Analyse av årsakene til upålitelige brudd på verktøyspon og løsninger

Hvor mye kan du om kunnskap om verktøybrikkebryting? Etter å ha lest denne artikkelen, tror jeg den vil være nyttig for ditt daglige arbeid.
Påliteligheten ved brudd på verktøyspon har en betydelig innvirkning på normal produksjon og operatørsikkerhet. Ved skjæring kan ødelagte spon sprute og skade mennesker, og er tilbøyelige til å skade maskinverktøyet; Imidlertid kan lange stripeformede spon vikle seg rundt arbeidsstykket eller verktøyet, lett ripe opp arbeidsstykket, forårsake verktøyskader og til og med påvirke arbeidernes sikkerhet.
For automatiserte maskineringsmaskiner som CNC-maskinverktøy (maskinsentre), på grunn av det store antallet kutteverktøy og den tette forbindelsen mellom verktøyholderen og verktøyet, blir problemet med sponbrudd viktigere. Så lenge et av skjæreverktøyene er upålitelige, kan det forstyrre den automatiske syklusen til maskinen og til og med forstyrre den normale driften av hele den automatiske linjen. Derfor, når du designer, velger eller sliper verktøy, må påliteligheten av verktøyspånbrudd vurderes. For CNC-maskinverktøy (maskinsentre), etc., bør følgende krav oppfylles:
Spon skal ikke vikles inn på skjæreverktøy, arbeidsstykker og tilstøtende verktøy og utstyr;
Chips må ikke sprute for å sikre sikkerheten til operatører og observatører;
Under presisjonsbearbeiding bør ikke spon ripe den bearbeidede overflaten av arbeidsstykket, noe som påvirker kvaliteten på den bearbeidede overflaten;
Sørg for den forhåndsbestemte holdbarheten til skjæreverktøyene, unngå for tidlig slitasje og gjør alt for å forhindre skade;
Når spon strømmer ut, hindrer det ikke injeksjonen av skjærevæske;
Chips vil ikke skrape maskinførere eller andre komponenter.
På grunnlag av å oppfylle kravene ovenfor, har forskjellige skjæreverktøy forskjellige krav til sponlengde. For eksempel er den maksimale sponlengden for grovdreiende stålmaterialer vanligvis rundt 100 mm; En fin bil bør være litt lengre. For å unngå for fine spon, siden de lett legges inn i viktige deler av maskinføringen og verktøyanordningen (som referanseplanet), krever dette ikke bare ekstra beskyttelsesanordninger, men utgjør også visse vanskeligheter med å fjerne spon.
For visse skjæreverktøy som ikke er utsatt for sponbrudd, for eksempel formdreieverktøy, slissedreieverktøy og skjærende dreieverktøy, bør stabil sponkrølling sikres på automatiserte verktøymaskiner som CNC maskineringssentre.
en
Klassifisering av sponformer
I henhold til de spesifikke forholdene for arbeidsstykkematerialet, verktøyets geometriske parametere og skjæremengde, inkluderer formen på spon generelt: strimmelspon, C-formede spon, spon, pagodeformede spon, fjærformede spon, lange og stramme skruspon, skrue chips, etc.

1. Båndet rusk
Ved høyhastighetsskjæring av plastmetallmaterialer, hvis ingen sponbrytende tiltak er tatt, er det lett å danne strimmelformede spon, som er kontinuerlige og ofte viklet inn på arbeidsstykket eller verktøyet, lett riper opp overflaten av arbeidsstykket eller skader skjærekanten av verktøyet, og til og med skade mennesker. Derfor er det tilrådelig å unngå å danne strimmelformede spon så mye som mulig.
Men noen ganger håper vi også å få stripsspon slik at flisen kan slippes ut jevnt. For eksempel ved boring av blinde hull på en vertikal boremaskin.
2. C-formet rusk
Ved dreiing av generelt karbonstål og legert stålmaterialer, kan bruk av et dreieverktøy med sponspor lett danne C-formede spon. C-formede sjetonger har ulempen med båndspon. Men de fleste C-formede spon brytes ved å kollidere med baksiden av dreieverktøyet eller overflaten av arbeidsstykket. Den høyfrekvente kollisjonen og brudd på spon kan påvirke glattheten til skjæreprosessen, og dermed påvirke ruheten til den maskinerte overflaten. Så under presisjonsmaskinering er det generelt ikke ønskelig å oppnå C-formede spon. I stedet er det mer ønskelig å skaffe lange spiralspoler for å gjøre skjæreprosessen mer stabil.

