Verktygsbruk: Betydelse, typer och orsaker

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Betydelsen av verktygsbär 2. Typ av verktygsbär 3. Orsaker 4. Tillväxt 5. Formulär 6. Konsekvenser.

Betydelsen av verktygsslitage:

Skärverktyg utsätts för en extremt svår gnidningsprocess. De är i metall-till-metall kontakt mellan chip och arbetsstycke, under hög stress och temperatur. Situationen blir svår på grund av existerande extremt stress och temperaturgradienter nära verktygets yta.

Verktygsslitage är generellt en gradvis process på grund av regelbunden operation. Verktygsslitage kan jämföras med slitage på spetsen av en vanlig penna. Enligt australiensisk standard kan verktygsslitan definieras som "Verktygets formförändring från dess ursprungliga form, under skärning, till följd av gradvis förlust av verktygsmaterial".

Verktygslitaget beror på följande parametrar:

jag. Verktyg och arbetsstyckematerial.

ii. Verktygsform.

III. Skärhastighet.

iv. Utfodra.

v. Skärdjup.

vi. Skärvätska används.

vii. Maskinverktygs egenskaper etc.

Verktygslitage påverkar följande föremål:

jag. Ökade skärkrafter.

ii. Ökad skärningstemperatur.

III. Minskad noggrannhet av producerade delar.

iv. Minskad livslängd.

v. Dålig ytfinish.

vi. Ekonomien för skärande verksamhet.

Typer av verktygsslitage:

De höga kontaktspänningarna utvecklas i bearbetningsprocessen på grund av gnidningsverkan av:

(i) Verktygs rake ansikte och chips.

(ii) Verktygsflankyta och bearbetad yta.

Dessa resulterar i en mängd olika slitmönster som observeras vid rakeytan och flankytan. Vi kallar detta gradvisa slitage på verktyget.

Det gradvisa slitage är oundvikligt men kontrollerbart. Det är slitage som inte kan förhindras. Det måste ske efter viss bearbetningstid.

Det gradvisa slitage kan kontrolleras genom korrigerande åtgärder. Det gradvisa slitage kan delas in i två grundläggande slitstycken, motsvarande två områden i skärverktyget som visas i figur 9.16.

Dessa följer:

(i) flankslitage

(ii) kraterslitage

(i) flank wear:

Bär på flankytan (avlastnings eller ansiktsytan) på verktyget kallas flankslitage. Flankslitan visas i figur 9.17 (a, b, c).

Egenskaperna för flankslitage följer:

jag. Det är det viktigaste slitage som visas på flankytan parallellt med skärkanten. Det är oftast resultatet av slipning / klibbning på skärkant mot maskinbearbetad yta.

ii. Det är generellt resultat av höga temperaturer, vilket påverkar verktygs- och arbetsmaterialegenskaper.

III. Det resulterar i bildandet av slitagejord. Bärbildning är inte alltid enhetlig längs verktygets stora och minsta skäregg.

iv. Den kan mätas med hjälp av den genomsnittliga slitbanans storlek (V 3 ) och maximal slitstorlek (VB max ).

v. Det kan beskrivas med hjälp av verktygslivslängdsekvationen.

V C T n = C

En mer generell form av ekvationen (med tanke på skärningsdjup och matningshastighet) är

V c T n D x F y = C

var,

V c = Snitthastighet

T = Verktygsliv

D = Skärdjup (mm)

F = Matningshastighet (mm / varv / tum / varv)

x och y = Exponenter som bestäms experimentellt för varje klipptillstånd.

C = Maskinkonstant, som hittades genom experiment eller publicerad databok. Beror på egenskaper hos verktygsmaterial, arbetsstycke och matningshastighet.

n = exponentiell

Värden på n = 0, 1 till 0, 15 (för HSS-verktyg)

= 0, 2 till 0, 4 (för hårdmetallverktyg)

= 0, 4 till 0, 6 (för keramiska verktyg)

Anledningar till flank wear:

jag. Ökad skärhastighet orsakar flank att bära växa snabbt.

ii. Ökning av matning och skärningsdjup kan också resultera i större flankslitage.

