kann. Es hat die Funktion, die Schneide zu schützen und den Verschleiß der Spanfläche zu reduzieren. Der Schmutz, der durch die Kontaktfläche des Werkzeugwerkstücks fließt, führt jedoch zum Verschleiß der Werkzeugflanke.
Der Spanwinkel des Werkzeugs nimmt nach dem Spanaufbau deutlich zu, was sich positiv auf die Reduzierung der Spanverformung und Schnittkraft auswirkt.
Dadurch, dass der Spanstoß aus der Schneide herausragt, erhöht sich die tatsächliche Schnitttiefe und die Maßhaltigkeit des Werkstücks wird beeinträchtigt.
Die Spanbildung führt zu einem "Furchen"-Phänomen auf der Oberfläche des Werkstücks und beeinflusst die Oberflächenrauheit des Werkstücks. Die Ablagerungen des aufgebauten Späns bleiben in der Oberfläche des Werkstücks haften oder betten sich ein und verursachen harte Punkte, die die Qualität der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks beeinträchtigen.
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass der Spanaufbau für das Schneiden, insbesondere für das Finishen, ungünstig ist.
3) Kontrollmaßnahmen
Um die Spanbildung zu vermeiden, können folgende Maßnahmen ergriffen werden.
Reduzieren Sie die Rauheit der Spanfläche.
Vergrößern Sie den Spanwinkel des Werkzeugs.
Reduzieren Sie die Schnittstärke.
Das Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit oder das Schneiden mit hoher Geschwindigkeit wird verwendet, um die Schnittgeschwindigkeit zu vermeiden, die leicht zu Spanbildung führt.
Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung wird durchgeführt, um die Härte zu verbessern und die Plastizität des Werkstücks zu verringern.
Es ist eine Kühlschmierstoffe mit guten Antihafteigenschaften (z. B. schwefel- und chlorhaltige Hochdruck-Kühlschmierstoffe) zu verwenden.
1、 Werkzeugbruch
1. Leistung des Werkzeugbruchs
1) Mikrozerspanung der Schneide
Wenn die Materialstruktur, die Härte und das Aufmaß des Werkstücks nicht gleichmäßig sind und der Spanwinkel zu groß ist, die Schneidkantenfestigkeit gering ist, die Steifigkeit des Prozesssystems unzureichend ist, Vibrationen auftreten oder intermittierendes Schneiden durchgeführt wird und die Schleifqualität schlecht ist, ist die Schneidkante anfällig für Mikrokollaps. Das heißt, es kommt zu Mikrokollaps, Kerben oder Abblättern im Randbereich. In diesem Fall verliert das Werkzeug einen Teil seiner Schneidfähigkeit, kann aber weiterarbeiten. Beim kontinuierlichen Schneiden kann sich der beschädigte Teil des Kantenbereichs schnell ausdehnen, was zu größeren Schäden führt.
2) Abplatzen der Schneide oder Spitze
Diese Art von Schädigung tritt oft unter schwereren Schnittbedingungen auf als beim Mikrochippen oder ist die Weiterentwicklung des Mikrochips. Die Größe und der Bereich der Zerspanung sind größer als die der Mikrozerspanung, wodurch das Werkzeug seine Schneidfähigkeit vollständig verliert und nicht mehr arbeiten muss. Das Absplittern der Klingenspitze wird oft als Tip Drop bezeichnet.
3) Defekte Klinge oder Fräse
Wenn die Schnittbedingungen sehr schlecht sind, die Schnittparameter zu groß sind, es Stoßbelastungen gibt, es Mikrorisse in der Klinge oder im Werkzeugmaterial gibt und es Restspannungen in der Klinge aufgrund von Schweißen und Schleifen gibt, kombiniert mit unachtsamer Bedienung und anderen Faktoren, kann die Klinge oder das Werkzeug brechen. Nach dem Auftreten dieser Art von Beschädigung kann das Schneidwerkzeug nicht mehr verwendet werden, was zu einer Verschrottung führt.
