Para centros de usinagem, a ferramenta de corte é uma ferramenta consumível, que causará quebra, desgaste e lascamento durante o processo de usinagem. Estes fenómenos são inevitáveis, mas também existem razões controláveis, como o funcionamento não científico e não padronizado e a manutenção inadequada. Somente encontrando a causa raiz poderemos resolver melhor o problema.
01
Sintomas de quebra de ferramenta
(1) A aresta de corte está ligeiramente lascada
Quando a estrutura, a dureza e a margem do material da peça são irregulares, o ângulo de inclinação é muito grande, resultando em baixa resistência da aresta de corte, o sistema de processo não é rígido o suficiente para produzir vibração ou o corte intermitente é executado e a qualidade de afiação é ruim, a aresta de corte está sujeita a lascar. Ou seja, há pequenas lascas, lascas ou descascamentos na área da lâmina. Quando isso acontece, a ferramenta perderá parte de sua capacidade de corte, mas ainda poderá continuar funcionando. À medida que o corte continua, a parte danificada da área da borda pode expandir-se rapidamente, causando danos maiores.
(2) A aresta de corte ou ponta está quebrada
Este tipo de dano geralmente ocorre sob condições de corte mais severas do que aquelas que causam microlascamento da aresta de corte, ou é o desenvolvimento posterior de microlascamento. O tamanho e o alcance do lascamento são maiores do que o microlascamento, fazendo com que a ferramenta perca completamente sua capacidade de corte e tenha que encerrar o trabalho. O lascamento da ponta da faca costuma ser chamado de perda da ponta.
(3) A lâmina ou ferramenta está quebrada
Quando as condições de corte são extremamente severas, a quantidade de corte é muito grande, há carga de impacto, há microfissuras na lâmina ou no material da ferramenta, há tensões residuais na lâmina devido à soldagem e afiação, e fatores como descuido operação, a lâmina ou ferramenta pode ser danificada. Produz quebra. Após a ocorrência deste tipo de dano, a ferramenta não poderá continuar a ser usada e será descartada.
(4) A superfície da lâmina descasca
Para materiais com alta fragilidade, como metal duro, cerâmica, PCBN, etc. com alto teor de TiC, devido a defeitos ou potenciais trincas na estrutura da superfície, ou tensão residual na superfície devido à soldagem e retificação, durante o processo de corte. É fácil causar descascamento da superfície quando a superfície da ferramenta não é suficientemente estável ou quando é submetida a tensões de contato alternadas. O descascamento pode ocorrer na superfície do ancinho e a faca pode ocorrer na superfície do flanco. O material descascado é escamoso e a área descascada é grande. As ferramentas revestidas têm maior probabilidade de descascar. Depois que a lâmina for levemente descascada, ela ainda poderá continuar a funcionar, mas após um descascamento sério, perderá sua capacidade de corte.
(5) Deformação plástica das peças de corte
Devido à sua baixa resistência e baixa dureza, o aço ferramenta e o aço rápido podem sofrer deformação plástica em suas peças de corte. Quando o metal duro opera sob alta temperatura e tensão de compressão tridimensional, também ocorrerá fluxo plástico superficial, o que pode até causar deformação plástica da aresta de corte ou ponta, causando colapso. O colapso geralmente ocorre quando o volume de corte é grande e materiais duros são processados. O módulo de elasticidade do metal duro à base de TiC é menor do que o do metal duro à base de WC, de modo que a capacidade do primeiro de resistir à deformação plástica é acelerada ou falha rapidamente. PCD e PCBN basicamente não sofrem deformação plástica.
