Pour le centre d'usinage, l'outil est un outil consommable, qui sera endommagé, usé, ébréché, etc. pendant le processus d'usinage. Ces phénomènes sont inévitables, mais il existe également des raisons contrôlables telles qu'un fonctionnement non scientifique et irrégulier et un entretien inapproprié. Ce n'est qu'en trouvant la cause profonde que nous pourrons mieux résoudre le problème.
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Symptômes de bris d'outil
1) Écaillage du tranchant
Lorsque la structure, la dureté et la marge du matériau de la pièce sont inégales, l'angle de coupe est trop grand, ce qui entraîne une faible résistance de l'arête de coupe, une rigidité insuffisante du système de traitement pour générer des vibrations, ou une coupe intermittente, une mauvaise qualité de meulage, l'arête de coupe est sujette à l'écaillage, c'est-à-dire que de petits éclats, entailles ou écaillages apparaissent dans la zone des bords. Lorsque cela se produit, l'outil perdra une partie de sa capacité de coupe, mais continuera à fonctionner. Au fur et à mesure que la coupe se poursuit, la partie endommagée de la zone de bord peut s'étendre rapidement, entraînant des dommages plus importants.
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2) Écaillage du tranchant ou de la pointe
Ce type de dommage se produit souvent dans des conditions de coupe plus difficiles que l'écaillage de l'arête de coupe, ou est le développement ultérieur de l'écaillage. La taille et l'étendue de l'écaillage sont plus grandes que l'écaillage, de sorte que l'outil perd complètement sa capacité de coupe et doit cesser de fonctionner. L'écaillage de la pointe est souvent appelé chute ponctuelle.
3) La lame ou le couteau est cassé
Lorsque les conditions de coupe sont extrêmement dures, la quantité de coupe est trop grande, il y a une charge d'impact, il y a des microfissures dans la lame ou le matériau de l'outil, il y a une contrainte résiduelle dans la lame due au soudage et à l'affûtage, et des facteurs tels qu'un fonctionnement imprudent peut endommager la lame ou l'outil. rompre. Après cette forme de dommage, l'outil ne peut plus être utilisé, de sorte qu'il est mis au rebut.
4) La couche superficielle de la lame se décolle
Pour les matériaux à haute fragilité, tels que les alliages durs à haute teneur en TiC, céramiques, PCBN, etc., en raison de défauts ou de fissures potentielles dans la structure de surface, ou de contraintes résiduelles sur la surface dues au soudage et à l'affûtage, pendant le processus de coupe. est facile à décoller de la couche de surface lorsqu'elle n'est pas suffisamment stable ou que la surface de l'outil est soumise à des contraintes de contact alternées. Le pelage peut se produire sur la face du râteau et le couteau peut se produire sur la face du flanc. Le pelage se présente sous forme de flocons et la zone de pelage est relativement grande. Les outils revêtus sont plus susceptibles de s'écailler. Une fois la lame légèrement décollée, elle peut continuer à fonctionner, mais après un détachement sévère, elle perdra sa capacité de coupe.
5) Déformation plastique des pièces coupantes
En raison de la faible résistance et de la faible dureté de l'acier à outils et de l'acier rapide, une déformation plastique peut se produire dans la partie coupante. Lorsque le carbure cémenté travaille directement à haute température et dans un état de contrainte de compression tridimensionnelle, il produira également un écoulement plastique sur la surface, et même provoquera une déformation plastique de l'arête de coupe ou de la pointe pour provoquer un effondrement. L'effondrement se produit généralement lorsque la quantité de coupe est importante et lors du traitement de matériaux durs. Le module d'élasticité du carbure cémenté à base de TiC est inférieur à celui du carbure cémenté à base de WC, de sorte que la capacité du premier à résister à la déformation plastique est accélérée ou échoue rapidement. Le PCD et le PCBN ne subissent fondamentalement pas de déformation plastique.