4) Oberflächenabschälen der Klinge
Bei spröden Werkstoffen wie Hartmetall, Keramik und PCBN mit hohem Tic-Gehalt kommt es zu Defekten oder potentiellen Rissen in der Oberflächenschichtstruktur oder Eigenspannungen in der Randschicht durch Schweißen und Schleifen, so dass es leicht zu Oberflächenabplatzungen kommt, wenn der Schneidprozess nicht stabil ist oder die Werkzeugoberfläche wechselnden Kontaktspannungen ausgesetzt ist. Abplatzungen können auf der Spanfläche und auf der Rückseite auftreten. Das Abplatzungsmaterial ist schuppig und die Abplatzungsfläche ist groß. Die Möglichkeit, dass das Werkzeug abgeplatzt wird, ist hoch. Die Klinge kann nach leichtem Abziehen weiter arbeiten und verliert nach starkem Abziehen an Schneidfähigkeit.
5) Plastische Verformung des Schneidteils
Aufgrund der geringen Festigkeit und geringen Härte kann es in den Schneidteilen von Werkzeugstahl und Schnellarbeitsstahl zu plastischen Verformungen kommen. Wenn Hartmetall unter hohen Temperaturen und dreidimensionaler Druckspannung arbeitet, tritt auf der Oberfläche des Hartmetalls eine plastische Strömung auf, und sogar eine plastische Verformung an der Schneide oder Werkzeugspitze tritt auf, was zu einem Oberflächenkollaps führt. Ein Kollaps tritt in der Regel bei großen Schnittmengen und der Verarbeitung von hartem Material auf. Der Elastizitätsmodul von Hartmetall auf TiC-Basis ist kleiner als der von Hartmetall auf WC-Basis, so dass ersteres eine schnellere plastische Verformungsbeständigkeit oder ein schnelleres Versagen aufweist. Es gibt keine plastische Verformung bei PKD und PCBN.
6) Heißrissbildung der Klingen
Wenn das Schneidwerkzeug abwechselnd mechanisch und thermisch belastet wird, erzeugt die Oberfläche des Schneidteils aufgrund der wiederholten thermischen Ausdehnung und Kontraktion unweigerlich eine wechselnde thermische Spannung, die dazu führt, dass die Klinge aufgrund von Ermüdung reißt. Wenn beispielsweise der Hartmetallfräser für das Hochgeschwindigkeitsfräsen verwendet wird, sind die Fräserzähne ständig periodischen Stößen und thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt, was zu kammartigen Rissen auf der Spanfläche führt. Obwohl einige Zerspanungswerkzeuge keine offensichtliche Wechselbelastung und Wechselspannung aufweisen, kommt es aufgrund der nicht konstanten Temperatur der Deckschicht und der Innenschicht zu thermischen Belastungen. Darüber hinaus gibt es unvermeidliche Defekte im Material der Schneidwerkzeuge, so dass die Klinge auch Risse aufweisen kann. Manchmal kann das Werkzeug nach der Bildung des Risses noch eine gewisse Zeit weiterarbeiten, und manchmal führt die schnelle Ausbreitung des Risses zum Bruch der Klinge oder zu einem starken Ablösen der Werkzeugfläche.
2、 Werkzeugverschleiß
1. Entsprechend den Verschleißursachen kann es unterteilt werden in: 1
1) Abrasiver Verschleiß
In den verarbeiteten Materialien befinden sich oft Mikropartikel mit sehr hoher Härte, die Rillen auf der Werkzeugoberfläche ziehen können, was einen abrasiven Verschleiß darstellt. Abrasiver Verschleiß ist auf allen Oberflächen vorhanden, insbesondere an der Spanfläche. Darüber hinaus kann Hanfverschleiß bei allen Arten von Schnittgeschwindigkeiten auftreten, aber beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit ist der Verschleiß, der aus anderen Gründen verursacht wird, aufgrund der niedrigen Schnitttemperatur nicht offensichtlich, so dass abrasiver Verschleiß der Hauptgrund ist. Außerdem gilt: Je geringer die Werkzeughärte ist, desto gravierender ist die Lochfraßbildung.