(6) Rachadura térmica da lâmina
Quando a ferramenta é submetida a cargas mecânicas e térmicas alternadas, a superfície da peça de corte irá inevitavelmente gerar tensão térmica alternada devido à expansão e contração térmica repetidas, o que causará fadiga e rachaduras na lâmina. Por exemplo, quando uma fresa de metal duro realiza fresamento em alta velocidade, os dentes da fresa são constantemente submetidos a impactos periódicos e tensões térmicas alternadas, resultando em rachaduras em forma de pente na face de saída. Embora algumas ferramentas não tenham cargas e tensões alternadas óbvias, o estresse térmico também ocorrerá devido a temperaturas inconsistentes entre a superfície e as camadas internas. Além disso, existem defeitos inevitáveis no material da ferramenta, de modo que a lâmina também pode desenvolver rachaduras. Às vezes, a ferramenta pode continuar a funcionar por um período de tempo após a formação da rachadura e, às vezes, a rachadura se expande rapidamente, fazendo com que a lâmina se quebre ou a superfície da lâmina se descasque gravemente.
02
Causas do desgaste da ferramenta
(1) Desgaste abrasivo
Freqüentemente, existem partículas minúsculas com dureza extremamente alta no material que está sendo processado, que podem formar ranhuras na superfície da ferramenta. Isso é desgaste abrasivo. O desgaste abrasivo existe em todas as superfícies e é mais evidente na superfície de inclinação. Além disso, o desgaste abrasivo pode ocorrer em várias velocidades de corte, mas para o corte em baixa velocidade, devido à baixa temperatura de corte, o desgaste causado por outros motivos não é óbvio, portanto o desgaste abrasivo é o principal motivo. Além disso, quanto menor for a dureza da ferramenta, mais graves serão os danos abrasivos.
(2) Desgaste por soldagem a frio
Durante o corte, há muita pressão e forte atrito entre a peça de trabalho, o corte e as superfícies dianteira e traseira da lâmina, portanto ocorrerá soldagem a frio. Devido ao movimento relativo entre os pares de fricção, a soldagem a frio causará rachaduras e será removida por uma das partes, resultando em desgaste da soldagem a frio. O desgaste por soldagem a frio é geralmente mais sério em velocidades de corte médias. De acordo com experimentos, os metais frágeis são mais resistentes à soldagem a frio do que os metais plásticos; metais multifásicos são menos resistentes à soldagem a frio do que metais unidirecionais; compostos metálicos são menos propensos à soldagem a frio do que elementos elementares; os elementos do grupo B e o ferro na tabela periódica de elementos químicos são menos propensos à soldagem a frio. A soldagem a frio é mais séria durante o corte em baixa velocidade de aço rápido e metal duro.
(3) Desgaste por difusão
Durante o processo de corte em altas temperaturas e o contato entre a peça e a ferramenta, os elementos químicos de ambos os lados se difundem no estado sólido, alterando a composição e estrutura da ferramenta, tornando a superfície da ferramenta frágil, e agravando o desgaste da ferramenta. O fenômeno de difusão sempre mantém a difusão contínua de objetos com alto gradiente de profundidade para objetos com baixo gradiente de profundidade.
Por exemplo, quando a temperatura do metal duro é de 800 graus, o cobalto nele contido se difundirá rapidamente nos cavacos e nas peças de trabalho, e o WC se decomporá em tungstênio e carbono e se difundirá no aço; quando as ferramentas de PCD estão cortando materiais de aço e ferro, quando a temperatura de corte é superior a 800 graus. Neste momento, os átomos de carbono no PCD serão transferidos para a superfície da peça com grande intensidade de difusão para formar uma nova liga, e a superfície da ferramenta irá ser grafitado. O cobalto e o tungstênio se difundem mais seriamente, enquanto o titânio, o tântalo e o nióbio têm fortes capacidades antidifusão. Portanto, o metal duro YT tem melhor resistência ao desgaste. Ao cortar cerâmica e PCBN, o desgaste por difusão não é significativo quando a temperatura é tão alta quanto 1.000 graus ~ 1.300 graus. Como a peça, os cavacos e a ferramenta são feitos do mesmo material, um potencial termoelétrico será gerado na área de contato durante o corte. Este potencial termoelétrico promove a difusão e acelera o desgaste da ferramenta. Este tipo de desgaste por difusão sob a ação do potencial termoelétrico é denominado "desgaste termoelétrico".