6) Fissuration thermique de la lame
Lorsque l'outil est soumis à des charges mécaniques et thermiques alternées, la surface de la partie coupante générera inévitablement des contraintes thermiques alternées dues à la dilatation et à la contraction thermiques répétées, ce qui entraînera la fatigue et la fissuration de la lame. Par exemple, lorsque la fraise en carbure cémenté est utilisée pour le fraisage à grande vitesse, les dents de la fraise sont constamment soumises à des chocs périodiques et à des contraintes thermiques alternées, et des fissures en forme de peigne sont générées sur la face de coupe. Bien que certains outils n'aient pas de charge alternée évidente et de contrainte alternée, une contrainte thermique sera également générée en raison de la température incohérente de la couche de surface et de la couche interne. De plus, il y a inévitablement des défauts à l'intérieur du matériau de l'outil, de sorte que la lame peut également se fissurer. L'outil peut parfois continuer à fonctionner pendant un certain temps après la formation de la fissure, et parfois la fissure se dilate rapidement et provoque la rupture de la lame ou le décollement sévère de la surface de la lame.
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Causes de l'usure des outils
1) Usure abrasive
Il y a souvent de minuscules particules d'une dureté extrêmement élevée dans le matériau traité, qui peuvent dessiner des rainures sur la surface de l'outil, ce qui est une usure abrasive abrasive. L'usure abrasive existe sur toutes les surfaces, plus évidemment sur la face de coupe. De plus, l'usure du chanvre peut se produire à différentes vitesses de coupe, mais pour la coupe à basse vitesse, en raison de la faible température de coupe, l'usure causée par d'autres raisons n'est pas évidente, donc l'usure abrasive est la principale raison. De plus, plus la dureté de l'outil est faible, plus les dommages abrasifs sont importants.
2) Usure de soudage à froid
Lors de la coupe, il y a beaucoup de pression et de fortes frictions entre la pièce, la coupe et les faces avant et arrière de la fraise, ce qui entraîne une soudure à froid. En raison du mouvement relatif entre les paires de friction, le soudage à froid produira des fissures et sera emporté d'un côté, ce qui entraînera une usure du soudage à froid. L'usure par soudage à froid est généralement sévère à des vitesses de coupe modérées. Selon les expériences, les métaux fragiles ont une plus grande résistance au soudage à froid que les métaux plastiques ; les métaux multiphasés sont plus petits que les métaux unidirectionnels ; les composés métalliques ont moins tendance au soudage à froid que les substances simples; Les éléments du groupe B et le fer dans le tableau périodique des éléments chimiques ont une moindre tendance au soudage à froid. Le soudage à froid est plus sérieux lorsque l'acier rapide et le carbure cémenté sont coupés à basse vitesse.
3) Usure par diffusion
Lors de la coupe à haute température et du contact entre la pièce et l'outil, les éléments chimiques de part et d'autre se diffusent à l'état solide, modifiant la structure de composition de l'outil, fragilisant la surface de l'outil et aggravant l'usure de la outil. Le phénomène de diffusion maintient toujours la diffusion continue des objets à fort gradient de profondeur vers les objets à faible gradient de profondeur.
Par exemple, lorsque le carbure cémenté est à 800 degrés, le cobalt qu'il contient se diffusera rapidement dans les copeaux et les pièces, et le WC se décomposera en tungstène et en carbone et se diffusera dans l'acier ; lorsque la température de coupe des outils PCD est supérieure à 800 degrés lors de la coupe de matériaux en acier et en fer À ce moment, les atomes de carbone dans le PCD seront transférés à la surface de la pièce avec une grande intensité de diffusion pour former un nouvel alliage, et la surface de l'outil sera graphité. La diffusion du cobalt et du tungstène est relativement grave et la capacité anti-diffusion du titane, du tantale et du niobium est relativement forte. Par conséquent, le carbure cémenté YT a une meilleure résistance à l'usure. Lors de la coupe de la céramique et du PCBN, lorsque la température atteint 1000 degrés -1300 degrés, l'usure par diffusion n'est pas significative. En raison des différents matériaux de la pièce à usiner, du copeau et de l'outil, un potentiel thermoélectrique sera généré dans la zone de contact lors de la coupe. Ce potentiel thermoélectrique peut favoriser la diffusion et accélérer l'usure de l'outil. Ce type d'usure par diffusion sous l'action du potentiel thermoélectrique est appelé « usure thermoélectrique ».