3. Vindmølleformede smuler
Dreie av ståldeler med stor skjæredybde og høy matehastighet på kraftige dreiebenker resulterer i brede og tykke spon. Hvis det dannes C-formede spon, kan de lett skade skjærekanten og til og med forårsake flygende og skader mennesker. Så vanligvis økes radiusen til buen i bunnen av sponsporet, slik at sponene danner hårstrimler og kolliderer og bryter på maskinoverflaten, og faller av av sin egen vekt.
4. Lange og stramme smuler
Dannelsesprosessen av lange og tette spon er relativt stabil, og rengjøring er også praktisk. Det er en god sponform på en vanlig dreiebenk.
5. Pagodeformede smuler
Ved CNC-bearbeiding, maskinverktøy eller automatisk linjebearbeiding er det ønskelig å skaffe denne typen chip fordi den ikke vil vikle seg inn i verktøyet og arbeidsstykket. Og rengjøring er også praktisk.
6. Skredrester
Når du dreier sprø materialer som støpejern, sprø messing og støpt bronse, dannes det lett nåleformet eller fragmentert rusk, som er utsatt for sprut og skade personer, samt skade maskinverktøyet. Hvis det vedtas sponrullingstiltak, kan sponene kobles til korte ruller.
Kort sagt er de spesifikke forholdene for skjærebehandling forskjellige, og den ønskede formen på sjetongene er også forskjellig. Imidlertid, uavhengig av formen på sjetongene, må de brytes pålitelig.
to
Prinsippet om sponbrudd
I prosessen med metallskjæring, er hvorvidt sjetongene er lette å bryte, direkte relatert til deformasjonen av sjetongene. Derfor må studiet av prinsippet om sponbrudd starte med å studere lovene for spondeformasjon.
Sponene som dannes under skjæreprosessen, på grunn av betydelig plastisk deformasjon, vil ha en økning i hardhet, mens plastisitet og seighet vil reduseres betydelig. Dette fenomenet kalles kaldarbeidsherding. Etter kaldarbeidsherding blir flisene harde og sprø, og knuses lett når de utsettes for vekslende bøye- eller slagbelastninger. Jo større plastisk deformasjon som brikkene opplever, desto mer betydelig er sprøhetsfenomenet, og jo lettere er det å bryte. Ved skjæring av materialer med høy styrke, høy plastisitet og høy seighet som er vanskelig å bryte flis, bør det gjøres en innsats for å øke deformasjonen av flisene for å redusere deres plastisitet og seighet, for å nå målet om sponbrudd.
Deformasjonen av chips kan bestå av to deler:
Den første delen er den grunnleggende deformasjonen som dannes under skjæreprosessen. Spondeformasjonen målt under fri skjæring med et dreieverktøy med flat rakeflate er relativt nær den grunnleggende deformasjonsverdien. Hovedfaktorene som påvirker grunnleggende deformasjon inkluderer verktøyets skråvinkel, negativ fas og skjærehastighet. Jo mindre frontvinkelen er, jo bredere er den negative avfasningen, og jo lavere skjærehastigheten er, desto større blir deformasjonen av sponen, noe som bidrar til sponbrudd. Derfor kan det å redusere frontvinkelen, utvide den negative avfasningen og redusere skjærehastigheten være tiltak for å fremme sponbrudd.
Den andre delen er deformasjonen som chips gjennomgår under flyt- og krøllingsprosessen, som vi omtaler som ytterligere deformasjon. For i de fleste tilfeller er det bare den grunnleggende deformasjonen under skjæreprosessen som ikke kan bryte sponene, og en ekstra deformasjon må legges til for å oppnå formålet med herding og brudd. Den enkleste måten å tvinge spon til å gjennomgå ytterligere deformasjon er å slipe (eller presse) en viss form av sponspor på den fremre skjæreflate, og tvinge sponene til å flyte inn i sponsporet og deretter krølle og deformere. Etter å ha gjennomgått ytterligere omkrøllingsdeformasjon, stivner flisene ytterligere og blir sprø. Når de kolliderer med arbeidsstykket eller den bakre skjæreflate, brytes de lett.
tre
Påvirkningen av sponbrytende spor på sponbrudd (rulling)
Sponbruddsporet spiller ikke bare en ekstra deformasjonsrolle på sponene, men har også en viktig innvirkning på formen og bruddet til sponene. Ved skjærebehandling bruker folk de forskjellige formene og størrelsene på sponsporene, samt helningsvinkelen mellom sponsporet og hovedskjærekanten, for å kontrollere krølling og brudd av spon. For bedre å forstå og mestre disse reglene, vil vi analysere i detalj formen og størrelsen på sponsporet, samt påvirkningen av helningsvinkelen mellom sponsporet og hovedskjæret på sponformen og sponbruddet.
1. Formen på sponsporet
Det er tre typer former for sponbrytende spor: rett bue, rett bue og full bue.

