Ursachen und Lösungen für Werkzeugbruch, Verschleiß, Abplatzungen

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Die Leistung bei Werkzeugbruch

1) Die Schneide ist leicht abgesplittert

Wenn die Materialstruktur, Härte und der Rand des Werkstücks ungleichmäßig sind, der Spanwinkel zu groß und die Schneidkantenstärke niedrig ist, das Prozesssystem nicht steif genug ist, um Vibrationen zu verursachen, oder wenn der Schnitt unterbrochen wird und die Schleifqualität schlecht ist , die Schneide neigt zum Ausbrechen. Das heißt, im Blattbereich treten winzige Lawinen, Kerben oder Abplatzungen auf. Danach verliert das Werkzeug einen Teil seiner Schneidfähigkeit, kann aber weiterarbeiten. Wenn das Schneiden fortgesetzt wird, kann sich der beschädigte Teil des Klingenbereichs schnell ausdehnen, was zu größeren Schäden führt.

2) Abplatzen der Schneide oder Spitze

Diese Art von Schäden tritt häufig unter Schnittbedingungen auf, die härter sind als diejenigen, die zum Ausbrechen der Schneidkante führen, oder ist eine Weiterentwicklung des Ausbrechens. Die Größe und der Umfang des Einbruchs sind größer als der des Mikroeinbruchs, so dass das Werkzeug die Schneidfähigkeit vollständig verliert und aufhören muss zu arbeiten. Die abgebrochene Spitze eines Messers wird oft als Spitzenabfall bezeichnet.

3) Gebrochene Klinge oder Werkzeug

Wenn die Schnittbedingungen extrem schlecht sind, die Schnittmenge zu groß ist, eine Stoßbelastung vorliegt, Mikrorisse im Klingen- oder Werkzeugmaterial auftreten, aufgrund der Restspannung in der Klinge durch Schweißen, Schärfen und Faktoren wie Unachtsamkeit Betrieb kann die Klinge oder das Werkzeug brechen. Nach einem solchen Schaden kann das Werkzeug nicht mehr verwendet werden, was zu Ausschuss führt.

4) Die Oberfläche der Klinge löst sich ab

Bei spröden Werkstoffen wie Hartmetall, Keramik, PCBN etc. mit hohem TiC-Gehalt entstehen Restspannungen in der Oberfläche durch Defekte oder mögliche Risse in der Oberflächenstruktur oder durch Schweißen oder Schärfen. Es lässt sich leicht ablösen, wenn die Werkzeugoberfläche nicht stabil genug ist oder die Werkzeugoberfläche einer wechselnden Kontaktbelastung ausgesetzt ist. Auf der Spanfläche kann Abplatzen auftreten, das Messer kann auf der Flankenfläche auftreten, das Schälmaterial liegt in Form von Flocken vor und die Schälfläche ist groß. Es ist wahrscheinlicher, dass sich das Beschichtungswerkzeug ablöst. Nachdem die Klinge leicht abgezogen wurde, kann sie weiterarbeiten, und die Schneidfähigkeit geht nach starkem Abziehen verloren.

5) Plastische Verformung des Schneidteils

Aufgrund der geringen Festigkeit und geringen Härte von Stahl und Schnellarbeitsstahl kann es im Schneidteil zu plastischen Verformungen kommen. Wenn das Hartmetall unter hoher Temperatur und Druckspannung in drei Richtungen arbeitet, erzeugt es auch ein plastisches Fließen an der Oberfläche und bewirkt sogar, dass die Schneidkante oder die Spitze des Werkzeugs plastisch verformt wird und ein Zusammenbrechen verursacht. Kollabieren tritt im Allgemeinen auf, wenn der Schnittbetrag groß ist und harte Materialien verarbeitet werden. Der Elastizitätsmodul von Sintercarbid auf TiC-Basis ist kleiner als der von Sintercarbid auf WC-Basis, so dass der Widerstand des ersteren gegenüber plastischer Verformung beschleunigt wird oder schnell versagt. PCD und PCBN unterliegen grundsätzlich keiner plastischen Verformung.