2) Verschleiß beim Kaltschweißen
Beim Schneiden herrscht ein großer Druck und eine starke Reibung zwischen dem Werkstück, dem Schneiden und den vorderen und hinteren Werkzeugflächen, so dass es zu einer Kaltverschweißung kommt. Aufgrund der Relativbewegung zwischen den Reibungspaaren bricht das Kaltschweißen und wird von einer Seite weggenommen, was zu einem Kaltschweißverschleiß führt. Der Kaltschweißverschleiß ist bei mittlerer Schnittgeschwindigkeit in der Regel gravierend. Den Versuchsergebnissen zufolge haben spröde Metalle eine stärkere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als Kunststoffe; Mehrphasenmetalle haben eine geringere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als unidirektionale Metalle; Metallverbindungen haben eine geringere Beständigkeit gegen Kaltschweißen als einfache Materialien; und Elemente der Gruppe B im Periodensystem der chemischen Elemente haben eine geringere Beständigkeit gegen Kaltverschweißung als Eisen. Das Kaltschweißen von Schnellarbeitsstahl und Hartmetall ist beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit eine große Herausforderung.
3) Diffusionsverschleiß
Beim Schneiden bei hohen Temperaturen und dem Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug diffundieren sich die chemischen Elemente beider Seiten im festen Zustand, verändern die Zusammensetzung und Struktur des Werkzeugs, machen die Oberflächenschicht des Werkzeugs anfällig und verschlimmern den Verschleiß des Werkzeugs. Durch die Diffusion wird das Objekt mit hohem Tiefengradienten immer kontinuierlich zum Objekt mit niedrigem Tiefengradienten diffundiert. So diffundiert z. B. Kobalt in Hartmetall bei 800 °C schnell in Späne und Werkstücke, WC zersetzt sich in Wolfram und Kohlenstoff und diffundiert in Stahl; Wenn das PKD-Werkzeug Stahl- und Eisenwerkstoffe schneidet, werden bei einer Schnitttemperatur von mehr als 800 °C Kohlenstoffatome in PKD mit großer Diffusionsstärke auf die Werkstückoberfläche übertragen, um eine neue Legierung zu bilden, und die Werkzeugoberfläche wird graphitiert. Die Diffusion von Kobalt und Wolfram ist gravierend, und die Antidiffusionsfähigkeit von Titan, Tantal und Niob ist stark. YT-Hartmetall hat also eine bessere Verschleißfestigkeit. Beim Schneiden von Keramik und PCBN, wenn die Temperatur bis zu 1000 °C - 1300 °C beträgt, ist der Diffusionsverschleiß nicht signifikant. Aufgrund des gleichen Materials erzeugen Werkstück, Span und Werkzeug während des Schneidens ein thermoelektrisches Potential in der Kontaktfläche, das die Diffusion fördern und den Werkzeugverschleiß beschleunigen kann. Diese Art des Diffusionsverschleißes unter Einwirkung thermoelektrischer Kraft wird als "thermoelektrischer Verschleiß" bezeichnet.
4) Oxidationsverschleiß
Wenn die Temperatur steigt, wird die Oberfläche des Werkzeugs oxidiert, um weiches Oxid zu erzeugen, und der durch die Spanreibung verursachte Verschleiß wird als Oxidationsverschleiß bezeichnet. Zum Beispiel reagiert Sauerstoff im Gas mit Kobalt, Karbid und Titancarbid in Hartmetall bei 700 °C ~ 800 °C zu weichen Oxiden; PCBN reagiert bei 1000 °C mit Wasserdampf.
2. Entsprechend der Verschleißform kann es unterteilt werden in:
1) Rake Gesichtsverlust
Beim Schneiden von Kunststoffen mit hoher Geschwindigkeit wird das Teil in der Nähe der Schnittkraft auf der Spanfläche unter Einwirkung von Spänen in eine sichelförmige Konkave abgenutzt, daher wird dies auch als halbmondförmiger konkaven Verschleiß bezeichnet. Je größer der Spanwinkel des Werkzeugs ist, desto besser ist der Schnittzustand und desto besser ist das Kräuseln und Brechen des Spans. Wenn der Krater jedoch weiter vergrößert wird, wird die Festigkeit der Schneide stark geschwächt, was schließlich zum Bruch der Schneide führen kann. Beim Schneiden von spröden Materialien oder Kunststoffen mit geringer Schnittgeschwindigkeit und dünner Schnittstärke tritt kein Kraterverschleiß auf.
