Para el centro de mecanizado, la herramienta es una herramienta consumible, que se dañará, desgastará, astillará, etc. durante el proceso de mecanizado. Estos fenómenos son inevitables, pero también existen razones controlables, como un funcionamiento no científico e irregular y un mantenimiento inadecuado. Solo encontrando la causa raíz podemos resolver mejor el problema.
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Síntomas de rotura de herramienta.
1) Astillado del filo
Cuando la estructura del material de la pieza de trabajo, la dureza y el margen no son uniformes, el ángulo de inclinación es demasiado grande, lo que resulta en una baja resistencia del filo de corte, rigidez insuficiente del sistema de proceso para generar vibración o corte intermitente, mala calidad de rectificado, el filo de corte es propenso al astillado, es decir, aparecen pequeños astillados, muescas o descascarillados en la zona del borde. Cuando esto sucede, la herramienta perderá parte de su capacidad de corte, pero seguirá funcionando. A medida que continúa el corte, la parte dañada del área del borde puede expandirse rápidamente y provocar un daño mayor.
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2) Astillado del filo o punta
Este tipo de daño a menudo se produce en condiciones de corte más duras que el despostillado del filo de corte, o es el desarrollo posterior del despostillado. El tamaño y el alcance de las virutas son mayores que las virutas, por lo que la herramienta pierde por completo su capacidad de corte y tiene que dejar de funcionar. El astillado de la punta a menudo se denomina caída del punto.
3) La hoja o cuchillo está roto
Cuando las condiciones de corte son extremadamente duras, la cantidad de corte es demasiado grande, hay una carga de impacto, hay microfisuras en la hoja o en el material de la herramienta, hay tensión residual en la hoja debido a la soldadura y el afilado, y factores como una operación descuidada. puede dañar la cuchilla o la herramienta. romper. Una vez que se produce este tipo de daño, la herramienta no puede seguir utilizándose, por lo que se desecha.
4) La capa superficial de la hoja se despega.
Para materiales con alta fragilidad, como aleaciones duras con alto contenido de TiC, cerámica, PCBN, etc., debido a defectos o posibles grietas en la estructura de la superficie, o estrés residual en la superficie debido a la soldadura y afilado, durante el proceso de corte. es fácil despegar la capa de la superficie cuando no es lo suficientemente estable o la superficie de la herramienta está sujeta a tensión de contacto alterna. El pelado puede ocurrir en la cara inclinada y el cuchillo puede ocurrir en la cara del flanco. El pelado es en forma de escamas y el área de pelado es relativamente grande. Las herramientas recubiertas tienen más probabilidades de desprenderse. Después de que la cuchilla se despega ligeramente, puede continuar funcionando, pero después de un despegado severo, perderá su capacidad de corte.
5) Deformación plástica de piezas de corte.
Debido a la baja resistencia y la baja dureza del acero para herramientas y el acero rápido, se puede producir una deformación plástica en la parte de corte. Cuando el carburo cementado trabaja directamente a alta temperatura y en un estado de tensión de compresión tridimensional, también producirá un flujo plástico en la superficie e incluso provocará una deformación plástica del borde de corte o la punta para provocar el colapso. El colapso generalmente ocurre cuando la cantidad de corte es grande y cuando se procesan materiales duros. El módulo elástico del carburo cementado basado en TiC es más pequeño que el del carburo cementado basado en WC, por lo que la capacidad del primero para resistir la deformación plástica se acelera o falla rápidamente. PCD y PCBN básicamente no sufren deformación plástica.
6) Agrietamiento térmico de la hoja
Cuando la herramienta se somete a cargas mecánicas y térmicas alternas, la superficie de la pieza de corte inevitablemente generará una tensión térmica alterna debido a la expansión y contracción térmica repetida, lo que hará que la cuchilla se fatiga y se agriete. Por ejemplo, cuando la fresa de carburo cementado se utiliza para fresado de alta velocidad, los dientes de la fresa están constantemente sujetos a impactos periódicos y tensiones térmicas alternas, y se generan grietas en forma de peine en la cara de desprendimiento. Aunque algunas herramientas no tienen una carga alterna evidente y tensión alterna, también se generará tensión térmica debido a la temperatura inconsistente de la capa superficial y la capa interna. Además, inevitablemente hay defectos dentro del material de la herramienta, por lo que la hoja también puede agrietarse. A veces, la herramienta puede continuar funcionando durante un período de tiempo después de que se forme la grieta y, a veces, la grieta se expande rápidamente y hace que la hoja se rompa o que la superficie de la hoja se despegue severamente.
