1. Manifestaciones de daños en las herramientas.
1) Microcolapso del filo
Cuando la estructura, la dureza y el margen del material de la pieza de trabajo son desiguales, el ángulo de ataque es demasiado grande, lo que da como resultado una baja resistencia del filo, el sistema de proceso no es lo suficientemente rígido para producir vibración o se realiza un corte intermitente y la calidad del rectificado es deficiente. , el filo es propenso a microcolapso, es decir, se produce un pequeño colapso, muesca o descamación en el área de corte. Cuando esto sucede, la herramienta perderá parte de su capacidad de corte, pero podrá seguir funcionando. Durante el corte continuo, la parte dañada del área de corte puede expandirse rápidamente, provocando un daño mayor.
2) Colapso del filo o de la punta de la herramienta
Este tipo de daño a menudo ocurre bajo condiciones de corte más severas que las que causan el microcolapso del filo, o es un desarrollo posterior del microcolapso. El tamaño y el alcance del colapso son mayores que el microcolapso, lo que hace que la herramienta pierda por completo su capacidad de corte y tenga que dejar de funcionar. El colapso de la punta de la herramienta a menudo se denomina caída de la punta.
3) Rotura de cuchilla o herramienta
Cuando las condiciones de corte son extremadamente malas, la cantidad de corte es demasiado grande, hay una carga de impacto, hay microfisuras en la hoja o el material de la herramienta, hay tensiones residuales en la hoja debido a la soldadura y el esmerilado, y factores como una operación descuidada. podría causar que la hoja o la herramienta se rompa. Después de que se produzca este tipo de daño, la herramienta ya no se puede utilizar y se desecha.
4) Pelado de la superficie de la hoja
Para materiales muy frágiles, como carburo cementado, cerámica, PCBN, etc. con alto contenido de TiC, debido a defectos o posibles grietas en la estructura de la superficie, o tensiones residuales en la superficie debido a la soldadura y el rectificado, es muy fácil de producir. Pelado de la superficie cuando el proceso de corte no es lo suficientemente estable o la superficie de la herramienta está sujeta a tensiones de contacto alternas. Es posible que se despegue la cara frontal de la hoja y la cara posterior de la hoja. El material que se pela es escamoso y el área de pelado es grande. Es más probable que las herramientas recubiertas se pelen. Después de un pelado leve, la hoja puede continuar funcionando, pero perderá su capacidad de corte después de un pelado severo.
5) Deformación plástica de piezas cortantes.
Debido a su baja resistencia y dureza, el acero para herramientas y el acero rápido pueden sufrir deformaciones plásticas en sus piezas cortantes. Cuando el carburo cementado trabaja bajo alta temperatura y tensión de compresión triaxial, también producirá un flujo plástico superficial e incluso provocará que el filo o la punta sufran deformación plástica y colapso. El colapso generalmente ocurre cuando la cantidad de corte es grande y se procesan materiales duros. El módulo elástico del carburo cementado a base de TiC es menor que el del carburo cementado a base de WC, por lo que la capacidad del primero para resistir la deformación plástica se acelera o falla rápidamente. Básicamente, PCD y PCBN no sufren deformación plástica.
6) Grietas térmicas de las palas.
Cuando la herramienta se somete a cargas mecánicas y térmicas alternas, la superficie de la pieza de corte inevitablemente producirá tensión térmica alterna debido a la expansión y contracción térmica repetidas, lo que inevitablemente causará fatiga y agrietamiento de la hoja. Por ejemplo, cuando una fresa de carburo cementado fresa a alta velocidad, los dientes están sujetos constantemente a impactos periódicos y tensiones térmicas alternas, y se generan grietas en forma de peine en la cara frontal. Aunque algunas herramientas no tienen cargas alternas ni tensiones alternas obvias, se generará tensión térmica debido a temperaturas inconsistentes entre la superficie y las capas internas. Además, dentro del material de la herramienta se producen defectos inevitables, por lo que la hoja también puede agrietarse. Después de que se forma la grieta, la herramienta a veces puede continuar funcionando durante un período de tiempo y, a veces, la grieta se expande rápidamente, lo que hace que la hoja se rompa o que la superficie de la hoja se desprenda severamente.