(4) Desgaste oxidativo
Quando a temperatura aumenta, a superfície da ferramenta é oxidada para produzir óxidos mais macios que são friccionados pelos cavacos e causam desgaste, que é chamado de desgaste oxidativo. Por exemplo: a 700 graus ~ 800 graus, o oxigênio do ar reage com cobalto, carboneto, carboneto de titânio, etc. no carboneto cimentado para formar um óxido macio; a 1000 graus, o PCBN reage quimicamente com o vapor de água.
03
Padrões de desgaste da lâmina
(1) Dano facial de ancinho
Ao cortar materiais plásticos em alta velocidade, as peças na superfície de inclinação próximas à força de corte se desgastarão em forma de lua crescente sob a ação dos cavacos, por isso também é chamado de desgaste de cratera. No estágio inicial de desgaste, o ângulo de saída da ferramenta aumenta, o que melhora as condições de corte e favorece o enrolamento e a quebra dos cavacos. No entanto, quando as crateras aumentam ainda mais, a resistência da aresta de corte fica bastante enfraquecida, o que pode eventualmente fazer com que a aresta de corte seja quebrada e danificada. Caso. Ao cortar materiais frágeis ou cortar materiais plásticos em velocidades de corte mais baixas e espessuras de corte mais finas, geralmente não ocorre desgaste de cratera.
(2) Desgaste da ponta da ferramenta
O desgaste da ponta da ferramenta é o desgaste na superfície do flanco do arco da ponta da ferramenta e na superfície do flanco secundário adjacente. É uma continuação do desgaste na superfície do flanco da ferramenta. Devido às más condições de dissipação de calor e ao estresse concentrado, a taxa de desgaste é mais rápida que a da superfície do flanco. Às vezes, uma série de pequenas ranhuras com espaçamento igual à quantidade de avanço é formada na superfície do flanco secundário, o que é chamado de desgaste da ranhura. Eles são causados principalmente pela camada endurecida e linhas de corte na superfície usinada. O desgaste da ranhura é mais provável de ocorrer ao cortar materiais difíceis de cortar com alta tendência ao endurecimento por trabalho. O desgaste da ponta da ferramenta tem maior impacto na rugosidade da superfície e na precisão da usinagem da peça.
(3) Desgaste da superfície do flanco
Ao cortar materiais plásticos com grandes espessuras de corte, a face lateral da ferramenta pode não estar em contato com a peça de trabalho devido à presença de aresta postiça. Além disso, a superfície do flanco geralmente entra em contato com a peça, formando uma zona de desgaste na superfície do flanco. Geralmente, no meio do comprimento de trabalho da aresta de corte, o desgaste do flanco é relativamente uniforme, de modo que o grau de desgaste do flanco pode ser medido pela largura da banda de desgaste do flanco VB desta seção da aresta de corte.
Como vários tipos de ferramentas quase sempre sofrem desgaste de flanco sob diferentes condições de corte, especialmente ao cortar materiais frágeis ou cortar materiais plásticos com uma pequena espessura de corte, o desgaste da ferramenta é principalmente desgaste de flanco, e a faixa de desgaste A medição da largura VB é relativamente simples , então VB geralmente é usado para indicar o grau de desgaste da ferramenta. Quanto maior o VB, não só a força de corte aumentará e causará vibração de corte, mas também afetará o desgaste no arco da ponta da ferramenta, afetando assim a precisão da usinagem e a qualidade da superfície usinada.
04
Como evitar a quebra da ferramenta
(1) De acordo com as características dos materiais e peças a serem processadas, selecione racionalmente os materiais e classes dos diversos tipos de ferramentas de corte. Com a premissa de ter certa dureza e resistência ao desgaste, o material da ferramenta deve ter a tenacidade necessária.