III. Slitning av hårda panik i arbetsstycket.

iv. Skärning av mikrosvetsar mellan verktyg och arbetsmaterial.

v. Slitning av fragment av uppbyggd kant som slår mot verktygets ansiktsyta (flankyta).

Remedies for Flank Wear:

jag. Minska skärhastigheten.

ii. Minska matning och skärningsdjup.

III. Använd hård karbidkarbid om möjligt.

iv. Förhindra bildning av uppbyggd kant med hjälp av chipbrytare.

Effekter av flank wear:

jag. Ökning av den totala skärkraften.

ii. Ökning av komponentytans grovhet.

III. Påverka även komponentens dimensionsnoggrannhet.

iv. När formverktyg används kommer flankslitaget också att förändra formen på de producerade komponenterna,

(ii) Crater wear:

Bär på verktygets rakeyta kallas kraterslitage. Som namnet antyder är slitageformen en krater eller en skål. Kraterslitan visas i figur 9.18 (a, b, c).

Karakteristika för kraterslitage följer:

jag. I kratern slår slitschips på verktyget.

ii. Flisen flödar över rakeytan utvecklar allvarlig friktion mellan chip- och rakeytan. Detta ger ett ärr på rakeytan som vanligtvis är parallellt med huvudskäreggen.

III. Det är något normalt för verktygsslitage och försämrar inte allvarligt användandet av ett verktyg förrän det blir tillräckligt allvarligt för att orsaka ett skarvfel.

iv. Kretskläderna kan öka arbetsvinkeln och minska skärkraften, men det kommer också att försvaga skärkantens styrka.

v. Det är vanligare i duktila material som stål som producerar långa kontinuerliga marker. Det är också vanligare i HSS-verktyg (High Speed ​​Steel) än keramiska eller hårdmetallverktygen som har mycket högre hethårdhet.

vi. Parametrarna som används för att mäta kraterförslitningen kan ses i fig 9.18. Kraterdjupet KT är den vanligast använda parametern vid utvärdering av rakans slitage.

vii. Det uppstår ungefär i en höjd som är lika med materialets skärdjup, dvs Crater slitydjup ⋍ skärningsdjup.

viii. Vid högtemperaturzoner (nästan 700 ° C) uppstår slitage.

Anledningar till kraterslitage:

jag. Allvarlig nötning mellan chip-verktyget gränssnitt, speciellt på rake ansikte.

ii. Hög temperatur i verktyget-chip-gränssnittet.

III. Ökning av matningsresultat resulterar i ökad kraftverkan på verktygsgränssnittet, vilket leder till temperaturhöjning av verktygs-chipgränssnittet.

iv. Ökning av skärhastigheten resulterar i ökad flishastighet vid rakeytan, vilket leder till temperaturökning vid flisverktygsgränssnittet och så ökning i kraterslitage.

Remedies for Crater wear:

jag. Användning av lämpliga smörjmedel kan minska nötningsprocessen och minska så mycket i kraterslitage.

ii. Korrekt kylvätska för snabb värmeavledning från verktyget-chip-gränssnittet.

III. Minskade skärhastigheter och matningshastigheter.

iv. Använd hårdare och heta hårdhetsmaterial för verktyg.

v. Använd positivt rakeverktyg.

Orsaker till verktygsslitage:

Det finns ett stort antal orsaker för verktygsslitage.

Några av dem är viktiga att diskutera här ur ämnesområdet:

(i) Abrasivt slitage (hård partikelslitage).

(ii) Limhäftning.

(iii) Diffusionsslitage.

iv) kemiskt slitage

(v) Fraktslitage.

(i) Slipmedel (hård partikelklädsel):

Abrasivt slitage orsakas i grunden av föroreningarna i arbetsstycksmaterialet, såsom kolnitrid och oxidföreningar, såväl som de uppbyggda kantfragmenten. Det är en mekanisk slitage. Det är den främsta orsaken till verktygsslitaget vid låga skärhastigheter.

(ii) Lim:

På grund av högt tryck och temperatur vid verktyget-chip-gränssnittet finns det en tendens att heta flisar svetsas på verktyget. Detta koncept leder till senare bildning och förstöring av svetsade korsningar. När svetsen intermittent bryts bort plockar partiklar av skärverktyg. Detta leder till en kraterslitage. Fig. 9.19 visar adhesivt slitage.