2) Verschleiß der Werkzeugspitze
Der Verschleiß der Werkzeugspitze ist der Verschleiß an der Flanke des Werkzeugspitzenbogens und der angrenzenden Sekundärflanke, die die Fortsetzung des Verschleißes der Werkzeugflanke darstellt. Aufgrund des schlechten Wärmeableitungszustands und der schlechten Spannungskonzentration ist die Verschleißrate schneller als die der Flanke. Manchmal bildet sich an der Flanke eine Reihe kleiner Rillen mit einem Abstand, der der Vorschubgeschwindigkeit entspricht, was als Rillenverschleiß bezeichnet wird. Sie werden hauptsächlich durch die gehärtete Schicht und die Schnittlinien auf der bearbeiteten Oberfläche verursacht. Beim Schneiden von harten Schneidstoffen mit hoher Kaltverfestigungsneigung kann es leicht zu Rillenverschleiß kommen. Den größten Einfluss hat der Verschleiß der Werkzeugspitze auf die Oberflächenrauheit und die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks.
3) Verschleiß der Flanken
Beim Schneiden von Kunststoffen mit großer Schnittstärke kann es vorkommen, dass die Flanke des Werkzeugs aufgrund von Spanablagerungen nicht mit dem Werkstück in Berührung kommt. Darüber hinaus berührt in der Regel die Flanke das Werkstück, und an der Flanke bildet sich ein Verschleißband mit einem Spanwinkel von 0. Im Allgemeinen ist in der Mitte der Arbeitslänge der Schneide der Verschleiß der Flanke relativ gleichmäßig, so dass der Verschleißgrad der Flanke anhand der Breite VB des Flankenverschleißbandes der Schneide gemessen werden kann.
Da alle Arten von Schneidwerkzeugen unter unterschiedlichen Schnittbedingungen einen Flankenverschleiß aufweisen, insbesondere beim Schneiden von spröden Materialien oder Kunststoffen mit geringer Schnittstärke, ist der Werkzeugverschleiß hauptsächlich Flankenverschleiß, und die Messung der Verschleißbandbreite VB ist relativ einfach, so dass VB normalerweise verwendet wird, um den Grad des Werkzeugverschleißes auszudrücken. Je größer die VB ist, desto größer ist die Schnittkraft, was nicht nur zu Schnittvibrationen führt, sondern auch den Verschleiß des Werkzeugspitzenlichtbogens und damit die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigt.
2. Methoden zur Vermeidung von Werkzeugbruch
1) Entsprechend den Eigenschaften der zu bearbeitenden Materialien und Teile sollten die Arten und Qualitäten der Werkzeugwerkstoffe vernünftig ausgewählt werden. Unter der Prämisse einer bestimmten Härte und Verschleißfestigkeit muss der Werkzeugwerkstoff die erforderliche Zähigkeit aufweisen;
2) Sinnvolle Auswahl der Parameter der Werkzeuggeometrie. Durch Einstellen der vorderen und hinteren Winkel, der Haupt- und Hilfsablenkwinkel, des Neigungswinkels der Klinge und anderer Winkel;
Stellen Sie sicher, dass die Schneide und die Spitze eine gute Festigkeit haben. Das Schleifen von negativen Fasen an der Schneide ist eine wirksame Maßnahme, um ein Einklappen des Werkzeugs zu verhindern.
3) Stellen Sie die Qualität des Schweißens und Schleifens sicher, vermeiden Sie alle Arten von Defekten, die durch schlechtes Schweißen und Schleifen verursacht werden. Die Schneidwerkzeuge, die in Schlüsselprozessen verwendet werden, sollten geschliffen werden, um die Oberflächenqualität zu verbessern und auf Risse zu prüfen.
4) Eine vernünftige Auswahl der Schnittparameter kann eine übermäßige Schnittkraft und eine hohe Schnitttemperatur vermeiden, um einen Werkzeugbruch zu verhindern.
5) Stellen Sie die Steifigkeit des Prozesssystems sicher und reduzieren Sie die Vibrationen so weit wie möglich.
6) Wählen Sie die richtige Bedienungsmethode und versuchen Sie, das Werkzeug der plötzlichen Belastung nicht oder weniger standzuhalten.