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2. Desgaste de herramientas
1. Según la causa del desgaste, se puede dividir en:
1) Desgaste abrasivo
A menudo hay algunas partículas pequeñas con una dureza extremadamente alta en el material procesado, que pueden rayar las ranuras en la superficie de la herramienta, lo que constituye un desgaste abrasivo. Existe desgaste abrasivo en todas las superficies y la superficie de corte frontal es la más obvia. Además, el desgaste del cáñamo puede ocurrir a varias velocidades de corte, pero para el corte a baja velocidad, debido a la baja temperatura de corte, el desgaste causado por otras razones no es obvio, por lo que el desgaste abrasivo es la razón principal. Además, cuanto menor sea la dureza de la herramienta, más grave será el desgaste abrasivo del cáñamo.
2) Desgaste por soldadura en frío
Durante el corte, hay mucha presión y fuerte fricción entre la pieza de trabajo, el corte y las superficies de corte delantera y trasera, por lo que se producirá soldadura en frío. Debido al movimiento relativo entre los pares de fricción, la soldadura en frío provocará grietas y será arrastrada por un lado, provocando así desgaste por soldadura en frío. El desgaste por soldadura en frío es generalmente más grave a velocidades de corte medias. Según los experimentos, los metales quebradizos tienen una mayor resistencia a la soldadura en frío que los metales plásticos; los metales multifásicos son menos resistentes a la soldadura en frío que los metales unidireccionales; los compuestos metálicos tienen menos tendencia a soldarse en frío que las sustancias individuales; y la tendencia a la soldadura en frío de los elementos del grupo B y el hierro en la tabla periódica química es menor. La soldadura en frío es más grave cuando el acero de alta velocidad y el carburo cementado se cortan a bajas velocidades.
3) Desgaste por difusión
Durante el corte a alta temperatura y el contacto entre la pieza de trabajo y la herramienta, los elementos químicos de ambas partes se difunden entre sí en estado sólido, cambiando la estructura de composición de la herramienta, fragilizando la superficie de la herramienta y agravando el desgaste de la herramienta. El fenómeno de difusión siempre mantiene la difusión continua de objetos con gradientes de profundidad altos a objetos con gradientes de profundidad bajos. Por ejemplo, cuando la temperatura del carburo cementado es de 800 grados, el cobalto que contiene se difundirá rápidamente en las virutas y piezas de trabajo, y el WC se descompondrá en tungsteno y carbono y se difundirá en el acero; Cuando la herramienta PCD corta materiales de acero y hierro, cuando la temperatura de corte es superior a 800 grados, los átomos de carbono en el PCD se transferirán a la superficie de la pieza de trabajo con una gran intensidad de difusión para formar una nueva aleación y la superficie de la herramienta estará grafitizada. El cobalto y el tungsteno se difunden más seriamente, y el titanio, el tantalio y el niobio tienen una fuerte capacidad antidifusión. Por lo tanto, el carburo cementado YT tiene mejor resistencia al desgaste. Al cortar cerámica y PCBN, cuando la temperatura alcanza los 1000 grados -1300 grados, el desgaste por difusión no es significativo. Debido al mismo material, la pieza de trabajo, las virutas y las herramientas generarán potencial termoeléctrico en el área de contacto durante el corte. Este potencial termoeléctrico tiene el efecto de favorecer la difusión y acelerar el desgaste de la herramienta. Este desgaste por difusión bajo la acción del potencial termoeléctrico se denomina "desgaste termoeléctrico".
4) Desgaste por oxidación
Cuando la temperatura aumenta, la superficie de la herramienta se oxida para producir óxidos más blandos, que son frotados por las virutas y formados por desgaste por oxidación. Por ejemplo, entre 700 y 800 grados, el oxígeno del aire reacciona con cobalto, carburo, carburo de titanio, etc. en el carburo cementado para formar óxidos más blandos; A 1000 grados, el PCBN reacciona químicamente con el vapor de agua.