(iii) Diffusionskläder:

Diffusionsslitage orsakas vanligtvis av atomöverföring mellan kontaktmaterial under högt tryck och temperaturförhållanden. Detta fenomen börjar vid chip-tool-gränssnittet. Vid sådana förhöjda temperaturer diffunderar vissa partiklar av verktygsmaterial i chipmaterialet. Det kan också hända att vissa partiklar av arbetsmaterial också diffunderar i verktygsmaterialet.

Denna byte av partiklar ändrar egenskaperna hos verktygsmaterialet och orsakar slitage, såsom visas i figur 9.20:

Denna diffusion resulterar i ändringar av verktyget och arbetsstyckets komposition.

Det finns flera sätt att diffusioner som:

(a) Brutto mjukgöring av verktyget:

Diffusion av kol i ett relativt djupt ytskikt av verktyget kan orsaka mjukning och efterföljande plastflöde av verktyget. Det kan ge stora förändringar i verktygsgeometrin.

(b) Diffusion av större verktygskomponenter i arbetet:

Verktygsmatrisen eller en större förstärkningsbeståndsdel kan upplösas i arbets- och chipytorna när de passerar verktyget. Till exempel: Efterfrågan verktyg, skärjärn och stål är de typiska exemplen på koldioxid diffusion.

(c) diffusion av en arbetsmaterialkomponent i verktyget:

En beståndsdel i arbetsmaterialet som diffunderar in i verktyget kan förändra de fysikaliska egenskaperna hos ett ytskikt av verktyget. Till exempel: Spridningen av bly i verktyget kan ge ett tunt sprött ytskikt, detta tunna skikt kan avlägsnas genom chipping.

(iv) kemisk slitage:

Det kemiska slitage orsakas på grund av kemiska angrepp på en yta.

Till exempel:

Frätande slitage.

(v) fakturabearbetning:

Faktorkläderna orsakas vanligen av kantsprutning i slutet eller längden. Bulkbrytningen är den mest skadliga och oönskade typen av slitage, och det bör undvikas så långt som möjligt.

Tillväxt av verktygskläder:

Tillväxtmönstret för verktygsslitage visas i figur 9.21:

Vi kan dela tillväxten i följande tre zoner:

(i) Allvarlig slitagezon.

ii) Initial Slitagezon.

(iii) Allvarlig eller ultimat eller katastrofal slitagezon.

(i) Initial Preliminär eller Snabb Slitagezon:

Initialt, för den nya skäreggen, är ökningen av slitage snabbare. Den ursprungliga slitstorleken är normalt VB = 0, 05 till 0, 1 mm.

Orsakerna till initialt eller snabbt slitage är:

jag. Microcraking.

ii. Ytans oxidation.

III. Kolförlustlager.

iv. Mikrohårdhet vid slipning av verktygsspetsen.

ii) Stabil slitageområde:

Efter det första slitage visade vi att slitstyrkan är relativt stabil eller konstant. I denna zon är slitstorleken proportionell mot skärtiden.

iii) Allvarlig eller ultimat eller katastrofisk slitagezon:

I denna zon är hastigheten av slitagetillväxt mycket snabbare och resulterar i katastrofalt misslyckande av skäreggen.

När slitstorleken ökar till ett kritiskt värde minskar ytanheten på den bearbetade ytan, skärkraften och temperaturen ökar snabbt och slitaget ökar. Då förlorar verktyget sin skärningsförmåga. I praktiken bör denna slitage zon undvikas.

Tillåtna slitage Land:

När vi bestämmer oss för att skärpa en knivkant, när skärkvaliteten börjar försämras och skärkrafterna ökar för mycket, skärpa eller byt ut skärverktyg på samma sätt.

(a) Kvaliteten på den bearbetade ytan börjar försämras.

(b) Skärkrafterna ökar betydligt.

(c) Förhöjning av temperaturen betydligt.

Medelbredden för tillåten flankslitage varierar från 0, 2 mm (för precisionsvridning) till 1 mm (för grov vridning).