3、 Ursachen und Gegenmaßnahmen für den Zusammenbruch der Werkzeugkante
1) Unsachgemäße Auswahl der Sägeblattsorte und -spezifikation, wie z. B. zu dünne Klingenstärke oder zu harte und spröde Klingensorte bei der Grobbearbeitung.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie die Klingenstärke oder installieren Sie die Klinge vertikal und wählen Sie die Marke mit höherer Biegefestigkeit und Zähigkeit.
2) Unsachgemäße Auswahl der geometrischen Parameter des Werkzeugs (z. B. übermäßiger Spanwinkel usw.).
Gegenmaßnahmen: Gestalten Sie das Schneidwerkzeug unter folgenden Aspekten neu. Reduzieren Sie die vorderen und hinteren Winkel entsprechend. Es wird ein großer negativer Klingenwinkel angenommen. Verringern Sie den Hauptablenkwinkel. Es wird ein großer negativer Fasen- oder Schneidkantenbogen verwendet. Schärfen Sie die Übergangsschneide, um die Werkzeugspitze zu verbessern.
3) Der Schweißprozess der Klinge ist nicht korrekt, was zu übermäßiger Schweißspannung oder Schweißrissen führt.
Gegenmaßnahmen: Vermeiden Sie die Klingenrillenstruktur mit drei geschlossenen Seiten. Richtige Auswahl des Lötmittels. Vermeiden Sie die Verwendung von Autogenflamme zum Wärmeschweißen und halten Sie die Wärme nach dem Schweißen, um innere Spannungen zu vermeiden. Versuchen Sie, so weit wie möglich eine mechanische Spannstruktur zu verwenden
4) Eine unsachgemäße Schleifmethode führt zu Schleifspannungen und Schleifrissen. Ein übermäßiges Schwingen des PCBN-Fräsers nach dem Schleifen führt zu einer Überlastung der einzelnen Fräserzähne, was auch zu einem Schlagen des Werkzeugs führt.
Gegenmaßnahmen: intermittierendes Schleifen oder Diamantscheibenschleifen. Wählen Sie die weichere Schleifscheibe und trimmen Sie oft, um die Scheibe scharf zu halten. Achten Sie auf die Schleifqualität und kontrollieren Sie streng das Schwingen der Fräserzähne.
5) Die Auswahl der Schnittparameter ist unangemessen, z. B. zu viel, die Werkzeugmaschine wird stickig; Beim intermittierenden Schneiden ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch, der Vorschub ist zu groß, die Schnitttiefe ist zu klein, wenn die Platinenzugabe nicht gleichmäßig ist; Beim Schneiden von Stahl mit hohem Mangangehalt und anderen Materialien mit hoher Kaltverfestigungsneigung ist der Vorschub zu gering usw.
Gegenmaßnahmen: Schnittparameter neu auswählen.
6) Es gibt einige strukturelle Gründe für den mechanischen Spannfräser, wie z.B. die Unterseite der Nut ist nicht flach oder die Klinge ragt zu lange hinaus.
Gegenmaßnahmen: Schneiden Sie den unteren Teil der Rille ab. Die Position der Schneidflüssigkeitsdüse sollte vernünftig angeordnet sein. Der gehärtete Werkzeugbalken ist mit einer Dichtung aus Hartlegierung unter der Klinge versehen.
7) Übermäßiger Werkzeugverschleiß.
Gegenmaßnahmen: Werkzeug oder Schneide rechtzeitig wechseln.
8) Der Schneidflüssigkeitsfluss ist unzureichend oder die Füllmethode ist falsch, was dazu führt, dass die Klinge durch plötzliche Erwärmung reißt.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie den Durchfluss der Schneidflüssigkeit. Die Position der Schneidflüssigkeitsdüse sollte vernünftig angeordnet sein. Um den Kühleffekt zu verbessern, kommen effektive Kühlmethoden wie die Sprühkühlung zum Einsatz. Verwenden Sie * Schneiden, um den Aufprall auf die Klinge zu reduzieren.
9) Die Werkzeuginstallation ist nicht korrekt, wie z. B.: Die Installation des Schneidwerkzeugs ist zu hoch oder zu niedrig; Der Schaftfräser verwendet das asymmetrische Fräsen.
Gegenmaßnahme: Installieren Sie das Tool neu.