2. Según la forma de desgaste, se puede dividir en:
1) Desgaste de la cara del rastrillo
Al cortar materiales plásticos a alta velocidad, la parte de la cara del rastrillo cercana a la fuerza de corte se desgastará en forma de media luna bajo la acción de las virutas, por lo que también se le llama desgaste de media luna. En la etapa inicial de desgaste, el ángulo de ataque de la herramienta aumenta, lo que mejora las condiciones de corte y favorece el rizado y la rotura de las virutas. Sin embargo, cuando la media luna aumenta aún más, la resistencia del filo se debilita enormemente, lo que eventualmente puede causar que el filo colapse y se dañe. Al cortar materiales quebradizos o materiales plásticos a una velocidad de corte más baja y un espesor de corte más delgado, generalmente no se produce desgaste en forma de media luna.
2) Desgaste de la punta de la herramienta
El desgaste de la punta de la herramienta es el desgaste en la cara posterior del arco de la punta de la herramienta y la cara posterior secundaria adyacente. Es una continuación del desgaste en la cara posterior de la herramienta. Debido a las malas condiciones de disipación de calor y concentración de tensión aquí, la tasa de desgaste es más rápida que la de la cara posterior. A veces se formará una serie de pequeñas ranuras con una separación igual a la cantidad de avance en la cara posterior secundaria, lo que se denomina desgaste de ranura. Son causados principalmente por la capa endurecida y las líneas de corte de la superficie mecanizada. El desgaste de las ranuras es más probable que ocurra al cortar materiales difíciles de cortar con una fuerte tendencia a endurecerse. El desgaste de la punta de la herramienta tiene el mayor impacto en la rugosidad de la superficie y la precisión del mecanizado de la pieza de trabajo.
3) Desgaste de la cara posterior
Al cortar materiales plásticos con un espesor de corte grande, es posible que la cara posterior de la herramienta no entre en contacto con la pieza de trabajo debido a la presencia de filo reconstruido. Además, la cara posterior normalmente hace contacto con la pieza de trabajo y se forma una banda de desgaste con un ángulo posterior de 0 en la cara posterior. Generalmente, en la mitad de la longitud de trabajo del filo, el desgaste de la cara posterior es relativamente uniforme, por lo que el grado de desgaste de la cara posterior se puede medir por el ancho VB de la banda de desgaste de la cara posterior del filo en esta sección. Dado que todos los tipos de herramientas casi siempre experimentan desgaste de flanco en diferentes condiciones de corte, especialmente al cortar materiales frágiles o materiales plásticos con un espesor de corte menor, el desgaste de la herramienta es principalmente desgaste de flanco y la medición del ancho de la banda de desgaste VB Es relativamente simple, por lo que generalmente se usa VB para indicar el grado de desgaste de la herramienta. Cuanto mayor es el VB, mayor es la fuerza de corte y provoca vibración de corte y desgaste en el arco de la punta de la herramienta, lo que afecta la precisión del procesamiento y la calidad de la superficie.
2. Métodos para prevenir la rotura de herramientas
1) De acuerdo con las características de los materiales y piezas procesados, seleccione razonablemente los tipos y grados de materiales de herramientas. Bajo la premisa de tener una cierta dureza y resistencia al desgaste, es necesario asegurar que el material de la herramienta tenga la tenacidad necesaria;
2) Seleccionar razonablemente los parámetros geométricos de la herramienta. Ajustando los ángulos delantero y trasero, los ángulos de desviación principal y secundario, los ángulos de inclinación de la hoja y otros ángulos;
Asegúrese de que el filo y la punta tengan buena resistencia. Rectificar un chaflán negativo en el filo es una medida eficaz para evitar que se astille;
3) Garantizar la calidad de la soldadura y el afilado y evitar diversos defectos causados por una mala soldadura y afilado. Las herramientas utilizadas en procesos clave deben rectificarse para mejorar la calidad de la superficie y comprobar si hay grietas;
4) Seleccione racionalmente los parámetros de corte para evitar una fuerza de corte excesiva y una temperatura de corte alta para evitar daños a la herramienta;
5) Asegurar que el sistema de proceso tenga buena rigidez y reducir la vibración tanto como sea posible;
6) Adopte métodos operativos correctos para minimizar o minimizar las cargas repentinas en la herramienta.