Följande tabell 9.11 ger några rekommenderade värden på tillåtet genomsnittligt slitområde (VB) för olika operationer och skärverktyg:

Former av verktygskläder:

Flank- och kraterslitage är mycket vanlig typ av slitage.

Några andra typer av verktygsslitage är:

(i) Termoelektrisk slitage.

(ii) Termisk sprickning och verktygsfraktur.

(iii) Cyklisk termisk och mekanisk belastning.

(iv) Edge Chipping.

(v) Inträdes- eller utgångsvikt.

(i) Termoelektriska slitage:

Det kan observeras i hög temperaturområde. Hög temperatur resulterar i bildandet av värmepar mellan arbetsstycket och verktyget.

På grund av denna effektspänning uppställd mellan arbetsstycket och verktyget. Det kan orsaka en elektrisk strömflöde mellan de två. Denna slitage har dock inte utvecklats tydligt.

(ii) Termisk sprickning och verktygsfraktur:

Det är vanligt vid fräsning. Vid fräsning utsätts verktyg för cykliska termiska och mekaniska belastningar. Tänder kan misslyckas med en mekanism som inte observeras vid kontinuerlig skärning. Termisk sprickbildning kan minskas genom att minska skärhastigheten eller genom att använda en verktygsmaterialkvalitet med högre värmechockmotstånd.

iii) Cyklisk termisk och mekanisk belastning:

Den cykliska variationen i temperatur i fräsningsprocessen inducerar cyklisk termisk spänning vid verktygets ytskikt expanderar och kontrakterar. Det kan leda till bildandet av termiska utmattningssprickor nära kanten.

För det mesta är sådana sprickor vinkelräta mot skäreggen och börjar bildas vid verktygets yttre hörn, sprida sig inåt när skärningen fortskrider. Tillväxten av dessa sprickor leder så småningom till kantklippning eller verktygsbrott. Ett otillräckligt kylmedel kan främja sprickbildning.

(iv) Edge Chipping:

Kanthackning observeras vanligen vid fräsning. Det kan inträffa när verktyget först kontakter delen (Inmatningsfel) eller, oftare, när den lämnar delen (Exit Failure).

(v) Inträdes- eller utgångsvikt:

Inmatningsfel uppträder oftast när det yttre hörnet på skäret träffar delen först. Detta är mer sannolikt att skärasvinklarna är positiva. Inmatningsfel är därför lättast förhindrad genom att växla från positiva till negativa rakevinkelskärare.

Konsekvenser (Effects) of Tool Wear:

Effekterna av verktygets slitage på teknologisk prestanda följer:

(i) Ökning av skärande kraft:

Skärkrafterna ökar normalt genom verktygsslitage. Crater-slitage, flankslitage (eller slitage på markbildning) och skärning av skärkant påverkar skärverktyget på olika sätt. Kretskläder kan emellertid under vissa omständigheter minska krafterna genom att effektivt höja verktygets hålvinkel. Klippanslutning (flank eller slitage) slitage och chipping ökar nästan alltid skärkrafterna på grund av ökade gnistkrafter.

(ii) Ökning av ytgrusighet:

När verktyget ökar ökar även ythårdheten hos den bearbetade komponenten. Detta gäller särskilt för ett verktyg som bärs av chipping. Även om det finns omständigheter där ett slitagejord kan bränna (polska) arbetsstycket och producera en bra finish.

(iii) Ökning av vibrationer eller chatter:

Vibrationer eller chatter är en annan viktig aspekt av skärningen som kan påverkas av verktygsslitage.

Ett slitagejord ökar verktygets tendens till dynamisk instabilitet eller vibrationer. När verktyget är skarpt är skärningen ganska fri från vibrationer. Å andra sidan, när verktyget bär, utsätts skärningen för ett oacceptabelt vibrations- och chattläge.

(iv) Minskar i dimensionell noggrannhet:

På grund av flankslitage kan verktygets plangeometri störa. Detta kan påverka dimensionerna för komponenten som produceras. Det kan påverka komponentens form.

Till exempel:

Om verktygsslitaget är snabbt kan cylindrisk vridning resultera i ett avsmalnande arbetsstycke.