برای مرکز ماشینکاری، ابزار یک ابزار مصرفی است که در طول فرآیند ماشینکاری آسیب دیده، فرسوده، تراشه و غیره خواهد شد. این پدیده ها اجتناب ناپذیر هستند، اما دلایل قابل کنترلی مانند عملکرد غیرعلمی و نامنظم و نگهداری نامناسب نیز وجود دارد. تنها با یافتن علت اصلی می توانیم مشکل را بهتر حل کنیم.
01
علائم شکستن ابزار
1) بریدگی لبه برش
هنگامی که ساختار مواد قطعه کار، سختی و حاشیه ناهموار باشد، زاویه چنگک بیش از حد بزرگ است، که منجر به استحکام لبه برش کم، استحکام ناکافی سیستم فرآیند برای ایجاد ارتعاش، یا برش متناوب، کیفیت سنگ زنی ضعیف، لبه برش مستعد می شود. به تراشه، یعنی تراشه های کوچک، بریدگی ها یا لایه برداری در ناحیه لبه ظاهر می شوند. وقتی این اتفاق بیفتد، ابزار مقداری از توانایی برش خود را از دست می دهد، اما به کار خود ادامه می دهد. با ادامه برش، قسمت آسیب دیده ناحیه لبه ممکن است به سرعت گسترش یابد و در نتیجه آسیب بیشتری وارد شود.
تصویر
2) بریدگی لبه برش یا نوک
این نوع آسیب اغلب در شرایط برش سختتر از بریدگی لبه برش رخ میدهد یا توسعه بیشتر برادهکاری است. اندازه و وسعت تراشه بزرگتر از تراشه است، به طوری که ابزار کاملاً قابلیت برش خود را از دست می دهد و مجبور به توقف کار می شود. بریدگی نوک اغلب به عنوان افت نقطه نامیده می شود.
3) تیغه یا چاقو شکسته است
هنگامی که شرایط برش بسیار سخت است، مقدار برش بیش از حد زیاد است، بار ضربه ای وجود دارد، ریزترک هایی در تیغه یا مواد ابزار وجود دارد، تنش باقیمانده در تیغه به دلیل جوشکاری و تیز کردن وجود دارد و عواملی مانند بی دقتی کارکرد. ممکن است به تیغه یا ابزار آسیب برساند. قطع کردن پس از بروز این نوع آسیب، ابزار نمی تواند به استفاده ادامه دهد، به طوری که از بین می رود.
4) لایه سطحی تیغه جدا می شود
برای موادی با شکنندگی بالا مانند آلیاژهای سخت با محتوای TiC بالا، سرامیکها، PCBN و غیره به دلیل نقص یا ترکهای احتمالی در ساختار سطح، یا فشار باقیمانده روی سطح در اثر جوش و تیز کردن، در طول فرآیند برش. زمانی که لایه سطحی به اندازه کافی پایدار نیست یا سطح ابزار تحت فشار تماس متناوب قرار می گیرد، به راحتی جدا می شود. پوسته پوسته شدن ممکن است در صورت چنگک، و چاقو ممکن است در صورت پهلو رخ دهد. لایه برداری به صورت پولک است و ناحیه پوست کندن نسبتاً بزرگ است. ابزارهای پوشش داده شده بیشتر احتمال دارد پوسته پوسته شوند. بعد از اینکه تیغه کمی کنده شد، می تواند به کار خود ادامه دهد، اما پس از کنده شدن شدید، قابلیت برش خود را از دست می دهد.
5) تغییر شکل پلاستیک قطعات برش
به دلیل استحکام کم و سختی کم فولاد ابزار و فولاد پرسرعت، ممکن است تغییر شکل پلاستیک در قسمت برش ایجاد شود. هنگامی که کاربید سیمانی به طور مستقیم در دمای بالا و در حالت تنش فشاری سه بعدی کار می کند، جریان پلاستیک را نیز روی سطح ایجاد می کند و حتی باعث تغییر شکل پلاستیک لبه برش یا نوک آن می شود و باعث فروپاشی می شود. فروپاشی عموماً زمانی رخ می دهد که مقدار برش زیاد باشد و هنگام پردازش مواد سخت. مدول الاستیک کاربید سیمانی مبتنی بر TiC کوچکتر از کاربید سیمانی مبتنی بر WC است، بنابراین توانایی اولی برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک تسریع می شود یا به سرعت از بین می رود. PCD و PCBN اساساً دچار تغییر شکل پلاستیکی نمی شوند.