4) Usure par oxydation
Lorsque la température augmente, la surface de l'outil est oxydée pour produire des oxydes plus mous qui sont frottés par des copeaux, ce que l'on appelle l'usure oxydative. Par exemple : à 700 degrés ~ 800 degrés, l'oxygène de l'air réagit avec le cobalt, le carbure, le carbure de titane, etc. dans le carbure cémenté pour former des oxydes mous ; à 1000 degrés, le PCBN réagit chimiquement avec la vapeur d'eau.
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Modèles d'usure des lames
1) Dommages à la face du râteau
Lors de la coupe de matières plastiques à grande vitesse, la partie de la face de coupe proche de la force de coupe s'usera en une forme concave en croissant sous l'action des copeaux, c'est pourquoi on l'appelle aussi usure en cratère. Au début de l'usure, l'angle de coupe de l'outil augmente, ce qui améliore les conditions de coupe et favorise l'enroulement et la rupture des copeaux. Cependant, lorsque le cratère en croissant augmente encore, la résistance du tranchant est fortement affaiblie, ce qui peut éventuellement provoquer la rupture du tranchant. Cas. Lors de la coupe de matériaux fragiles ou de la coupe de matières plastiques à des vitesses de coupe inférieures et des épaisseurs de coupe plus fines, l'usure en cratère ne se produit généralement pas.
2) Usure de la pointe de l'outil
L'usure du nez de l'outil est l'usure du flanc de l'arc du nez de l'outil et du flanc secondaire adjacent, qui est la continuation de l'usure du flanc supérieur de l'outil. En raison des mauvaises conditions de dissipation thermique et des contraintes concentrées ici, la vitesse d'usure est plus rapide que celle du flanc, et parfois une série de petites rainures avec une distance égale à la quantité d'alimentation se forme sur le flanc auxiliaire, appelée usure des rainures. . Ils sont principalement dus à la couche durcie et aux lignes de coupe sur la surface usinée. Lors de la coupe de matériaux difficiles à couper avec une forte tendance à l'écrouissage, l'usure des rainures est la plus susceptible d'être causée. L'usure de la pointe de l'outil a le plus grand impact sur la rugosité de la surface de la pièce et la précision d'usinage.
3) usure des flancs
Lors de la coupe de matières plastiques à de grandes épaisseurs de coupe, le flanc de l'outil peut ne pas être en contact avec la pièce à usiner en raison de la présence d'arête rapportée. De plus, le flanc entre généralement en contact avec la pièce et une zone d'usure avec un angle de dépouille de 0 se forme sur le flanc. Généralement, au milieu de la longueur de travail du tranchant, l'usure du flanc est relativement uniforme, de sorte que le degré d'usure du flanc peut être mesuré par la largeur de la zone d'usure du flanc VB du tranchant.
Étant donné que divers types d'outils présentent presque toujours une usure de flanc dans différentes conditions de coupe, en particulier lors de la coupe de matériaux fragiles ou de matières plastiques avec une petite épaisseur de coupe, l'usure de l'outil est principalement une usure de flanc et la zone d'usure La mesure de la largeur VB est relativement simple, de sorte que VB est généralement utilisé pour indiquer le degré d'usure de l'outil. Plus le VB est grand, non seulement augmentera la force de coupe et provoquera des vibrations de coupe, mais affectera également l'usure au niveau de l'arc de la pointe de l'outil, affectant ainsi la précision d'usinage et la qualité de surface.
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Comment éviter la casse des couteaux
1) Selon les caractéristiques des matériaux et des pièces traités, sélectionnez raisonnablement les types et les qualités de matériaux d'outils. Sous réserve d'avoir une certaine dureté et résistance à l'usure, il est nécessaire de s'assurer que le matériau de l'outil a la ténacité nécessaire.
2) Sélectionnez raisonnablement les paramètres géométriques de l'outil. En ajustant les angles avant et arrière, les angles de déviation principal et auxiliaire, et les angles d'inclinaison de la lame, etc., il est possible de s'assurer que le tranchant et la pointe de l'outil ont une meilleure résistance. Le meulage d'un chanfrein négatif sur l'arête de coupe est une mesure efficace pour éviter l'écaillage.
