Đối với các trung tâm gia công, dụng cụ cắt là một dụng cụ tiêu hao, sẽ gây ra hiện tượng gãy, mòn, sứt mẻ trong quá trình gia công. Những hiện tượng này là tất yếu nhưng cũng có những nguyên nhân có thể kiểm soát được như vận hành không khoa học, không đạt tiêu chuẩn và bảo trì không đúng cách. Chỉ bằng cách tìm ra nguyên nhân gốc rễ, chúng ta mới có thể giải quyết vấn đề tốt hơn.
01
Dấu hiệu gãy dụng cụ
(1) Lưỡi cắt bị sứt mẻ nhẹ
Khi cấu trúc vật liệu phôi, độ cứng và biên không đồng đều, góc cào quá lớn dẫn đến độ bền lưỡi cắt thấp, hệ thống xử lý không đủ cứng để tạo ra rung hoặc thực hiện cắt không liên tục và chất lượng mài kém, lưỡi cắt dễ bị sứt mẻ. Tức là có những vết dăm nhỏ, vụn hoặc bong tróc ở khu vực lưỡi dao. Khi điều này xảy ra, dụng cụ sẽ mất một phần khả năng cắt nhưng vẫn có thể tiếp tục hoạt động. Khi tiếp tục cắt, phần bị hư hỏng của khu vực cạnh có thể mở rộng nhanh chóng, dẫn đến thiệt hại lớn hơn.
(2) Lưỡi cắt hoặc đầu cắt bị hỏng
Loại hư hỏng này thường xảy ra trong các điều kiện cắt nghiêm trọng hơn những điều kiện gây ra sứt mẻ vi mô ở lưỡi cắt hoặc là sự phát triển tiếp theo của sứt mẻ vi mô. Kích thước và phạm vi sứt mẻ lớn hơn so với vi sứt khiến dụng cụ mất hoàn toàn khả năng cắt và phải dừng công việc. Việc sứt mẻ đầu dao thường được gọi là mất đầu dao.
(3) Lưỡi dao hoặc dụng cụ bị hỏng
Khi điều kiện cắt cực kỳ khắc nghiệt, lượng cắt quá lớn, tải trọng va đập, có vết nứt nhỏ trên lưỡi dao hoặc vật liệu dụng cụ, có ứng suất dư trong lưỡi do hàn và mài và các yếu tố như bất cẩn. hoạt động, lưỡi dao hoặc dụng cụ có thể bị hỏng. Gây gãy vỡ. Sau khi dạng hư hỏng này xảy ra, công cụ này không thể tiếp tục được sử dụng và sẽ bị loại bỏ.
(4) Bề mặt lưỡi dao bong tróc
Đối với các vật liệu có độ giòn cao, chẳng hạn như cacbua xi măng, gốm sứ, PCBN, v.v. có hàm lượng TiC cao, do khuyết tật hoặc vết nứt tiềm ẩn trong cấu trúc bề mặt hoặc ứng suất dư trên bề mặt do hàn và mài, trong quá trình cắt. dễ gây bong tróc bề mặt khi bề mặt dụng cụ không đủ ổn định hoặc khi chịu ứng suất tiếp xúc xen kẽ. Sự bong tróc có thể xảy ra trên bề mặt cào và vết dao có thể xảy ra trên bề mặt sườn. Chất liệu bong tróc và diện tích bong tróc lớn. Dụng cụ được tráng có nhiều khả năng bị bong ra. Sau khi lưỡi dao bị bong ra một chút, nó vẫn có thể tiếp tục hoạt động, nhưng sau khi bong tróc nghiêm trọng, nó sẽ mất khả năng cắt.