(1) Det rette og sirkulære sponbruddsporet dannes ved å koble en rett linje og en sirkelbue. Den rette delen danner forsiden av verktøyet, og størrelsen på radius Rn til sporets bunnbue har en viss innvirkning på krøllingen og deformasjonen av sponene. Hvis Rn er liten, er chipkrøllingsradiusen liten, mens chipdeformasjonen er stor; Hvis Rn er stor, er chipkrølleradiusen stor, mens chipdeformasjonen er liten. Ved en moderat skjæredybde (skjæredybde ap=2-6mm), Rn=(0.4-0.7) velges vanligvis B, der B er bredden på sponspor.
(2) Det lineære sponsporet er dannet av skjæringspunktet mellom to rette linjer, med en bunnvinkel på 180 grader - σ ( σ Refererer til som sponbrytende plattformkilevinkel, sporbunnsvinkel (180 grader - σ) Erstatter funksjonen til bue Rn. Hvis bunnvinkelen til sporet er liten, er krølleradiusen til sponene liten, og deformasjonen av sponene er stor; Hvis bunnvinkelen til sporet er stor, er krølleradiusen til sponene stor, og deformasjonen av sponene er liten Ved en moderat skjæredybde er kilevinkelen til sponbruddbordet vanligvis valgt fra 60 grader til 70 grader.

De to ovennevnte typene sponskjæringsspor er egnet for bearbeiding av karbonstål og legert konstruksjonsstål, og det fremre hjørnet er generelt . Innenfor området 5-15 grader .
(3) Hovedparametrene for et sponbrytende spor med full lysbue er sporbredde B, sporets bunnbueradius Rn og frontvinkel . Forholdet mellom dem er:

注:见图5C

Ved skjæring av høye plastmaterialer som kobber og rustfritt stål, brukes ofte et helbue-sponbrytende spor. Fordi ved prosessering av høye plastmaterialer, velges verktøyets skråvinkel relativt stor (Skjærekanten på sponbrytende sporverktøy med en frontvinkel av samme størrelse (0=25 grader ~30 grader) er relativt solid, og sporet er også grunt, noe som gjør det mer praktisk for flisflyt.
2. Bredden på sponsporet
Bredden B på sponsporet er relatert til matehastigheten f og skjæredybden ap. Når matehastigheten f øker, øker skjæretykkelsen, og bredden på sponsporet bør utvides tilsvarende; Skjæredybden er stor, og sporet bør også utvides passende.