6) ترک حرارتی تیغه
هنگامی که ابزار تحت بارهای مکانیکی و حرارتی متناوب قرار می گیرد، سطح قسمت برش به دلیل انبساط و انقباض حرارتی مکرر به ناچار تنش حرارتی متناوب ایجاد می کند که باعث خستگی و ترک خوردن تیغه می شود. به عنوان مثال، هنگامی که از فرز کاربید سیمانی برای فرزکاری با سرعت بالا استفاده می شود، دندان های کاتر دائماً در معرض ضربه های دوره ای و تنش های حرارتی متناوب قرار می گیرند و ترک هایی به شکل شانه روی صفحه چنگک ایجاد می شود. اگرچه برخی از ابزارها بار متناوب و تنش متناوب واضحی ندارند، اما تنش حرارتی نیز به دلیل دمای ناهماهنگ لایه سطحی و لایه داخلی ایجاد خواهد شد. علاوه بر این، به ناچار عیوب در داخل مواد ابزار وجود دارد، بنابراین ممکن است تیغه نیز ترک بخورد. این ابزار گاهی پس از ایجاد ترک می تواند برای مدتی به کار خود ادامه دهد و گاهی اوقات ترک به سرعت منبسط می شود و باعث شکسته شدن تیغه یا کنده شدن شدید سطح تیغه می شود.
02
علل سایش ابزار
1) سایش ساینده
اغلب ذرات ریز با سختی بسیار بالا در مواد فرآوری شده وجود دارد که می تواند شیارهایی را روی سطح ابزار بکشد، که سایش ساینده ساینده است. سایش ساینده در تمام سطوح وجود دارد، به وضوح روی صفحه چنگک. علاوه بر این، سایش کنف می تواند در سرعت های مختلف برش رخ دهد، اما برای برش با سرعت کم، به دلیل دمای پایین برش، سایش ناشی از دلایل دیگر واضح نیست، بنابراین سایش ساینده دلیل اصلی است. علاوه بر این، هرچه سختی ابزار کمتر باشد، آسیب سایشی جدی تر است.
2) سایش جوش سرد
هنگام برش فشار زیاد و اصطکاک قوی بین قطعه کار، برش و وجه کاتر جلو و عقب وجود دارد، بنابراین جوش سرد رخ می دهد. به دلیل حرکت نسبی بین جفت های اصطکاکی، جوش سرد باعث ایجاد ترک می شود و از یک طرف جدا می شود و در نتیجه سایش جوش سرد ایجاد می شود. سایش جوش سرد به طور کلی در سرعت های برش متوسط شدید است. طبق آزمایشات، فلزات شکننده نسبت به فلزات پلاستیکی مقاومت قوی تری در برابر جوش سرد دارند. فلزات چند فاز کوچکتر از فلزات یک طرفه هستند. ترکیبات فلزی نسبت به مواد ساده تمایل کمتری به جوش سرد دارند. عناصر گروه B و آهن در جدول تناوبی عناصر شیمیایی تمایل کمتری به جوش سرد دارند. جوش سرد زمانی جدی تر است که فولاد پرسرعت و کاربید سیمانی با سرعت کم برش داده شوند.
3) سایش انتشار
در حین برش در دمای بالا و تماس بین قطعه کار و ابزار، عناصر شیمیایی در دو طرف یکدیگر را در حالت جامد پخش می کنند، ساختار ترکیب ابزار را تغییر می دهند، سطح ابزار را شکننده می کنند و سایش را تشدید می کنند. ابزار پدیده انتشار همیشه انتشار مداوم اجسام با گرادیان عمق بالا را به اجسام با گرادیان عمق کم حفظ می کند.