(2) Selecione razoavelmente os parâmetros geométricos da ferramenta. Ao ajustar os ângulos dianteiro e traseiro, os ângulos de deflexão principais e auxiliares, os ângulos de inclinação da aresta e outros ângulos, a aresta de corte e a ponta da ferramenta garantem uma boa resistência. Desbastar um chanfro negativo na aresta de corte é uma medida eficaz para evitar o colapso da ferramenta.
(3) Garantir a qualidade da soldagem e afiação e evitar vários defeitos causados por soldagem e afiação inadequadas. As ferramentas utilizadas nos principais processos devem ser retificadas para melhorar a qualidade da superfície e verificadas quanto a rachaduras.
(4) Escolha a quantidade de corte razoavelmente para evitar força de corte excessiva e alta temperatura de corte para evitar danos à ferramenta.
(5) Tente garantir que o sistema de processo tenha boa rigidez e reduza a vibração.
(6) Adote métodos operacionais corretos e tente evitar que a ferramenta suporte cargas repentinas ou menos.
05
Causas e contramedidas para lascamento de ferramentas
(1) Seleção inadequada de classe e especificações da lâmina, como espessura da lâmina muito fina ou classe muito dura e quebradiça selecionada durante a usinagem de desbaste.
Contramedidas: Aumente a espessura da lâmina ou instale a lâmina verticalmente e escolha uma classe com maior resistência à flexão e tenacidade.
(2) Seleção inadequada dos parâmetros geométricos da ferramenta (como ângulos frontal e traseiro muito grandes, etc.).
Contramedidas: Você pode redesenhar a ferramenta a partir dos seguintes aspectos.
1) Reduza adequadamente os ângulos frontal e traseiro;
2) Use um ângulo de borda negativo maior;
3) Reduza o ângulo de deflexão principal;
4) Use um chanfro negativo maior ou arco de aresta;
5) Lixe a aresta de corte de transição e fortaleça a ponta da ferramenta.
(3) O processo de soldagem da lâmina está incorreto, causando tensão excessiva de soldagem ou rachaduras na soldagem.
Contramedidas:
1) Evite usar estrutura de fenda de lâmina fechada em três lados;
2) Selecione corretamente a solda;
3) Evite usar chama de oxi-acetileno para aquecimento e soldagem, e mantenha-a aquecida após a soldagem para eliminar o estresse interno;
4) Use estruturas de fixação mecânicas tanto quanto possível.
(4) O método de afiação inadequado causará tensão de retificação e rachaduras; depois de afiar a fresa PCBN, a vibração dos dentes será muito grande, sobrecarregando os dentes individuais, o que também causará a quebra da faca.
Contramedidas:
1) Use retificação interrompida ou retificação de diamante;
2) Escolha um rebolo mais macio e apare-o com frequência para mantê-lo afiado;
3) Preste atenção à qualidade da afiação e controle rigorosamente a quantidade de vibração dos dentes da fresa.
(5) A seleção do valor de corte não é razoável. Se a quantidade for muito grande, a máquina-ferramenta ficará chata; durante o corte intermitente, a velocidade de corte é muito alta, a quantidade de avanço é muito grande e a margem em branco é irregular, a profundidade de corte é muito pequena; corte com alto teor de manganês Ao usar materiais com alta tendência ao endurecimento, como aço, a quantidade de alimentação é muito pequena, etc.
Contramedida: Selecione novamente a quantidade de corte.
(6) Razões estruturais, como a superfície inferior irregular da ranhura da ferramenta fixada mecanicamente ou a lâmina se estendendo muito.
Contramedidas:
1) Apare a superfície inferior da ranhura da ferramenta;
2) Organize razoavelmente a posição do bico do fluido de corte;
3) O porta-ferramenta endurecido adiciona uma junta de metal duro sob a lâmina.
(7) Desgaste excessivo da ferramenta.
Contramedidas: Troque a ferramenta ou substitua a aresta de corte a tempo.
(8) O fluxo insuficiente do fluido de corte ou o método de enchimento incorreto podem causar calor repentino e rachaduras na lâmina.