3) Assurez la qualité du soudage et de l'affûtage et évitez divers défauts causés par un mauvais soudage et affûtage. Les couteaux utilisés dans le processus clé doivent être meulés pour améliorer la qualité de la surface et vérifier les fissures.
4) Sélectionnez raisonnablement la quantité de coupe pour éviter une force de coupe excessive et une température de coupe élevée pour éviter d'endommager l'outil.
5) Dans la mesure du possible, assurez-vous que le système de traitement a une meilleure rigidité et réduisez les vibrations.
6) Adoptez la méthode de fonctionnement correcte et essayez de faire en sorte que l'outil ne supporte pas ou ne supporte pas la charge de changement soudain autant que possible.
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Causes et contre-mesures de l'écaillage d'outil
1. Mauvaise sélection de la nuance et des spécifications de la lame, comme l'épaisseur de la lame est trop mince ou la nuance trop dure et trop cassante est sélectionnée pour l'usinage grossier.
Contre-mesures : augmenter l'épaisseur de la lame ou installer la lame verticalement et choisir une nuance avec une résistance à la flexion et une ténacité plus élevées.
2. Mauvais choix des paramètres de géométrie de l'outil (tels que des angles avant et arrière trop grands, etc.).
Contre-mesures :
Vous pouvez commencer à reconcevoir l'outil à partir des aspects suivants.
1) Réduisez convenablement les angles avant et arrière.
2) Utilisez une inclinaison de bord négative plus importante.
3) Réduire l'angle d'attaque.
4) Utilisez un chanfrein négatif ou un arc de bord plus grand.
5) Meulage du tranchant de transition pour améliorer la pointe.
3) Le processus de soudage de la lame est incorrect, ce qui entraîne une contrainte de soudage excessive ou des fissures de soudage.
Contre-mesures :
1) Évitez d'adopter une structure de rainure de lame fermée à trois côtés.
2) Sélection correcte de la soudure.
3) Évitez d'utiliser le soudage par chauffage à la flamme oxyacétylénique et maintenez-le au chaud après le soudage pour éliminer les contraintes internes.
4) Utilisez autant que possible une structure de serrage mécanique
4. Une mauvaise méthode d'affûtage entraînera des contraintes de meulage et des fissures de meulage; après l'affûtage de la fraise PCBN, la vibration des dents de coupe est trop importante, ce qui rend la charge des dents de coupe individuelles trop lourde et provoque également une coupe.
Contre-mesures :
1) Meulage avec meulage intermittent ou meule diamantée.
2) Choisissez une meule plus douce et habillez-vous souvent pour garder la meule affûtée.
3) Faites attention à la qualité de l'affûtage et contrôlez strictement la vibration des dents de la fraise.
5. Le choix de la quantité de coupe est déraisonnable. Si la quantité est trop importante, la machine-outil sera ennuyeuse ; lors de la coupe par intermittence, la vitesse de coupe est trop élevée, la vitesse d'alimentation est trop grande et lorsque la tolérance de flan est inégale, la profondeur de coupe est trop petite; coupe d'acier à haute teneur en manganèse Pour les matériaux à forte tendance à l'écrouissage, l'avance est trop faible.
Contre-mesure : sélectionnez à nouveau la quantité de coupe.
6. Raisons structurelles telles que la surface inférieure de la rainure de l'outil de serrage mécanique est inégale ou la lame dépasse trop longtemps.
Contre-mesures :
1) Coupez la surface inférieure de la lamelle.
2) Aménagez raisonnablement la position de la buse de liquide de coupe.
3) La tige durcie ajoute un joint en carbure sous la lame.
7. Usure excessive de l'outil.
Contre-mesures : Changez d'outil ou remplacez le tranchant à temps.
8. Un débit de fluide de coupe insuffisant ou une méthode de remplissage incorrecte provoquera une chaleur soudaine et des fissures sur la lame.
Contre-mesures :
1) Augmenter le débit du liquide de coupe.
2) Aménagez raisonnablement la position de la buse de liquide de coupe.
3) Utilisez des méthodes de refroidissement efficaces telles que le refroidissement par pulvérisation pour améliorer l'effet de refroidissement.