به عنوان مثال، هنگامی که کاربید سیمانی در دمای 800 درجه باشد، کبالت موجود در آن به سرعت در براده ها و قطعات کار پخش می شود و WC به تنگستن و کربن تجزیه می شود و در فولاد پخش می شود. هنگامی که دمای برش ابزارهای PCD در هنگام برش مواد فولادی و آهنی بالاتر از 800 درجه باشد در این زمان، اتم های کربن موجود در PCD با شدت انتشار زیاد به سطح قطعه کار منتقل می شوند تا یک آلیاژ جدید تشکیل شود و سطح از ابزار گرافیتیزه خواهد شد. انتشار کبالت و تنگستن نسبتاً جدی است و توانایی ضد انتشار تیتانیوم، تانتالم و نیوبیم نسبتاً قوی است. بنابراین، کاربید سیمانی YT مقاومت سایش بهتری دارد. هنگام برش سرامیک و PCBN، زمانی که درجه حرارت تا 1000 درجه -1300 درجه باشد، سایش انتشار قابل توجه نیست. با توجه به مواد مختلف قطعه کار، تراشه و ابزار، در حین برش پتانسیل ترموالکتریک در ناحیه تماس ایجاد می شود. این پتانسیل ترموالکتریک می تواند انتشار را تقویت کرده و سایش ابزار را تسریع کند. این نوع سایش انتشار تحت اثر پتانسیل ترموالکتریک "سایش ترموالکتریک" نامیده می شود.
4) سایش اکسیداسیون
هنگامی که دما افزایش می یابد، سطح ابزار اکسید می شود تا اکسیدهای نرم تری تولید کند که توسط تراشه ها مالش می شود که به آن سایش اکسیداتیو می گویند. به عنوان مثال: در 700 درجه ~ 800 درجه، اکسیژن موجود در هوا با کبالت، کاربید، کاربید تیتانیوم و غیره در کاربید سیمانی واکنش داده و اکسیدهای نرم را تشکیل می دهد. در 1000 درجه، PCBN با بخار آب واکنش شیمیایی می دهد.
03
الگوهای پوشیدن تیغه
1) آسیب صورت راک
هنگام برش مواد پلاستیکی با سرعت بالا، قسمتی از سطح چنگک که نزدیک به نیروی برش است، تحت تأثیر تراشه ها به شکل مقعر هلالی ساییده می شود، بنابراین به آن سایش دهانه نیز می گویند. در مرحله اولیه سایش، زاویه چنگک ابزار افزایش مییابد که شرایط برش را بهبود میبخشد و برای پیچش و شکستن برادهها مفید است. با این حال، هنگامی که دهانه هلال بیشتر افزایش می یابد، استحکام لبه برش بسیار ضعیف می شود، که در نهایت ممکن است باعث شکستن لبه برش شود. مورد. هنگام برش مواد شکننده یا برش مواد پلاستیکی با سرعت برش کمتر و ضخامت برش نازک تر، سایش دهانه معمولاً رخ نمی دهد.
2) سایش نوک ابزار
ساییدگی دماغه ابزار عبارت است از ساییدگی پهلوی قوس دماغه ابزار و جناح ثانویه مجاور آن که ادامه ساییدگی جناح بالایی ابزار است. به دلیل شرایط اتلاف حرارت نامناسب و تنش متمرکز در اینجا، سرعت سایش بیشتر از بال است و گاهی اوقات یک سری شیارهای کوچک با فاصله برابر با مقدار تغذیه روی بال کمکی ایجاد می شود که به آن سایش شیار می گویند. . آنها عمدتاً به دلیل لایه سخت شده و خطوط برش روی سطح ماشینکاری شده هستند. هنگام برش مواد سخت برش با تمایل زیاد به سخت شدن، سایش شیار به احتمال زیاد ایجاد می شود. سایش نوک ابزار بیشترین تأثیر را بر زبری سطح قطعه کار و دقت ماشینکاری دارد.