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Causas del desgaste de herramientas
1) Desgaste abrasivo
A menudo hay algunas partículas diminutas con una dureza extremadamente alta en el material procesado, que pueden dibujar surcos en la superficie de la herramienta, lo que es un desgaste abrasivo abrasivo. Existe desgaste abrasivo en todas las superficies, más obviamente en la cara de desprendimiento. 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 daño abrasivo.
2) Desgaste por soldadura en frío
Al cortar, hay mucha presión y fuerte fricción entre la pieza de trabajo, el corte y las caras delantera y trasera del cortador, por lo que se producirá una soldadura en frío. Debido al movimiento relativo entre los pares de fricción, la soldadura en frío producirá grietas y se desviará por un lado, lo que provocará un desgaste por soldadura en frío. El desgaste por soldadura en frío es generalmente severo a velocidades de corte moderadas. Según los experimentos, los metales frágiles tienen mayor resistencia a la soldadura en frío que los metales plásticos; los metales multifásicos son más pequeños que los metales unidireccionales; los compuestos metálicos tienen una menor tendencia a la soldadura en frío que las sustancias simples; Los elementos del grupo B y el hierro en la tabla periódica de elementos químicos tienen una menor tendencia a la soldadura en frío. La soldadura en frío es más seria cuando el acero de alta velocidad y el carburo cementado se cortan a baja velocidad.
3) Desgaste por difusión
Durante el corte a alta temperatura y el contacto entre la pieza de trabajo y la herramienta, los elementos químicos en ambos lados se difunden entre sí en estado sólido, cambiando la estructura de composición de la herramienta, haciendo que la superficie de la herramienta sea frágil y agravando el desgaste de la herramienta. herramienta. El fenómeno de difusión siempre mantiene la difusión continua de objetos con gradiente de profundidad alto a objetos con gradiente de profundidad bajo.
Por ejemplo, cuando el carburo cementado está a 800 grados, el cobalto que contiene se difundirá rápidamente en las virutas y las piezas de trabajo, y el WC se descompondrá en tungsteno y carbono y se difundirá en el acero; cuando la temperatura de corte de las herramientas PCD es superior a 800 grados al cortar acero y materiales de hierro En este momento, los átomos de carbono en 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 se grafitizará. La difusión de cobalto y tungsteno es relativamente grave, y la capacidad antidifusión del titanio, tantalio y niobio es relativamente fuerte. Por lo tanto, el carburo cementado YT tiene mejor resistencia al desgaste. Al cortar cerámica y PCBN, cuando la temperatura es tan alta como 1000 grados -1300 grados, el desgaste por difusión no es significativo. Debido a los diferentes materiales de la pieza de trabajo, la viruta y la herramienta, se generará un potencial termoeléctrico en el área de contacto durante el corte. Este potencial termoeléctrico puede promover la difusión y acelerar el desgaste de la herramienta. Este tipo de 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, lo que se denomina desgaste oxidativo. Por ejemplo: a 700 grados ~ 800 grados, el oxígeno del aire reacciona con cobalto, carburo, carburo de titanio, etc. en carburo cementado para formar óxidos blandos; a 1000 grados, PCBN reacciona químicamente con vapor de agua.
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Patrones de desgaste de la hoja
1) Daños en la cara del rastrillo
Al cortar materiales plásticos a alta velocidad, la parte de la cara de desprendimiento cercana a la fuerza de corte se desgastará en forma de media luna cóncava bajo la acción de las virutas, por lo que también se denomina desgaste de cráter. En la etapa temprana de desgaste, el ángulo de ataque de la herramienta aumenta, lo que mejora las condiciones de corte y favorece el alabeo y la rotura de las virutas. Sin embargo, cuando el cráter de la media luna aumenta aún más, la resistencia del filo de corte se debilita considerablemente, lo que eventualmente puede causar que el filo de corte se rompa. Caso. Cuando se cortan materiales quebradizos o se cortan materiales plásticos a velocidades de corte más bajas y espesores de corte más delgados, generalmente no se produce desgaste por cráter.
2) Desgaste de la punta de la herramienta
El desgaste de la punta de la herramienta es el desgaste del flanco del arco de la punta de la herramienta y el flanco secundario adyacente, que es la continuación del desgaste del flanco superior de la herramienta. Debido a las malas condiciones de disipación de calor y la tensión concentrada aquí, la velocidad de desgaste es más rápida que la del flanco y, a veces, se forman una serie de pequeñas ranuras con una distancia igual a la cantidad de alimentación en el flanco auxiliar, lo que se denomina desgaste de ranura. . Se deben principalmente a la capa endurecida y las líneas de corte en la superficie mecanizada. Cuando se cortan materiales difíciles de cortar con una alta tendencia al endurecimiento por trabajo, lo más probable es que se produzca un desgaste de la ranura. El desgaste de la punta de la herramienta tiene el mayor impacto en la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo y la precisión del mecanizado.