4) Adoptez une coupe à grande vitesse pour réduire l'impact sur la lame.
9. L'outil est mal installé, par exemple : l'outil de coupe est installé trop haut ou trop bas ; la fraise en bout adopte un fraisage descendant asymétrique, etc.
Contre-mesure : Réinstallez l'outil.
10. La rigidité du système de traitement est trop faible, ce qui entraîne des vibrations de coupe excessives.
Contre-mesures :
1) Augmentez le support auxiliaire de la pièce pour améliorer la rigidité de serrage de la pièce.
2) Réduire la longueur du porte-à-faux de l'outil.
3) Réduisez correctement l'angle arrière de l'outil.
4) Adopter d'autres mesures d'amortissement.
11. Opération par inadvertance, telle que : lorsque l'outil coupe depuis le milieu de la pièce, l'action est trop violente ; avant que l'outil ne soit rétracté, arrêtez-vous immédiatement.
Contre-mesures : Faites attention à la méthode de fonctionnement.
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Causes, caractéristiques et mesures de contrôle du bord bâti
1. Raisons
Dans la partie proche de l'arête de coupe, dans la zone de contact outil-copeau, en raison de la grande force vers le bas, le métal sous-jacent de la puce est intégré dans les pics et les vallées microscopiques inégaux sur la face de coupe, formant un véritable métal-to -contact métallique sans interstices et provoquant des collages. , cette partie de la zone de contact couteau-copeau est appelée zone de liaison. Dans la zone de collage, il y aura une fine couche de matériau métallique déposée sur la face de coupe au bas de la puce. Le matériau métallique de cette partie de la puce a subi de fortes déformations et sera renforcé à une température de coupe appropriée. Avec le flux continu de copeaux, sous la poussée du flux de coupe ultérieur, cette couche de matériau de stagnation va glisser par rapport à la couche supérieure de copeaux et partir, devenant la base du bord rapporté. Par la suite, une deuxième couche de matériau de coupe stagnant se formera dessus, et cette stratification continue formera un bord accumulé.
2. Caractéristiques et influence sur le processus de coupe
1) La dureté est 1,5 ~ 2. 0 fois supérieure à celle du matériau de la pièce. Il peut remplacer la face de coupe pour la coupe et a pour effet de protéger le tranchant et de réduire l'usure de la face de coupe. Cependant, lorsque le bord rapporté tombe, les débris s'écoulent à travers la zone de contact outil-pièce. Provoque une usure du flanc de l'outil.
2) Une fois l'arête rapportée formée, l'angle de coupe de travail de l'outil augmente considérablement, ce qui joue un rôle positif dans la réduction de la déformation des copeaux et de la force de coupe.
3) Étant donné que l'arête rapportée dépasse de l'arête de coupe, la profondeur de coupe réelle augmente, ce qui affecte la précision dimensionnelle de la pièce.
4) Le bord accumulé provoquera un phénomène de "sillon" sur la surface de la pièce, ce qui affectera la rugosité de la surface de la pièce.
5) Des fragments de bord rapporté se lieront ou s'incrusteront dans la surface de la pièce pour provoquer des points durs, ce qui affectera la qualité de la surface traitée de la pièce.
De l'analyse ci-dessus, on peut voir que le bord rapporté n'est pas bon pour la coupe, en particulier pour la finition.
3. Mesures de contrôle
La génération d'arêtes rapportées peut être évitée en évitant de coller ou de déformer et de renforcer le matériau inférieur de la puce et la face de coupe. Pour cette journée, les mesures suivantes peuvent être prises.
1) Réduire la rugosité de la face de coupe.
2) Augmentez l'angle de coupe de l'outil.
3) Réduire l'épaisseur de coupe.
4) Utilisez une coupe à basse vitesse ou une coupe à grande vitesse pour éviter la vitesse de coupe qui est facile à former des arêtes rapportées.
5) Effectuez un traitement thermique approprié sur le matériau de la pièce pour augmenter sa dureté et réduire sa plasticité.
6) Utilisez un liquide de coupe avec de bonnes propriétés anti-adhérentes (comme un liquide de coupe extrême pression contenant du soufre et du chlore).