(5) Biến dạng dẻo của bộ phận cắt
Do cường độ thấp và độ cứng thấp, thép công cụ và thép tốc độ cao có thể bị biến dạng dẻo ở các bộ phận cắt của chúng. Khi cacbua xi măng hoạt động dưới nhiệt độ cao và ứng suất nén ba chiều, dòng chảy dẻo bề mặt cũng sẽ xảy ra, thậm chí có thể gây biến dạng dẻo của lưỡi cắt hoặc đầu và gây ra sự sụp đổ. Sự sụp đổ thường xảy ra khi khối lượng cắt lớn và vật liệu cứng được xử lý. Mô đun đàn hồi của cacbua xi măng gốc TiC nhỏ hơn mô đun đàn hồi của cacbua xi măng gốc WC, do đó khả năng chống biến dạng dẻo của vật liệu này được tăng tốc hoặc bị hỏng nhanh chóng. PCD và PCBN về cơ bản không bị biến dạng dẻo.
(6) Vết nứt do nhiệt của lưỡi dao
Khi dụng cụ chịu tải trọng cơ và nhiệt xen kẽ, bề mặt của bộ phận cắt chắc chắn sẽ tạo ra ứng suất nhiệt xen kẽ do sự giãn nở và co lại nhiệt lặp đi lặp lại, dẫn đến mỏi và nứt lưỡi dao. Ví dụ, khi dao phay cacbua thực hiện phay tốc độ cao, răng dao cắt liên tục chịu tác động định kỳ và ứng suất nhiệt xen kẽ, dẫn đến các vết nứt hình lược trên mặt cào. Mặc dù một số công cụ không có tải trọng và ứng suất xen kẽ rõ ràng, nhưng ứng suất nhiệt cũng sẽ xảy ra do nhiệt độ không nhất quán giữa bề mặt và các lớp bên trong. Ngoài ra, vật liệu dụng cụ có những khiếm khuyết không thể tránh khỏi nên lưỡi dao cũng có thể xuất hiện các vết nứt. Đôi khi dụng cụ có thể tiếp tục hoạt động trong một khoảng thời gian sau khi vết nứt hình thành, và đôi khi vết nứt mở rộng nhanh chóng khiến lưỡi dao bị gãy hoặc bề mặt lưỡi dao bị bong tróc nghiêm trọng.
02
Nguyên nhân gây mòn dụng cụ
(1) Mài mòn
Thường có những hạt nhỏ có độ cứng cực cao trong vật liệu được gia công, có thể tạo ra các rãnh trên bề mặt dụng cụ. Đây là sự mài mòn. Sự mài mòn tồn tại trên tất cả các bề mặt và rõ ràng nhất là trên bề mặt cào. Hơn nữa, mài mòn có thể xảy ra ở nhiều tốc độ cắt khác nhau, nhưng đối với cắt tốc độ thấp, do nhiệt độ cắt thấp nên mài mòn do các nguyên nhân khác không rõ ràng, do đó mài mòn là nguyên nhân chính. Ngoài ra, độ cứng của dụng cụ càng thấp thì hư hỏng do mài mòn sẽ càng nghiêm trọng.
(2) Độ mài mòn khi hàn nguội
Trong quá trình cắt, giữa phôi, vật cắt và bề mặt lưỡi dao phía trước và phía sau xuất hiện nhiều áp lực và ma sát mạnh nên sẽ xảy ra hiện tượng hàn nguội. Do chuyển động tương đối giữa các cặp ma sát, hàn nguội sẽ gây ra các vết nứt và bị một bên lấy đi dẫn đến hàn nguội bị mòn. Sự mài mòn khi hàn nguội thường nghiêm trọng hơn ở tốc độ cắt trung bình. Theo thí nghiệm, kim loại giòn có khả năng chịu hàn nguội tốt hơn kim loại nhựa; kim loại nhiều pha có khả năng chịu hàn lạnh kém hơn kim loại một chiều; các hợp chất kim loại ít bị hàn lạnh hơn các nguyên tố cơ bản; các nguyên tố nhóm B và sắt trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học ít bị hàn nguội. Hàn nguội nghiêm trọng hơn khi cắt thép tốc độ cao và cacbua xi măng ở tốc độ thấp.