10) Die Steifigkeit des Prozesssystems ist zu gering, was zu übermäßigen Schnittvibrationen führt.
Gegenmaßnahmen: Erhöhen Sie die Hilfsabstützung des Werkstücks und verbessern Sie die Spannsteifigkeit des Werkstücks. Reduzieren Sie die überhängende Länge des Werkzeugs. Reduzieren Sie den Spanwinkel des Werkzeugs entsprechend. Andere Maßnahmen zur Beseitigung von Vibrationen werden ergriffen.
11) Unachtsamer Betrieb, wie z. B.: Schneiden des Werkzeugs aus der Mitte des Werkstücks, die Aktion ist zu heftig; noch nicht zurück das Werkzeug, dass Linie stoppen.
Gegenmaßnahmen: Achten Sie auf die Operationsmethode.
4、 Späne-Klumpen
1) Ursache der Bildung
In einem Teil der Werkzeug-Spankontaktfläche in der Nähe der Schneide ist das darunter liegende Metall des Chips aufgrund des großen Abwärtsdrucks in die mikrounebenen Spitzen und Täler auf der Spanfläche eingebettet, wodurch ein echter Metall-Metall-Kontakt ohne Spalt entsteht, was zu einem Bindungsphänomen führt. Dieser Teil der Werkzeugspänekontaktfläche wird als Klebebereich bezeichnet.
Im Klebebereich befindet sich in der unteren Schicht des Chips eine dünne Schicht aus Metallmaterial, die auf der Spanfläche verbleibt. Das Metallmaterial dieses Teils des Chips wird unter der entsprechenden Schnitttemperatur stark verformt und verstärkt. Mit dem kontinuierlichen Fluss des Chips, der durch den Fluss des nachfolgenden Schnitts gedrückt wird, rutscht diese Schicht aus stagnierendem Material von der oberen Schicht des Chips ab und wird zur Grundlage des Chipaufbaus. Dann bildet sich darauf eine zweite Schicht aus stehendem Schneidmaterial, die sich kontinuierlich ansammelt und einen Späneklumpen bildet.
2) Eigenschaften und Einfluss auf den Schnitt
Die Härte ist 1,5 ~ 2,0 mal höher als die des Werkstückmaterials, wodurch die Spanfläche zum Schneiden ersetzt werden kann. Es hat die Funktion, die Schneide zu schützen und den Verschleiß der Spanfläche zu reduzieren. Der Schmutz, der durch die Kontaktfläche des Werkzeugwerkstücks fließt, führt jedoch zum Verschleiß der Werkzeugflanke.
Der Spanwinkel des Werkzeugs nimmt nach dem Spanaufbau deutlich zu, was sich positiv auf die Reduzierung der Spanverformung und Schnittkraft auswirkt.
Dadurch, dass der Spanstoß aus der Schneide herausragt, erhöht sich die tatsächliche Schnitttiefe und die Maßhaltigkeit des Werkstücks wird beeinträchtigt.
Die Spanbildung führt zu einem "Furchen"-Phänomen auf der Oberfläche des Werkstücks und beeinflusst die Oberflächenrauheit des Werkstücks. Die Ablagerungen des aufgebauten Späns bleiben in der Oberfläche des Werkstücks haften oder betten sich ein und verursachen harte Punkte, die die Qualität der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks beeinträchtigen.
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass der Spanaufbau für das Schneiden, insbesondere für das Finishen, ungünstig ist.
3) Kontrollmaßnahmen
Um die Spanbildung zu vermeiden, können folgende Maßnahmen ergriffen werden.
Reduzieren Sie die Rauheit der Spanfläche.
Vergrößern Sie den Spanwinkel des Werkzeugs.
Reduzieren Sie die Schnittstärke.
Das Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit oder das Schneiden mit hoher Geschwindigkeit wird verwendet, um die Schnittgeschwindigkeit zu vermeiden, die leicht zu Spanbildung führt.
Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung wird durchgeführt, um die Härte zu verbessern und die Plastizität des Werkstücks zu verringern.
Es ist eine Kühlschmierstoffe mit guten Antihafteigenschaften (z. B. schwefel- und chlorhaltige Hochdruck-Kühlschmierstoffe) zu verwenden.