3) سایش پهلو
هنگام برش مواد پلاستیکی در ضخامت های برش زیاد، ممکن است کناره ابزار به دلیل وجود لبه های ساخته شده با قطعه کار در تماس نباشد. علاوه بر این، معمولاً جناح با قطعه کار تماس پیدا میکند و یک ناحیه سایش با زاویه تسکین 0 روی بال ایجاد میشود. به طور کلی، در وسط طول کار لبه برش، سایش لبه نسبتا یکنواخت است، بنابراین درجه سایش پهلو را می توان با پهنای ناحیه سایش کناره VB لبه برش اندازه گیری کرد.
از آنجایی که انواع مختلف ابزارها تقریباً همیشه تحت شرایط برش متفاوت، سایش پهلو دارند، به ویژه هنگام برش مواد شکننده یا برش مواد پلاستیکی با ضخامت برش کوچک، سایش ابزار عمدتاً سایش کنارهها و ناحیه سایش اندازهگیری عرض VB است. نسبتاً ساده است، بنابراین معمولاً از VB برای نشان دادن میزان سایش ابزار استفاده می شود. هر چه VB بزرگتر باشد، نه تنها نیروی برش را افزایش می دهد و باعث لرزش برش می شود، بلکه بر سایش قوس نوک ابزار نیز تأثیر می گذارد و در نتیجه بر دقت ماشینکاری و کیفیت سطح تأثیر می گذارد.
تصویر
04
چگونه از شکستن چاقوها جلوگیری کنیم
1) با توجه به ویژگی های مواد و قطعات پردازش شده، انواع و درجه های مواد ابزار را به طور منطقی انتخاب کنید. با فرض داشتن سختی و مقاومت در برابر سایش خاص، لازم است اطمینان حاصل شود که مواد ابزار از چقرمگی لازم برخوردار است.
2) پارامترهای هندسی ابزار را به طور منطقی انتخاب کنید. با تنظیم زوایای جلو و عقب، زوایای انحراف اصلی و کمکی و زاویه شیب تیغه و ... می توان از استحکام بهتر لبه برش و نوک ابزار اطمینان حاصل کرد. آسیاب کردن یک پخ منفی روی لبه برش یک اقدام موثر برای جلوگیری از خرد شدن است.
3) از کیفیت جوشکاری و تیزکاری اطمینان حاصل کنید و از عیوب مختلف ناشی از جوشکاری و تیزکاری ضعیف اجتناب کنید. چاقوهای مورد استفاده در فرآیند کلید باید آسیاب شوند تا کیفیت سطح بهبود یابد و ترک وجود نداشته باشد.
4) مقدار برش را به طور منطقی انتخاب کنید تا از نیروی برش بیش از حد و دمای برش بالا جلوگیری کنید تا از آسیب ابزار جلوگیری شود.
5) تا آنجا که ممکن است، اطمینان حاصل کنید که سیستم فرآیند از استحکام بهتری برخوردار است و لرزش را کاهش می دهد.
6) روش صحیح کار را در نظر بگیرید و سعی کنید ابزار تا حد امکان تحمل یا تحمل بار تغییر ناگهانی را نداشته باشد.
05
علل و اقدامات متقابل بریدگی ابزار
1. انتخاب نامناسب درجه و مشخصات تیغه، مانند ضخامت تیغه خیلی نازک یا درجه ای که خیلی سخت و شکننده است برای ماشینکاری خشن انتخاب شده است.
اقدامات متقابل: ضخامت تیغه را افزایش دهید یا تیغه را به صورت عمودی نصب کنید و درجه ای با مقاومت خمشی و چقرمگی بالاتر انتخاب کنید.
2. انتخاب نامناسب پارامترهای هندسه ابزار (مانند زوایای بیش از حد بزرگ جلو و عقب و غیره).
اقدامات متقابل:
می توانید طراحی مجدد ابزار را از جنبه های زیر شروع کنید.
1) زوایای جلو و عقب را به طور مناسب کاهش دهید.