(3) Hao mòn khuếch tán
Trong quá trình cắt ở nhiệt độ cao và sự tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ, các nguyên tố hóa học ở hai bên khuếch tán vào nhau ở trạng thái rắn, làm thay đổi thành phần và cấu trúc của dụng cụ, làm cho bề mặt dụng cụ dễ vỡ, và làm tăng thêm sự mài mòn của dụng cụ. Hiện tượng khuếch tán luôn duy trì sự khuếch tán liên tục của vật thể có gradient độ sâu cao sang vật thể có gradient độ sâu thấp.
Ví dụ, khi nhiệt độ của cacbua xi măng là 800 độ, coban trong đó sẽ nhanh chóng khuếch tán vào phoi và phôi, còn WC sẽ phân hủy thành vonfram và cacbon và khuếch tán vào thép; Khi dụng cụ PCD cắt vật liệu thép và sắt, khi nhiệt độ cắt cao hơn 800 độ. Lúc này, các nguyên tử carbon trong PCD sẽ được chuyển đến bề mặt phôi với cường độ khuếch tán lớn để tạo thành hợp kim mới và bề mặt dụng cụ sẽ được đồ họa hóa. Coban và vonfram khuếch tán nghiêm trọng hơn, trong khi titan, tantalum và niobi có khả năng chống khuếch tán mạnh. Do đó, cacbua YT có khả năng chống mài mòn tốt hơn. Khi cắt gốm và PCBN, độ mài mòn khuếch tán không đáng kể khi nhiệt độ cao tới 1000 độ ~ 1300 độ. Vì phôi, phoi và dụng cụ được làm từ cùng một vật liệu nên điện thế nhiệt điện sẽ được tạo ra ở vùng tiếp xúc trong quá trình cắt. Tiềm năng nhiệt điện này thúc đẩy sự khuếch tán và tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ. Loại mài mòn khuếch tán này dưới tác dụng của thế năng nhiệt điện được gọi là "hao mòn nhiệt điện".
(4) Hao mòn oxy hóa
Khi nhiệt độ tăng lên, bề mặt dụng cụ bị oxy hóa tạo ra các oxit mềm hơn, bị phoi cọ xát và gây ra mài mòn, hiện tượng này gọi là mài mòn oxy hóa. Ví dụ: ở 700 độ ~ 800 độ, oxy trong không khí phản ứng với coban, cacbua, cacbua titan, v.v. trong cacbua xi măng để tạo thành oxit mềm; ở 1000 độ, PCBN phản ứng hóa học với hơi nước.
03
Kiểu mòn lưỡi
(1) Thiệt hại mặt cào
Khi cắt vật liệu nhựa ở tốc độ cao, các bộ phận trên bề mặt cào gần với lực cắt sẽ bị mòn thành hình lưỡi liềm dưới tác động của phoi nên còn gọi là mòn miệng hố. Trong giai đoạn đầu của quá trình mài mòn, góc cào của dụng cụ tăng lên, giúp cải thiện điều kiện cắt và có lợi cho việc quăn và bẻ phoi. Tuy nhiên, khi các vết lõm ngày càng tăng, độ bền của lưỡi cắt bị suy yếu rất nhiều, cuối cùng có thể khiến lưỡi cắt bị gãy và hư hỏng. Trường hợp. Khi cắt các vật liệu giòn hoặc cắt vật liệu nhựa ở tốc độ cắt thấp hơn và độ dày cắt mỏng hơn, hiện tượng mài mòn miệng hố thường không xảy ra.