III. Causas y contramedidas del astillado de herramientas.
1) Selección inadecuada de la marca y las especificaciones de la hoja, como un grosor de hoja demasiado fino o una marca demasiado dura y quebradiza utilizada para un procesamiento rudo.
Contramedidas:
Aumente el grosor de la hoja o instálela verticalmente y seleccione una marca con mayor resistencia a la flexión y dureza.
2) Selección inadecuada de los parámetros de geometría de la herramienta (como ángulos delanteros y traseros demasiado grandes, etc.).
Contramedidas:
La herramienta se puede rediseñar desde los siguientes aspectos.
① Reduzca adecuadamente los ángulos delantero y trasero.
② Utilice un ángulo de inclinación del borde negativo mayor.
③ Reduzca el ángulo de desviación principal.
④ Utilice un chaflán negativo o un arco de borde más grande.
⑤ Muele el filo de transición para fortalecer la punta de la hoja.
3) El proceso de soldadura de la hoja es incorrecto, lo que provoca una tensión de soldadura excesiva o grietas en la soldadura.
Contramedidas:
① Evite utilizar una estructura de ranura para cuchilla que esté cerrada por tres lados.
② Seleccione la soldadura correcta.
③ Evite el uso de llama de oxiacetileno para calentar la soldadura y manténgala caliente después de soldar para eliminar la tensión interna.
④ Utilice una estructura de sujeción mecánica tanto como sea posible.
4) El método de molienda inadecuado causa tensión de molienda y grietas por molienda; la oscilación de los dientes de la fresa PCBN después del rectificado es demasiado grande, lo que sobrecarga los dientes individuales y también provoca que el cuchillo golpee.
Contramedidas:
① Utilice un rectificado intermitente o un rectificado con muela de diamante.
② Utilice una muela abrasiva más suave y revísela con frecuencia para mantenerla afilada.
③ Preste atención a la calidad del rectificado y controle estrictamente la oscilación de los dientes de la fresa.
5) Selección inadecuada de los parámetros de corte, como una cantidad excesiva, que provocará que la máquina herramienta se detenga; al cortar de forma intermitente, la velocidad de corte es demasiado alta, la velocidad de avance es demasiado grande, el margen en blanco es desigual y la profundidad de corte es demasiado pequeña; al cortar materiales con una alta tendencia al endurecimiento por trabajo, como acero con alto contenido de manganeso, la velocidad de avance es demasiado pequeña, etc.
Contramedidas:
Vuelva a seleccionar los parámetros de corte.
6) Razones estructurales como superficie inferior desigual de la ranura de la herramienta de sujeción mecánica o extensión excesiva de la hoja.
Contramedidas:
① Repare la superficie inferior de la ranura de la herramienta.
② Disponga razonablemente la posición de la boquilla del fluido de corte.
③ La barra de herramientas endurecida agrega juntas de carburo debajo de la hoja.
7) Desgaste excesivo de herramientas.
Contramedidas:
Cambie la herramienta o reemplace el filo a tiempo.
8) Un flujo insuficiente de fluido de corte o un método de llenado incorrecto hacen que la hoja se caliente repentinamente y se agriete.
Contramedidas:
① Aumente el flujo de fluido de corte.
② Disponga razonablemente la posición de la boquilla del fluido de corte.
③ Utilice métodos de enfriamiento efectivos, como el enfriamiento por aspersión, para mejorar el efecto de enfriamiento.