2) از شیب لبه منفی بزرگتر استفاده کنید.
3) زاویه ورودی را کاهش دهید.
4) از یک پخ منفی یا قوس لبه بزرگتر استفاده کنید.
5) لبه برش انتقالی را برای تقویت نوک آسیاب کنید.
3) فرآیند جوشکاری تیغه نادرست است و در نتیجه تنش جوش بیش از حد یا ترک های جوش ایجاد می شود.
اقدامات متقابل:
1) از اتخاذ ساختار شیار تیغه بسته سه طرفه خودداری کنید.
2) انتخاب صحیح لحیم کاری.
3) از جوشکاری حرارتی با شعله اکسی استیلن خودداری کنید و پس از جوشکاری گرم نگه دارید تا تنش داخلی از بین برود.
4) تا حد امکان از ساختار گیره مکانیکی استفاده کنید
4. روش تیز کردن نامناسب باعث تنش سنگ زنی و ترک های سنگ زنی می شود. پس از تیز کردن فرز PCBN، لرزش دندان های برش بسیار زیاد است، که باعث می شود بار تک تک دندانه های برش بیش از حد سنگین باشد و همچنین باعث برش می شود.
اقدامات متقابل:
1) سنگ زنی با سنگ زنی متناوب یا چرخ سنگ زنی الماس.
2) چرخ سنگ زنی نرم تری انتخاب کنید و اغلب لباس بپوشید تا چرخ سنگ زنی تیز نگه دارید.
3) به کیفیت تیز کردن توجه کنید و لرزش دندانه های فرز را به شدت کنترل کنید.
5. انتخاب مقدار برش غیر منطقی است. اگر مقدار خیلی زیاد باشد، ماشین ابزار خسته کننده خواهد بود. هنگام برش متناوب، سرعت برش خیلی زیاد است، نرخ تغذیه خیلی زیاد است، و زمانی که مقدار خالی ناهموار است، عمق برش خیلی کوچک است. برش فولاد با منگنز بالا برای موادی که تمایل زیادی به سخت شدن دارند، نرخ خوراک بسیار کم است.
اقدام متقابل: مقدار برش را مجدداً انتخاب کنید.
6. دلایل ساختاری مانند سطح زیرین شیار ابزار گیره مکانیکی ناهموار یا بیرون زدگی تیغه بیش از حد طولانی است.
اقدامات متقابل:
1) سطح زیرین سیپ را کوتاه کنید.
2) موقعیت نازل مایع برش را بطور منطقی ترتیب دهید.
3) ساقه سخت شده یک واشر کاربید زیر تیغه اضافه می کند.
7. سایش بیش از حد ابزار.
اقدامات متقابل: ابزار را عوض کنید یا لبه برش را به موقع تعویض کنید.
8. میزان جریان ناکافی سیال برش یا روش پر کردن نادرست باعث گرمای ناگهانی و آسیب ترک خوردگی تیغه می شود.
اقدامات متقابل:
1) سرعت جریان سیال برش را افزایش دهید.
2) موقعیت نازل مایع برش را بطور منطقی ترتیب دهید.
3) از روش های خنک کننده موثر مانند خنک کننده اسپری برای بهبود اثر خنک کننده استفاده کنید.
4) برش با سرعت بالا را برای کاهش ضربه روی تیغه اتخاذ کنید.
9. ابزار نادرست نصب شده است، مانند: ابزار برش خیلی بالا یا خیلی پایین نصب شده است. فرز انتهایی از فرز نامتقارن و غیره استفاده می کند.
اقدام متقابل: ابزار را دوباره نصب کنید.
10. استحکام سیستم فرآیند بسیار ضعیف است که منجر به لرزش بیش از حد برش می شود.
اقدامات متقابل:
1) پشتیبانی کمکی قطعه کار را افزایش دهید تا سفتی گیره قطعه کار بهبود یابد.
2) طول آویز ابزار را کاهش دهید.
3) زاویه پشت ابزار را به درستی کاهش دهید.
4) سایر اقدامات میرایی را اتخاذ کنید.