6) Heißriss der Klinge

Bei wechselnder mechanischer Belastung und thermischer Belastung des Werkzeugs kommt es durch wiederholte Wärmeausdehnung und -kontraktion zwangsläufig zu thermischen Wechselspannungen an der Oberfläche des Schneidteils, die zu Ermüdung und Rissbildung der Klinge führen. Wenn beispielsweise ein Hartmetall-Fräser Hochgeschwindigkeitsfräsen durchführt, werden die Schneidezähne ständig periodischen Stößen und wechselnder thermischer Belastung ausgesetzt, und auf der Spanfläche werden kammförmige Risse erzeugt. Obwohl einige Werkzeuge keine offensichtlichen Wechsellasten und Wechselbeanspruchungen aufweisen, werden aufgrund der Inkonsistenz der Oberflächen- und Innentemperatur auch thermische Spannungen erzeugt. Außerdem gibt es zwangsläufig Defekte im Werkzeugmaterial, sodass auch die Klinge reißen kann. Nachdem sich der Riss gebildet hat, kann das Werkzeug manchmal noch eine Zeit lang weiterarbeiten, und manchmal führt das schnelle Wachstum des Risses dazu, dass die Klinge bricht oder sich die Klingenfläche ernsthaft ablöst.

So verhindern Sie Werkzeugbruch

1) Wählen Sie entsprechend den Eigenschaften der verarbeiteten Materialien und Teile verschiedene Arten und Qualitäten von Werkzeugmaterialien angemessen aus. Unter der Prämisse einer gewissen Härte und Verschleißfestigkeit muss der Werkzeugwerkstoff die notwendige Zähigkeit gewährleisten.

2) Wählen Sie die geometrischen Parameter des Werkzeugs vernünftig aus. Durch Einstellen der vorderen und hinteren Winkel, der Haupt- und Hilfsablenkwinkel, der Klingenneigungswinkel usw., um sicherzustellen, dass die Schneidkante und die Spitze eine gute Festigkeit aufweisen. Das Schleifen einer Negativfase an der Schneidkante ist eine wirksame Maßnahme, um Werkzeugkollaps zu verhindern.

3) Stellen Sie die Qualität des Schweißens und Schärfens sicher und vermeiden Sie verschiedene Defekte, die durch unsachgemäßes Schweißen und Schärfen verursacht werden. Das im Schlüsselprozess verwendete Schneidwerkzeug sollte geschliffen werden, um die Oberflächenqualität zu verbessern und auf Risse zu prüfen.

4) Wählen Sie die Schnittmenge vernünftig, um übermäßige Schnittkräfte und hohe Schnitttemperaturen zu vermeiden, um Werkzeugschäden zu vermeiden.

5) Stellen Sie so weit wie möglich sicher, dass das Prozesssystem eine bessere Steifigkeit aufweist, und reduzieren Sie Vibrationen.

6) Wählen Sie die richtige Betriebsmethode, versuchen Sie, das Werkzeug nicht zu tragen oder die plötzliche Belastung so wenig wie möglich zu tragen.

Werkzeugverschleiß

Die Verschleißursachen lassen sich einteilen in:

1) Abrieb

Im verarbeiteten Material befinden sich oft winzige Partikel mit extrem hoher Härte, die Riefen auf die Oberfläche des Werkzeugs ziehen können, was dem abrasiven Verschleiß dient. Abrasiver Verschleiß ist auf allen Seiten vorhanden, und die Spanfläche ist am offensichtlichsten. Darüber hinaus kann Hanfverschleiß bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten auftreten, aber beim Schneiden mit niedriger Geschwindigkeit ist der aus anderen Gründen verursachte Verschleiß aufgrund der niedrigeren Schnitttemperatur nicht offensichtlich, sodass der abrasive Verschleiß der Hauptgrund ist. Je geringer die Härte des Werkzeugs ist, desto größer ist außerdem der abrasive Verschleiß.

2) Kaltschweißverschleiß

Beim Schneiden gibt es viel Druck und starke Reibung zwischen dem Werkstück, dem Schnitt und den Vorder- und Rückseiten, sodass es zu Kaltverschweißungen kommt. Aufgrund der Relativbewegung zwischen den Reibpaaren wird die Kaltverschweißung Risse erzeugen und von einer Seite abgetragen werden, was zu Kaltverschweißungsverschleiß führt. Kaltschweißverschleiß ist im Allgemeinen bei moderaten Schnittgeschwindigkeiten schwerwiegender. Experimenten zufolge sind spröde Metalle beim Kaltschweißwiderstand stärker als Kunststoffmetalle; mehrphasige Metalle sind kleiner als unidirektionale Metalle; Metallverbindungen neigen weniger zum Kaltverschweißen als einfache Substanzen; und die Elemente der Gruppe B im Periodensystem der chemischen Elemente neigen weniger zum Kaltverschweißen mit Eisen. Das Kaltschweißen von Schnellarbeitsstahl und Hartmetall ist beim Niedergeschwindigkeitsschneiden schwerwiegender.

3) Diffusionsverschleiß

Beim Schneiden bei hoher Temperatur und beim Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug diffundieren die chemischen Elemente der beiden Parteien im festen Zustand, verändern die Zusammensetzung und Struktur des Werkzeugs und machen die Oberfläche des Werkzeugs zerbrechlich. und Erhöhung des Verschleißes des Werkzeugs. Das Diffusionsphänomen hält immer die kontinuierliche Diffusion von Objekten mit hohen Tiefengradienten zu Objekten mit geringen Tiefengradienten aufrecht.