Contramedidas:
1) Aumentar o fluxo do fluido de corte;
2) Organize razoavelmente a posição do bico do fluido de corte;
3) Use métodos de resfriamento eficazes, como resfriamento por spray, para melhorar o efeito de resfriamento;
4) Reduza o impacto na lâmina.
(9) A ferramenta está instalada incorretamente, como: a ferramenta de corte está instalada muito alta ou muito baixa; a fresa de topo usa fresamento ascendente assimétrico, etc.
Contramedida: Reinstale a ferramenta.
(10) A rigidez do sistema de processo é muito fraca, causando vibração excessiva de corte.
Contramedidas:
1) Aumentar o suporte auxiliar da peça e melhorar a rigidez de fixação da peça;
2) Reduza o comprimento do balanço da ferramenta;
3) Reduza adequadamente o ângulo de incidência da ferramenta;
4) Utilize outras medidas de absorção de vibrações.
(11) Operação descuidada, como: quando a ferramenta corta no meio da peça, a ferramenta se move muito bruscamente; a ferramenta para antes de retrair a ferramenta.
Contramedidas: Preste atenção ao método de operação.
06
Causas, características e medidas de controle da borda postiça
(1) Causas de formação
Na parte próxima à aresta de corte, na área de contato entre a ferramenta e o cavaco, devido à grande pressão descendente, o metal subjacente do cavaco fica embutido nos picos e vales microscopicamente irregulares na superfície de saída, formando um verdadeiro contato metal com metal sem lacunas e causando ligação. , esta parte da área de contato entre a faca e o cavaco é chamada de área de ligação. Na zona de ligação, uma fina camada de material metálico será acumulada na camada inferior do cavaco na face de saída. O material metálico desta parte do cavaco sofreu deformação severa e é reforçado sob temperaturas de corte apropriadas. À medida que os cavacos continuam a fluir para fora, sob a ação de corte subsequente, esta camada de material estagnado deslizará em relação à camada superior dos cavacos e se separará, tornando-se a base da aresta postiça. Posteriormente, uma segunda camada de material de corte acumulado se formará sobre ela, e essa camada de acúmulo contínuo formará uma borda postiça.
(2) Características e impacto no processamento de corte
1) A dureza é 1,5 ~ 2,0 vezes maior que o material da peça. Ele pode substituir a face do ancinho para corte. Tem a função de proteger a aresta de corte e reduzir o desgaste da face de saída. No entanto, quando a aresta postiça cai, os detritos que fluem através da área de contato entre a ferramenta e a peça de trabalho causarão desgaste no flanco da ferramenta;
2) Após a formação da aresta postiça, o ângulo de saída de trabalho da ferramenta aumenta significativamente, o que desempenha um papel positivo na redução da deformação dos cavacos e da força de corte;
3) Como a aresta postiça se projeta além da aresta de corte, a profundidade real de corte aumenta e afeta a precisão dimensional da peça de trabalho;
4) A borda postiça causará "sulcos" na superfície da peça de trabalho e afetará a rugosidade da superfície da peça de trabalho;
5) Os fragmentos da borda postiça irão aderir ou embutir na superfície da peça de trabalho para formar pontos duros, afetando a qualidade da superfície usinada da peça de trabalho.
Pode-se observar pela análise acima que a aresta postiça é prejudicial ao processamento de corte, especialmente ao acabamento.
(3) Medidas de controle
A geração de aresta postiça pode ser evitada não ligando ou deformando o material subjacente do cavaco à superfície de inclinação. Portanto, as seguintes medidas podem ser tomadas.
1) Reduza a rugosidade da superfície do ancinho;
2) Aumente o ângulo de saída da ferramenta;
3) Reduza a espessura de corte;
4) Use corte em baixa velocidade ou corte em alta velocidade para evitar velocidades de corte que facilmente formam arestas postiças;
5) Tratamento térmico adequado do material da peça para aumentar sua dureza e reduzir a plasticidade;
6) Use fluidos de corte com boas propriedades antiaderência (como fluidos de corte de extrema pressão contendo enxofre e cloro).