11. عملیات سهوی، مانند: هنگامی که ابزار از وسط قطعه کار قطع می شود، عمل بیش از حد خشن است. قبل از اینکه ابزار جمع شود، فوراً آن را متوقف کنید.
اقدامات متقابل: به روش عملیات توجه کنید.
06
علل، ویژگی ها و اقدامات کنترلی لبه ساخته شده
1. علل
در قسمت نزدیک به لبه برش، در ناحیه تماس ابزار و تراشه، به دلیل نیروی رو به پایین زیاد، فلز زیرین تراشه در قله ها و دره های میکروسکوپی ناهموار روی صفحه چنگک جاسازی شده و یک فلز واقعی را تشکیل می دهد. -تماس فلز بدون شکاف و ایجاد پیوند. ، به این قسمت از ناحیه تماس چاقو-تراشه، ناحیه باندینگ می گویند. در ناحیه باندینگ، یک لایه نازک از مواد فلزی بر روی صفحه چنگک در پایین تراشه قرار خواهد گرفت. مواد فلزی این قسمت از تراشه دچار تغییر شکل شدید شده و در دمای برش مناسب تقویت می شود. با جریان مداوم تراشه ها، تحت فشار جریان برش های بعدی، این لایه از مواد راکد نسبت به لایه بالایی تراشه ها می لغزد و ترک می کند و اساس لبه ساخته شده می شود. متعاقباً لایه دوم از مواد برش راکد روی آن تشکیل می شود و این لایه بندی مداوم یک لبه ساخته شده را تشکیل می دهد.
2. ویژگی ها و تأثیر بر فرآیند برش
1) سختی 1.5~2.{4}} برابر بیشتر از سختی مواد قطعه کار است. می تواند جایگزین صفحه چنگک برای برش شود و اثر محافظت از لبه برش و کاهش سایش صفحه چنگک را دارد. با این حال، هنگامی که لبه ساخته شده از بین می رود، زباله ها از طریق ناحیه تماس ابزار و قطعه کار جریان می یابند. باعث سایش کناره ابزار می شود.
2) پس از تشکیل لبه ساخته شده، زاویه چنگک کاری ابزار به طور قابل توجهی افزایش می یابد، که نقش مثبتی در کاهش تغییر شکل تراشه و نیروی برش دارد.
3) از آنجایی که لبه ساخته شده از لبه برش بیرون زده است، عمق برش واقعی افزایش می یابد که بر دقت ابعاد قطعه کار تأثیر می گذارد.
4) لبه ساخته شده باعث ایجاد پدیده "شیار" در سطح قطعه کار می شود که بر زبری سطح قطعه کار تأثیر می گذارد.
5) قطعات لبه ساخته شده به سطح قطعه کار می چسبند یا جاسازی می کنند تا لکه های سختی ایجاد کنند که بر کیفیت سطح پردازش شده قطعه کار تأثیر می گذارد.
از تجزیه و تحلیل بالا می توان دریافت که لبه ساخته شده برای برش، به ویژه برای تکمیل، مناسب نیست.
3. اقدامات کنترلی
با عدم چسباندن یا تغییر شکل و تقویت مواد زیرین تراشه و صفحه چنگک می توان از ایجاد لبه ساخته شده جلوگیری کرد. برای این روز می توان اقدامات زیر را انجام داد.
1) زبری صفحه چنگک را کاهش دهید.
2) زاویه چنگک ابزار را افزایش دهید.
3) ضخامت برش را کاهش دهید.
4) از برش با سرعت کم یا برش با سرعت بالا استفاده کنید تا از سرعت برشی که به راحتی لبه های ساخته شده را تشکیل می دهد اجتناب کنید.
5) عملیات حرارتی مناسب را روی ماده قطعه کار انجام دهید تا سختی آن افزایش یابد و انعطاف پذیری کاهش یابد.
6) از مایع برش با خاصیت ضد پیوند خوب (مانند مایع برش فشار شدید حاوی گوگرد و کلر) استفاده کنید.