4) Oxidativer Verschleiß

Wenn die Temperatur ansteigt, wird die Oberfläche des Werkzeugs oxidiert, um weichere Oxide zu erzeugen, und der durch die Reibung der Späne gebildete Verschleiß wird als oxidativer Verschleiß bezeichnet. Beispielsweise oxidiert bei 700℃~800℃ der Sauerstoff in der Luft mit dem Kobalt, Karbid und Titankarbid im Hartmetall, um ein weicheres Oxid zu bilden; bei 1000℃ reagiert PCBN chemisch mit Wasserdampf.

Nach der Form der Abnutzung kann es unterteilt werden in:

1) Rake-Face-Schaden

Beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit höheren Geschwindigkeiten verschleißen die Teile an der Spanfläche nahe der Schnittkraft unter der Einwirkung von Spänen zu einer konkaven Sichelform, daher wird dies auch als Kraterverschleiß bezeichnet. Im frühen Verschleißstadium vergrößert sich der Spanwinkel des Werkzeugs, was die Schnittbedingungen verbessert und das Einrollen und Brechen der Späne erleichtert. Wenn jedoch der sichelförmige Hohlraum weiter zunimmt, wird die Festigkeit der Schneidkante stark geschwächt, was schließlich dazu führen kann, dass die Schneidkante zusammenbricht und beschädigt wird. Fall. Beim Schneiden von spröden Materialien oder beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit geringerer Schnittgeschwindigkeit und dünnerer Schnittstärke tritt im Allgemeinen kein Kolkverschleiß auf.

2) Werkzeugspitzenverschleiß

Der Werkzeugspitzenverschleiß ist der Verschleiß an der Flankenfläche des Spitzenbogens und der angrenzenden sekundären Flankenfläche und ist die Fortsetzung des Verschleißes an der Flankenfläche des Werkzeugs. Aufgrund der schlechten Wärmeabfuhrbedingungen und der Spannungskonzentration ist die Verschleißgeschwindigkeit schneller als die Flanke. Manchmal bilden sich auf der Sekundärflanke eine Reihe kleiner Rillen mit einem Abstand gleich dem Vorschub, was als Rillenverschleiß bezeichnet wird. Sie werden hauptsächlich durch die gehärtete Schicht und Schnittlinien auf der bearbeiteten Oberfläche verursacht. Beim Schneiden von schwer zerspanbaren Materialien mit hoher Neigung zur Kaltverfestigung kommt es am ehesten zu Rillenverschleiß. Der Werkzeugspitzenverschleiß hat den größten Einfluss auf die Oberflächenrauheit und Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks.

3) Flankenverschleiß

Beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit großer Schnittdicke darf die Flankenfläche des Werkzeugs das Werkstück aufgrund der vorhandenen Aufbauschneide nicht berühren. Außerdem wird in der Regel die Freifläche mit dem Werkstück in Kontakt kommen und auf der Freifläche eine Verschleißzone mit einem Freiwinkel von 0 gebildet. Im Allgemeinen ist der Freiflächenverschleiß in der Mitte der Arbeitslänge der Schneidkante relativ gleichmäßig, sodass der Verschleißgrad der Freifläche durch die Breite VB der Freiflächenverschleißzone der Schneidkante gemessen werden kann. Da verschiedene Werkzeugtypen unter unterschiedlichen Schnittbedingungen fast alle einen Freiflächenverschleiß aufweisen, insbesondere beim Schneiden von spröden Materialien oder beim Schneiden von Kunststoffmaterialien mit geringerer Schnittdicke, ist der Werkzeugverschleiß hauptsächlich Freiflächenverschleiß und die Verschleißzone Das Maß der Breite VB ist relativ einfach, daher wird VB normalerweise verwendet, um den Grad des Werkzeugverschleißes anzuzeigen. Ein größerer VB erhöht nicht nur die Schnittkraft und verursacht Schnittvibrationen, sondern wirkt sich auch auf den Verschleiß des Bogens der Werkzeugspitze aus, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche beeinträchtigt werden.

Werkzeugzersplitterung

Ursachen und Lösungen Werkzeugbruch

1) Die Klingenqualitäten und -spezifikationen sind falsch ausgewählt, z. B. die Dicke der Klinge ist zu dünn oder die Qualitäten sind zu hart und spröde für die Grobbearbeitung ausgewählt.

Lösungen:Erhöhen Sie die Dicke der Klinge oder installieren Sie die Klinge aufrecht und wählen Sie eine Sorte mit höherer Biegefestigkeit und Zähigkeit.