(2) Độ mòn đầu dụng cụ
Mòn đầu dụng cụ là độ mòn trên bề mặt sườn vòng cung của đầu dụng cụ và bề mặt sườn thứ cấp liền kề. Đó là sự tiếp tục của sự mài mòn trên bề mặt sườn của dụng cụ. Do điều kiện tản nhiệt kém và ứng suất tập trung nên tốc độ mài mòn nhanh hơn bề mặt sườn. Đôi khi một loạt các rãnh nhỏ có khoảng cách bằng lượng thức ăn được hình thành trên bề mặt sườn thứ cấp, được gọi là mòn rãnh. Nguyên nhân chủ yếu là do lớp cứng và đường cắt trên bề mặt gia công. Mòn rãnh thường xảy ra nhất khi cắt các vật liệu khó cắt có xu hướng cứng lại khi gia công. Độ mòn của đầu dụng cụ có tác động lớn nhất đến độ nhám bề mặt và độ chính xác gia công của phôi.
(3) Độ mòn bề mặt sườn
Khi cắt vật liệu nhựa ở độ dày cắt lớn, mặt sườn của dụng cụ có thể không tiếp xúc với phôi do có cạnh tích hợp. Ngoài ra, bề mặt sườn thường tiếp xúc với phôi, tạo thành vùng mòn trên bề mặt sườn. Nói chung, ở giữa chiều dài làm việc của lưỡi cắt, độ mòn của sườn tương đối đồng đều, do đó mức độ mòn của sườn có thể được đo bằng chiều rộng dải mòn sườn VB của phần này của lưỡi cắt.
Do các loại dụng cụ khác nhau hầu như luôn bị mòn ở sườn trong các điều kiện cắt khác nhau, đặc biệt là khi cắt vật liệu giòn hoặc cắt vật liệu nhựa có độ dày cắt nhỏ, độ mòn của dụng cụ chủ yếu là mòn ở sườn và dải mài mòn. Việc đo chiều rộng VB tương đối đơn giản , vì vậy VB thường được sử dụng để biểu thị mức độ mài mòn của dụng cụ. VB càng lớn, không chỉ lực cắt tăng và gây ra rung cắt mà còn ảnh hưởng đến độ mòn ở cung đầu dao, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt gia công.
04
Cách ngăn ngừa gãy dụng cụ
(1) Theo đặc điểm của vật liệu và bộ phận cần gia công, lựa chọn hợp lý vật liệu và cấp độ của các loại dụng cụ cắt khác nhau. Với tiền đề là có độ cứng và khả năng chống mài mòn nhất định, vật liệu làm dụng cụ phải có độ bền cần thiết.
(2) Lựa chọn hợp lý các thông số hình học dụng cụ. Bằng cách điều chỉnh các góc trước và sau, góc lệch chính và phụ, góc nghiêng cạnh và các góc khác, lưỡi cắt và đầu dụng cụ được đảm bảo có độ bền tốt. Mài một mặt vát âm trên lưỡi cắt là một biện pháp hiệu quả để ngăn ngừa sự sụp đổ của dụng cụ.
(3) Đảm bảo chất lượng hàn và mài và tránh các khuyết tật khác nhau do hàn và mài kém. Các công cụ được sử dụng trong các quy trình chính phải được mài để cải thiện chất lượng bề mặt và kiểm tra các vết nứt.
(4) Chọn lượng cắt hợp lý để tránh lực cắt quá lớn và nhiệt độ cắt cao để tránh làm hỏng dụng cụ.
(5) Cố gắng đảm bảo hệ thống xử lý có độ cứng tốt và giảm độ rung.
(6) Áp dụng các phương pháp vận hành chính xác và cố gắng ngăn chặn dụng cụ chịu tải đột ngột hoặc ít hơn.
05
Nguyên nhân và biện pháp khắc phục hiện tượng sứt mẻ dụng cụ
(1) Lựa chọn loại lưỡi dao và thông số kỹ thuật không đúng, chẳng hạn như độ dày của lưỡi dao quá mỏng hoặc loại quá cứng và quá giòn được chọn trong quá trình gia công thô.
Biện pháp đối phó: Tăng độ dày của lưỡi dao hoặc lắp lưỡi dao theo chiều dọc và chọn loại có độ bền và độ bền uốn cao hơn.
(2) Lựa chọn không đúng các thông số hình học của dao (chẳng hạn như góc trước và sau quá lớn, v.v.).