④ Utilice * corte para reducir el impacto en la hoja.
9) Instalación inadecuada de la herramienta, como por ejemplo: la herramienta de corte y torneado está instalada demasiado alta o demasiado baja; la fresa final utiliza fresado asimétrico, etc.
Contramedidas:
Reinstale la herramienta.
10) La rigidez del sistema de proceso es demasiado pobre, lo que provoca una vibración de corte excesiva.
Contramedidas:
① Aumente el soporte auxiliar de la pieza de trabajo para mejorar la rigidez de la sujeción de la pieza de trabajo.
② Reduzca la longitud saliente de la herramienta.
③ Reduzca adecuadamente el ángulo posterior de la herramienta.
④ Utilice otras medidas de eliminación de vibraciones.
11) Operación descuidada, como: cuando la herramienta corta desde el centro de la pieza de trabajo, la acción es demasiado violenta; la herramienta se detiene antes de retroceder.
Contramedidas:
Preste atención al método de operación.
IV. Borde construido
1) Causas de formación
En la parte cercana al filo, en el área de contacto entre la herramienta y el chip, debido a la gran presión hacia abajo, el metal de la capa inferior del chip está incrustado en los microscópicos picos y valles irregulares del filo frontal, formando un espacio sin espacios. contacto real de metal con metal y produciendo un fenómeno de unión. Esta parte del área de contacto entre la herramienta y el chip se llama área de unión. En el área de unión, se acumulará una fina capa de material metálico en el borde frontal de la capa inferior de la viruta. El material metálico de esta parte del chip ha sufrido una deformación severa y se fortalece a una temperatura de corte adecuada. Con la salida continua de virutas, bajo el empuje del flujo de corte posterior, esta capa de material acumulado se deslizará con respecto a la capa superior de virutas y se marchará, convirtiéndose en la base del borde formado. Posteriormente se formará sobre él una segunda capa de material de corte acumulado, y esta acumulación continua formará un filo reconstruido.
2) Características e influencia en el corte
① La dureza es 1,5~2,0 veces mayor que la del material de la pieza de trabajo. Puede reemplazar la cara de corte frontal para cortar, lo que tiene el efecto de proteger el filo y reducir el desgaste de la cara de corte frontal. Sin embargo, cuando el borde reconstruido se cae, los fragmentos que fluyen a través del área de contacto herramienta-pieza causarán desgaste en la cara de corte posterior de la herramienta.
② Una vez formado el filo, el ángulo frontal de trabajo de la herramienta aumenta significativamente, lo que desempeña un papel positivo en la reducción de la deformación de la viruta y la reducción de la fuerza de corte.
③ Dado que el filo reconstruido sobresale más allá del filo, la profundidad de corte real aumenta, lo que afecta la precisión dimensional de la pieza de trabajo.
④ El borde acumulado provocará un fenómeno de "arado" en la superficie de la pieza de trabajo, afectando la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo. ⑤ Los fragmentos del borde reconstruido se adherirán o incrustarán en la superficie de la pieza de trabajo para formar puntos duros, afectando la calidad de la superficie mecanizada de la pieza de trabajo.
Del análisis anterior, se puede ver que el borde reconstruido no es propicio para el corte, especialmente para el acabado.
3) Medidas de control
La formación de filo acumulado se puede evitar evitando que el material del fondo de la viruta se adhiera o deforme la cara de corte frontal. Hoy se pueden tomar las siguientes medidas.
① Reduzca la rugosidad del filo delantero.
② Aumente el ángulo frontal de la herramienta.
③ Reduzca el espesor de corte.
④ Utilice cortes de baja o alta velocidad para evitar velocidades de corte que sean propensas a formar bordes acumulados.
⑤ Realice un tratamiento térmico adecuado en el material de la pieza de trabajo para aumentar su dureza y reducir la plasticidad.
⑥ Utilice un fluido de corte con buen rendimiento antiadherente (como un fluido de corte de presión extrema que contenga azufre y cloro).