2) Unsachgemäße Auswahl der Werkzeuggeometrieparameter (z. B. zu große vordere und hintere Winkel usw.).

Lösungen:Das Tool kann unter folgenden Gesichtspunkten umgestaltet werden.

① Verringern Sie den vorderen und hinteren Winkel entsprechend.

② Verwenden Sie einen größeren negativen Blattneigungswinkel.

③ Verringern Sie den Eintrittswinkel.

④ Verwenden Sie eine größere negative Fase oder einen größeren Schneidkantenbogen.

⑤ Schärfen Sie die Übergangsschneide, um die Werkzeugspitze zu verbessern.

3) Der Schweißprozess der Klinge ist falsch, was zu übermäßiger Schweißspannung oder Schweißrissen führt.

Lösungen:

①Vermeiden Sie die Verwendung einer Blade-Slot-Struktur mit drei geschlossenen Seiten.

② Lot richtig auswählen.

③Vermeiden Sie die Verwendung einer Sauerstoffacetylenflamme zum Erhitzen des Schweißens und halten Sie sich nach dem Schweißen warm, um innere Spannungen zu beseitigen.

④ Verwenden Sie so viel wie möglich mechanische Klemmstrukturen.

4) Unsachgemäße Schärfmethode führt zu Schleifspannungen und Schleifrissen; Nach dem Schärfen des PCBN-Fräsers ist die Vibration der Zähne zu groß, wodurch die einzelnen Zähne überlastet werden und das Messer schlägt.

Lösungen:

①Verwenden Sie intermittierendes Schleifen oder Schleifen mit einer Diamantscheibe.

②Wählen Sie eine weichere Schleifscheibe und richten Sie sie regelmäßig ab, um die Schleifscheibe scharf zu halten.

③Achten Sie auf die Qualität des Schärfens und kontrollieren Sie streng die Vibration der Schneidezähne.

5) Die Auswahl des Schnittbetrags ist unangemessen. Wenn die Menge zu groß ist, wird die Maschine stickig; Beim intermittierenden Schneiden ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch, der Vorschub zu groß und der Blankrand ungleichmäßig, die Schnitttiefe zu gering; Schneiden von Hartmanganstahl Bei Materialien mit hoher Kaltverfestigungsneigung, zu kleinem Vorschub usw.

Gegenmaßnahme:Wählen Sie den Schnittbetrag erneut aus.

6) Konstruktive Gründe wie die unebene Bodenfläche des Schlitzes des mechanischen Spannwerkzeugs oder die zu lange Klinge.

Lösungen:

① Trimmen Sie die Unterseite der Messerrille.

② Ordnen Sie die Position der Schneidflüssigkeitsdüse angemessen an.

③Der gehärtete Schaft fügt eine Hartlegierungsdichtung unter der Klinge hinzu.

7) Übermäßiger Werkzeugverschleiß.

Lösungen:Werkzeug oder Schneide rechtzeitig wechseln.

8) Der Schneidflüssigkeitsfluss ist unzureichend oder die Füllmethode ist falsch, was dazu führt, dass die Klinge heiß wird und Risse bekommt.

Lösungen:

① Erhöhen Sie den Fluss der Schneidflüssigkeit.

② Ordnen Sie die Position der Schneidflüssigkeitsdüse angemessen an.

③ Verwenden Sie effektive Kühlmethoden wie Sprühkühlung, um die Kühlwirkung zu verbessern.

④ Verwenden Sie * Schneiden, um die Auswirkungen auf die Klinge zu reduzieren.

9) Das Werkzeug ist falsch installiert, z. B.:das Schneidwerkzeug ist zu hoch oder zu niedrig installiert; der Planfräser verwendet asymmetrisches Gleichlauffräsen usw.

Gegenmaßnahme:Tool neu installieren.

10) Die Steifigkeit des Prozesssystems ist zu gering, was zu übermäßigen Schneidvibrationen führt.

Lösungen:

① Erhöhen Sie die Hilfsunterstützung des Werkstücks, um die Steifigkeit der Werkstückspannung zu verbessern.

② Reduzieren Sie die Auskraglänge des Werkzeugs.

③ Reduzieren Sie den Freiwinkel des Werkzeugs entsprechend.

④ Verwenden Sie andere Antivibrationsmaßnahmen.

11) Unvorsichtiger Betrieb, wie z. B.:Wenn das Werkzeug von der Mitte des Werkstücks einschneidet, ist die Aktion zu heftig; das Werkzeug wurde nicht zurückgezogen und stoppt sofort.

Gegenmaßnahme:Achten Sie auf die Betriebsweise.