3) desgaste del flanco
Al cortar materiales plásticos con grandes espesores de corte, es posible que el flanco de la herramienta no esté en contacto con la pieza de trabajo debido a la presencia de filo de aportación. Además, normalmente el flanco entrará en contacto con la pieza de trabajo y se formará una zona de desgaste con un ángulo de alivio de 0 en el flanco. Generalmente, en la mitad de la longitud de trabajo del borde de corte, el desgaste de incidencia es relativamente uniforme, por lo que el grado de desgaste de incidencia puede medirse por el ancho de la zona de desgaste de incidencia VB del borde de corte.
Debido a que varios tipos de herramientas casi siempre tienen desgaste de incidencia bajo diferentes condiciones de corte, especialmente cuando se cortan materiales quebradizos o materiales plásticos con un espesor de corte pequeño, el desgaste de la herramienta es principalmente desgaste de incidencia y la zona de desgaste La medida del ancho VB es relativamente simple, por lo que VB se suele utilizar para indicar el grado de desgaste de la herramienta. Cuanto mayor sea el VB, no solo aumentará la fuerza de corte y causará vibraciones de corte, sino que también afectará el desgaste en el arco de la punta de la herramienta, lo que afectará la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie.
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Cómo prevenir la rotura de cuchillos
1) De acuerdo con las características de los materiales y piezas procesadas, 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. Al ajustar los ángulos delantero y trasero, los ángulos de deflexión principal y auxiliar, y los ángulos de inclinación de la hoja, etc., es posible garantizar que el borde de corte y la punta de la herramienta tengan una mejor resistencia. Rectificar un chaflán negativo en el filo de corte es una medida eficaz para evitar el astillamiento.
3) Asegure la calidad de la soldadura y el afilado, y evite varios defectos causados por una mala soldadura y afilado. Los cuchillos utilizados en el proceso clave deben rectificarse para mejorar la calidad de la superficie y comprobar si hay grietas.
4) Seleccione razonablemente la cantidad de corte para evitar una fuerza de corte excesiva y una temperatura de corte alta para evitar daños en la herramienta.
5) En la medida de lo posible, asegúrese de que el sistema de proceso tenga una mayor rigidez y reduzca las vibraciones.
6) Tome el método de operación correcto e intente que la herramienta no soporte o soporte la carga de cambio repentino tanto como sea posible.
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Causas y contramedidas del astillamiento de herramientas.
1. La selección incorrecta del grado y la especificación de la hoja, como que el grosor de la hoja es demasiado delgado o el grado que es demasiado duro y demasiado quebradizo se selecciona para el mecanizado de desbaste.
Contramedidas: aumente el grosor de la hoja o instale la hoja verticalmente y elija un grado con mayor resistencia a la flexión y tenacidad.
2. Elección incorrecta de los parámetros geométricos de la herramienta (como ángulos delantero y trasero demasiado grandes, etc.).
Contramedidas:
Puede comenzar a rediseñar la herramienta a partir de los siguientes aspectos.
1) Reduzca adecuadamente los ángulos delantero y trasero.
2) Use una inclinación de borde negativo más grande.
3) Reducir el ángulo de posición.
4) Use un chaflán negativo más grande o un arco de borde.
5) Rectificado del filo de transición para realzar la punta.
3) El proceso de soldadura de la cuchilla es incorrecto, lo que provoca una tensión de soldadura excesiva o grietas en la soldadura.
Contramedidas:
1) Evite adoptar una estructura de ranura de hoja cerrada de tres lados.
2) Selección correcta de soldadura.
3) Evite el uso de soldadura por calentamiento con llama de oxiacetileno y manténgala caliente después de soldar para eliminar la tensión interna.
4) Utilice la estructura de sujeción mecánica tanto como sea posible
4. El método de afilado inadecuado causará tensión de pulido y grietas de pulido; después de afilar la fresa PCBN, la vibración de los dientes de corte es demasiado grande, lo que hace que la carga de los dientes de corte individuales sea demasiado pesada y también provocará cortes.
Contramedidas:
1) Rectificado con rectificado intermitente o muela de diamante.
2) Elija una muela abrasiva más suave y, a menudo, vístase para mantener la muela afilada.
3) Preste atención a la calidad del afilado y controle estrictamente la vibración de los dientes de la fresa.
5. La elección de la cantidad de corte no es razonable. Si la cantidad es demasiado grande, la máquina herramienta se aburrirá; cuando se corta intermitentemente, la velocidad de corte es demasiado alta, la velocidad de avance es demasiado grande y cuando el espacio en blanco es desigual, la profundidad de corte es demasiado pequeña; corte de acero con alto contenido de manganeso Para materiales con una gran tendencia al endurecimiento por trabajo, la velocidad de avance es demasiado pequeña.