Biện pháp đối phó: Bạn có thể thiết kế lại công cụ từ các khía cạnh sau.
1) Giảm góc trước và sau một cách thích hợp;
2) Sử dụng góc cạnh âm lớn hơn;
3) Giảm góc lệch chính;
4) Sử dụng góc vát âm hoặc cung cạnh lớn hơn;
5) Mài cạnh cắt chuyển tiếp và gia cố đầu dụng cụ.
(3) Quá trình hàn của lưỡi dao không chính xác, gây ra ứng suất hàn quá mức hoặc vết nứt khi hàn.
Biện pháp đối phó:
1) Tránh sử dụng cấu trúc khe lưỡi đóng kín ba mặt;
2) Chọn đúng vật hàn;
3) Tránh sử dụng ngọn lửa oxy-axetylen để gia nhiệt và hàn, giữ ấm sau khi hàn để loại bỏ ứng suất bên trong;
4) Sử dụng kết cấu kẹp cơ học càng nhiều càng tốt.
(4) Phương pháp mài không đúng cách sẽ gây ra ứng suất mài và vết nứt khi mài; Sau khi mài dao phay PCBN, độ rung của các răng sẽ quá lớn khiến từng răng bị quá tải cũng có thể gây gãy dao.
Biện pháp đối phó:
1) Sử dụng mài gián đoạn hoặc mài bằng đá mài kim cương;
2) Chọn đá mài mềm hơn và cắt tỉa thường xuyên để giữ cho đá mài luôn sắc bén;
3) Chú ý đến chất lượng mài và kiểm soát chặt chẽ độ rung của răng dao phay.
(5) Việc lựa chọn số lượng cắt chưa hợp lý. Nếu số lượng quá lớn, máy công cụ sẽ bị nhàm chán; trong quá trình cắt không liên tục, tốc độ cắt quá cao, lượng thức ăn quá lớn và lề trống không đồng đều, độ sâu cắt quá nhỏ; cắt mangan cao Khi sử dụng vật liệu có xu hướng gia công cứng cao, chẳng hạn như thép, lượng cấp liệu quá nhỏ, v.v.
Biện pháp khắc phục: Chọn lại số lượng cắt.
(6) Các lý do về cấu trúc như bề mặt đáy không bằng phẳng của rãnh dụng cụ của dụng cụ được kẹp cơ học hoặc lưỡi dao kéo dài quá dài.
Biện pháp đối phó:
1) Cắt bề mặt dưới cùng của rãnh dụng cụ;
2) Bố trí hợp lý vị trí vòi phun chất lỏng cắt;
3) Giá đỡ dụng cụ được làm cứng thêm một miếng đệm cacbua dưới lưỡi dao.
(7) Dụng cụ bị mài mòn quá mức.
Biện pháp khắc phục: Thay dụng cụ hoặc thay lưỡi cắt kịp thời.
(8) Lưu lượng chất lỏng cắt không đủ hoặc phương pháp đổ đầy không đúng có thể gây nóng đột ngột và nứt lưỡi dao.
Biện pháp đối phó:
1) Tăng lưu lượng chất lỏng cắt;
2) Bố trí hợp lý vị trí vòi phun chất lỏng cắt;
3) Sử dụng các phương pháp làm mát hiệu quả như làm mát bằng phun để nâng cao hiệu quả làm mát;
4) Giảm tác động lên lưỡi dao.
(9) Dụng cụ được lắp đặt không đúng cách, chẳng hạn như: dụng cụ cắt được lắp quá cao hoặc quá thấp; dao phay cuối sử dụng phay leo lên không đối xứng, v.v.
Biện pháp khắc phục: Cài đặt lại công cụ.
(10) Độ cứng của hệ thống xử lý quá kém, gây ra rung động khi cắt quá mức.
Biện pháp đối phó:
1) Tăng khả năng hỗ trợ phụ của phôi và cải thiện độ cứng của kẹp phôi;
2) Giảm chiều dài nhô ra của dụng cụ;
3) Giảm góc hở của dụng cụ một cách thích hợp;
4) Sử dụng các biện pháp hấp thụ rung động khác.