Effekten av endringen i sponsporbredden B på sponkrølling og deformasjon, som forblir fast og uendret. Figur 9a viser at sporbredden i utgangspunktet er tilpasset matehastigheten, og sponene bøyes og deformeres før de kolliderer og bryter inn i en C-form; Figur 9b viser at sporet ikke er bredt nok, sponkrølleradiusen er liten, deformasjonen er stor, og etter kollisjon brytes den inn i en kort C-form eller danner fragmenterte små biter; Figur 9c viser at sporet er for trangt, og sponene blir presset inn i små ruller og blokkert i sporet, noe som gjør det vanskelig å strømme ut, noe som resulterer i sponblokkering og til og med skade på skjærekanten; Figurene 9d og e viser at sporet er for bredt, sponkrølleradiusen er for stor, deformasjonen er ikke nok, og den er ikke lett å bryte. Noen ganger flyter det ikke engang gjennom bunnen av sporet og danner fritt strimmelformede spon.
Hvis bredden på sponsporet i utgangspunktet velges ved å bruke matehastigheten, grovt sett, for skjæring av middels karbonstål, er forholdet mellom bredden B og matehastigheten f omtrent B=10f; Ved skjæring av legert stål, for å øke spondeformasjonen, kan B=7f tas.
Bredden B på sponsporet bør også passe til skjæredybden ap. Vanligvis kan sporbredde B også velges grovt basert på ap, og når ap er stor, bør B også være større; Hvis ap er liten, bør B reduseres passende. For når skjæredybden er for dyp og sporet er for smalt, er sponene brede og ikke lett å krølle i sporet, slik at sponene ofte ikke flyter inn i bunnen av sporet og danner strimmelformede spon av seg selv; Når skjæredybden er liten, men sporet er for bredt, er sponene smale, flyten er relativt fri, deformasjonen er ikke tilstrekkelig, og den er ikke lett å bryte.
3. Helningsvinkelen mellom sponsporet og hovedskjæret
Det er tre ofte brukte vippemetoder for sponsporet og hovedskjærekanten: utvendig vipping, parallell vipping og innvendig vipping.

(1) Utvendig skrå type
Det utover skrånende sponsporet er bredt foran og smalt bak, dypt foran og grunt bak.
Sponkrøllingsdeformasjonen av det ytre skrånende sponbruddsporet er stor, som vist i figur 11. Kuttehastigheten er høyest nær den ytre overflaten A av arbeidsstykket, og sporet er smalt. Brikken er først blokkert og krøllet, med en liten krølleradius og stor deformasjon; Ved skjærekanten B er skjærehastigheten lav og sporet bredt. Sponene krølles til slutt med en større krølleradius, noe som genererer en kraft som vipper sponene på den bakre skjæreflate eller overflaten som skal maskineres. Etter kollisjon brytes de og danner C-formede fliser.
Denne formen for sponspor. Ved moderat skjæredybde er sponbruddområdet bredt, sponbrytningseffekten er stabil og pålitelig, og den er mye brukt i produksjonen. Hellingsvinkel τ Verdien av bestemmes hovedsakelig av materialet til arbeidsstykket. Vanligvis, når du skjærer middels karbonstål, tas det som τ= Når du skjærer legert stål fra 8 grader til 10 grader, for å øke spondeformasjonen, ta τ= 10 grader ~15 grader.
Men under store skjæredybder, på grunn av den lille bredden av sponsporet nær den ytre overflaten A av arbeidsstykket (se figur 11), er sponene utsatt for blokkering og til og med skade skjærekanten. Derfor brukes vanligvis parallellskjæring i stedet.
(2) Parallell
Spondeformasjonen til det parallelle sponbruddsporet er ikke så stor som det ytre skråsporet, og de fleste sponene brytes når de kolliderer med bearbeidingsoverflaten til arbeidsstykket.
Ved skjæring av karbonstålspon er sponbrytningseffekten til det parallelle sponbrytende sporet i utgangspunktet lik den til det ytre skråsporet, men matingshastigheten bør økes litt for å øke den ekstra krøllingsdeformasjonen av sponene.

(3) Innvendig skrå type
Det innvendig skrånende sponbruddsporet (se figur 12) er det bredeste ved ytre overflate A av arbeidsstykket og det smaleste ved verktøyspissen B. Så sponene blir ofte krøllet til små ruller ved punkt B, og deretter til store ruller kl. punkt A. Når helningsvinkelen til hovedskjæret er satt til 3 grader ~5 grader, er flisene utsatt for å danne kontinuerlige og stramme krøller. Hellingsvinkelen mellom det indre skrånende sponsporet og hovedskjærekanten tas vanligvis som τ= Skjæreområdet til det indre skrånende sponbruddsporet med en lang og tett sponspole er ganske smal fra 8 grader til 10 grader , så bruken i produksjonen er ikke så vanlig som den for de ytre skråstilte og parallelle typene, hovedsakelig brukt til presisjonsdreiing eller semi-presisjonsdreiing.
fire
Flere ofte brukte sponbrytingsmetoder
1. Bruk sponbryter
Som nevnt tidligere, spiller sponbruddsporet ikke bare en ekstra rolle i formingen av sponene, men muliggjør også kontroll av sponkrølling og -brudd. Så lenge formen, størrelsen og helningsvinkelen mellom sponsporet og hovedskjæret er passende, er sponbrudd pålitelig. Enten det er et sveiseverktøy eller et maskinklemmeverktøy, kan det brukes som et verktøy for nysliping eller et verktøy uten ny sliping.