Contramedida: Vuelva a seleccionar la cantidad de corte.
6. Razones estructurales, como que la superficie inferior de la ranura de la herramienta de sujeción mecánica no sea uniforme o que la hoja sobresalga demasiado.
Contramedidas:
1) Recorte la superficie inferior de la ranura.
2) Organice razonablemente la posición de la boquilla de fluido de corte.
3) El vástago endurecido agrega una junta de carburo debajo de la hoja.
7. Desgaste excesivo de herramientas.
Contramedidas: Cambie la herramienta o reemplace el filo a tiempo.
8. Una tasa de flujo de fluido de corte insuficiente o un método de llenado incorrecto causará un repentino daño por calor y grietas en la cuchilla.
Contramedidas:
1) Aumente el caudal de fluido de corte.
2) Organice razonablemente la posición de la boquilla de fluido de corte.
3) Use métodos de enfriamiento efectivos como el enfriamiento por aspersión para mejorar el efecto de enfriamiento.
4) Adopte un corte de alta velocidad para reducir el impacto en la cuchilla.
9. La herramienta está instalada incorrectamente, por ejemplo: la herramienta de corte está instalada demasiado alta o demasiado baja; la fresa de extremo adopta un fresado asimétrico, etc.
Contramedida: Vuelva a instalar la herramienta.
10. La rigidez del sistema de proceso es demasiado pobre, lo que genera una vibración de corte excesiva.
Contramedidas:
1) Aumente el soporte auxiliar de la pieza de trabajo para mejorar la rigidez de sujeción de la pieza de trabajo.
2) Reduzca la longitud del voladizo de la herramienta.
3) Reduzca correctamente el ángulo posterior de la herramienta.
4) Adoptar otras medidas de amortiguamiento.
11. Operación inadvertida, como: cuando la herramienta corta desde el medio de la pieza de trabajo, la acción es demasiado violenta; antes de que la herramienta se retraiga, deténgase inmediatamente.
Contramedidas: Preste atención al método de operación.
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Causas, características y medidas de control del borde de acumulación
1. Causas
En la parte cercana al borde de corte, en el área de contacto entre la herramienta y la viruta, debido a la gran fuerza hacia abajo, el metal subyacente de la viruta está incrustado en los picos y valles irregulares microscópicos en la cara de desprendimiento, formando una verdadera unión de metal a -contacto de metal sin huecos y provocando la unión. , esta parte del área de contacto entre la cuchilla y la viruta se denomina área de unión. En la zona de unión, habrá una capa delgada de material metálico depositada en la cara de desprendimiento en la parte inferior de la viruta. El material metálico de esta parte de la viruta ha sufrido una deformación severa y se fortalecerá a una temperatura de corte adecuada. Con el flujo continuo de virutas, bajo el empuje del flujo del corte posterior, esta capa de material estancado se deslizará en relación con la capa superior de virutas y se irá, convirtiéndose en la base del borde acumulado. Posteriormente, se formará sobre él una segunda capa de material de corte estancado, y esta estratificación continua formará un borde acumulado.
2. Características e influencia en el proceso de 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 desprendimiento para cortar y tiene el efecto de proteger el filo y reducir el desgaste de la cara de desprendimiento. Sin embargo, cuando el borde acumulado se cae, los desechos fluyen a través del área de contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo. Provocar el desgaste del flanco de la herramienta.
2) Después de que se forma el borde acumulado, el ángulo de inclinación de trabajo de la herramienta aumenta significativamente, lo que juega un papel positivo en la reducción de la deformación de la viruta y la fuerza de corte.
3) Dado que el borde de acumulación sobresale más allá del borde de corte, la profundidad de corte real aumenta, lo que afecta la precisión dimensional de la pieza de trabajo.
4) El borde acumulado causará un fenómeno de "surco" en la superficie de la pieza de trabajo, lo que afectará la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo.
5) Los fragmentos del borde acumulado se unirán o se incrustarán en la superficie de la pieza de trabajo para causar puntos duros, lo que afectará la calidad de la superficie procesada de la pieza de trabajo.
Del análisis anterior, se puede ver que el borde acumulado no es bueno para el corte, especialmente para el acabado.
3. Medidas de control
La generación de acumulación de filo se puede evitar al no unir o deformar y fortalecer el material inferior de la viruta y la cara de desprendimiento. Para este día se pueden tomar las siguientes medidas.
1) Reducir la rugosidad de la cara inclinada.
2) Aumente el ángulo de ataque de la herramienta.
3) Reducir el espesor de corte.
4) Use corte de baja velocidad o corte de alta velocidad para evitar la velocidad de corte que es fácil de formar borde acumulado.
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 buenas propiedades antiadherentes (como un fluido de corte de presión extrema que contenga azufre y cloro).