(11) Vận hành bất cẩn, chẳng hạn như: khi dụng cụ cắt vào giữa phôi, dụng cụ di chuyển quá mạnh; dụng cụ dừng lại trước khi rút dụng cụ lại.
Biện pháp đối phó: Hãy chú ý đến phương pháp hoạt động.
06
Nguyên nhân, đặc điểm và biện pháp kiểm soát mép xây dựng
(1) Nguyên nhân hình thành
Ở phần gần với lưỡi cắt, trong vùng tiếp xúc giữa dụng cụ và phoi, do áp suất hướng xuống lớn, kim loại bên dưới của phoi bị nhúng vào các đỉnh và thung lũng không bằng kính hiển vi trên bề mặt cào, tạo thành một đường cong thực sự. tiếp xúc giữa kim loại với kim loại không có khe hở và tạo ra liên kết. , phần diện tích tiếp xúc giữa dao và phoi được gọi là vùng liên kết. Trong vùng liên kết, một lớp vật liệu kim loại mỏng sẽ được tích tụ ở lớp dưới cùng của chip trên mặt cào. Vật liệu kim loại của phần chip này đã trải qua biến dạng nghiêm trọng và được tăng cường dưới nhiệt độ cắt thích hợp. Khi phoi tiếp tục chảy ra ngoài, dưới tác động cắt tiếp theo, lớp vật liệu ứ đọng này sẽ trượt so với lớp trên của phoi và tách ra, trở thành nền tảng của cạnh hình thành. Sau đó, lớp vật liệu cắt tích lũy thứ hai sẽ hình thành trên nó và lớp tích lũy liên tục này sẽ tạo thành một cạnh tích hợp.
(2) Đặc điểm và tác động đến quá trình cắt
1) Độ cứng cao hơn 1,5~2,0 lần so với vật liệu phôi. Nó có thể thay thế mặt cào để cắt. Nó có chức năng bảo vệ lưỡi cắt và giảm độ mài mòn của mặt cào. Tuy nhiên, khi cạnh tích hợp rơi ra, các mảnh vụn chảy qua vùng tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi sẽ gây mòn sườn dụng cụ;
2) Sau khi hình thành cạnh tích hợp, góc cào làm việc của dụng cụ tăng lên đáng kể, điều này đóng vai trò tích cực trong việc giảm biến dạng phoi và lực cắt;
3) Do cạnh tích hợp nhô ra ngoài lưỡi cắt nên độ sâu cắt thực tế tăng lên và ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước của phôi;
4) Cạnh tích hợp sẽ gây ra các "rãnh" trên bề mặt phôi và ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của phôi;
5) Các mảnh vụn của cạnh gia công sẽ liên kết hoặc ăn sâu vào bề mặt phôi tạo thành các vết cứng, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công của phôi.
Có thể thấy từ phân tích ở trên rằng cạnh tích hợp gây bất lợi cho quá trình cắt, đặc biệt là gia công tinh.
(3) Các biện pháp kiểm soát
Có thể tránh được việc tạo ra cạnh tích hợp bằng cách không liên kết hoặc làm biến dạng vật liệu bên dưới của chip với bề mặt cào. Vì vậy, các biện pháp sau đây có thể được thực hiện.
1) Giảm độ nhám của bề mặt cào;
2) Tăng góc cào của dụng cụ;
3) Giảm độ dày cắt;
4) Sử dụng cắt tốc độ thấp hoặc cắt tốc độ cao để tránh tốc độ cắt dễ tạo thành cạnh tích tụ;
5) Xử lý nhiệt thích hợp vật liệu phôi để tăng độ cứng và giảm độ dẻo;
6) Sử dụng chất lỏng cắt có đặc tính chống bám dính tốt (chẳng hạn như chất lỏng cắt cực áp có chứa lưu huỳnh và clo).