For å tilpasse seg forskjellige skjæremengder. Det er forskjellige former og størrelser av sponspor på det indekserbare bladet i hardlegering, som er enkle å velge og økonomiske. Denne metoden er den foretrukne og mest brukte metoden ved skjærende bearbeiding.
Manglen er at bestemmelsen av rimelige geometriske parametere for skjæreverktøyet er begrenset av sponbruddkrav.
2. Bruke en sponbryter
Det finnes to typer sponbrytere: faste og justerbare. Figur 13 viser den justerbare sponbryteren på dreieverktøyet.
Installer en sponbeskyttelsesplate 1 på den fremre skjæreflate på dreieverktøyet. Når spon flyter ut langs fronten av verktøyet, bøyer de seg og knekker på grunn av motstanden til sponbeskyttelsesplaten 1. Parametrene Ln og Kan utformes og justeres etter behov for å sikre stabil og pålitelig sponbrudd under gitte skjæreforhold. Løsne skruen 3, og under påvirkning av fjæren 4 kan sponbeskyttelsesplaten 1 og trykkplaten 2 løftes sammen, noe som letter justeringen av sponbeskyttelsesplaten og rask rotasjon og utskifting av bladet. Denne typen sponknekker brukes ofte på skjæreverktøy til store og mellomstore verktøymaskiner.
3. Bruke brikkebrytende enheter
Det finnes mange typer sponbrytende enheter, som generelt kan deles inn i mekaniske, hydrauliske og elektriske typer. Sponbrytende enheter har høye kostnader, men de er stabile og pålitelige, og brukes vanligvis kun på automatiske linjer. Figur 14 er et skjematisk diagram av en sponbryteranordning med en kutter brukt på dreieverktøy. Under dreiing strømmer sponen ut gjennom sponføringskanalen 2 og tvangsskjæres av den kontinuerlig roterende skivekutteren 3. Den kuttede sponen slippes deretter ut fra sponutløpskanalen 6. Fresen drives av drivakselen 4. Figur 1 viser dreieverktøyet.
4. Metoden for å bruke pre-sporing på overflaten av arbeidsstykket
I henhold til de forskjellige diametrene til arbeidsstykket, er ett eller flere spor forhåndskåret langs arbeidsstykkets aksiale retning på den bearbeidede overflaten, med en dybde som er litt lavere enn skjæredybden, slik at de kuttede sponene danner en svak seksjon og bryter. Dette sikrer pålitelig sponbrudd uten å påvirke ruheten til den maskinerte overflaten av arbeidsstykket. Selv ved bearbeiding av materialer med høy seighet er sponbrytningseffekten fortsatt meget god. For eksempel, ved presisjonsboring av arbeidsstykkematerialer med høy seighet (som 40Cr), når det er vanskelig å bryte spon ved bruk av andre metoder, kan langsgående spor trekkes ut på den maskinerte overflaten før boring. Denne metoden kan vise sine unike fordeler.
5. Endring av verktøygeometriparametere og justering av skjæreparametere
Fra sponbruddprinsippet nevnt tidligere, kan det utledes at reduksjon av verktøyets skråvinkel; Øk hovedavviksvinkelen; Sliping av negative avfasninger på hovedskjærekanten; Reduser skjærehastigheten; Å øke matehastigheten og endre formen på hovedskjæret kan fremme sponbrudd. Imidlertid gir bruk av disse metodene for å bryte spon ofte noen uheldige konsekvenser, slik som en reduksjon i produktivitet, forringelse av arbeidsstykkets overflatekvalitet og økt skjærekraft. Denne metoden brukes sjelden på automatiske linjer og fungerer noen ganger bare som et hjelpemiddel for brikkebryting.
I tillegg kan bruk av skjærevæske redusere plastisiteten og seigheten til spon, og er også gunstig for sponbrudd. Å øke skjærevæsketrykket kan bedre fremme sponbrudd, og denne metoden brukes noen ganger i hullbearbeiding.