Verktøyslitasje: Betydning, Typer og Årsaker

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Betydning av verktøyklær. 2. Typer verktøy. Bruk 3. Årsaker 4. Vekst 5. Skjemaer 6. Konsekvenser.

Betydningen av verktøyets bruk:

Skjæreverktøy er utsatt for en ekstremt alvorlig gjengeprosess. De har kontakt mellom metall og metall mellom brikken og arbeidsstykket under høy spenning og temperatur. Situasjonen blir alvorlig på grunn av eksistensen av ekstreme stress- og temperaturgradienter i nærheten av verktøyets overflate.

Verktøyslitasje er vanligvis en gradvis prosess på grunn av vanlig drift. Verktøyslitasje kan sammenlignes med slitasje på spissen av en vanlig blyant. Ifølge australsk standard kan verktøyets slitasje defineres som "Verktøyets forandring fra sin opprinnelige form, under kutting, som følge av gradvis tap av verktøymateriale".

Verktøyslitasje avhenger av følgende parametere:

Jeg. Verktøy og arbeidsmateriale.

ii. Verktøyform.

iii. Skjærehastighet.

iv. Mate.

v. Dybde.

vi. Skjærefluid brukt.

vii. Maskinens egenskaper etc.

Verktøyslitasje påvirker følgende elementer:

Jeg. Økt skjærekraft.

ii. Økt skjære temperatur.

iii. Redusert nøyaktighet av produserte deler.

iv. Redusert verktøytid.

v. Dårlig overflatebehandling.

vi. Økonomi for kutteoperasjoner.

Typer verktøyledning:

De høye kontaktspenningene er utviklet i bearbeidingsprosessen på grunn av gnidningsvirkning av:

(i) Verktøy rake ansikt og chips.

(ii) Verktøy flank ansikt og maskinert overflate.

Disse resulterer i en rekke slitemønstre observert på rakeflaten og flankens ansikt. Vi kaller denne gradvise bruken av verktøyet.

Den gradvise slitasje er uunngåelig, men kontrollerbar. Det er slitasje som ikke kan forhindres. Det må skje etter bestemt bearbeidingstid.

Den gradvise slitasje kan kontrolleres ved hjelp av avhjelp. Den gradvise slitasje kan deles i to grunnleggende slitasje, som tilsvarer to områder i skjæreverktøyet som vist i figur 9.16.

Disse følger:

(i) flank slitasje

(ii) kraterslitasje.

(i) Flank Wear:

Bruk på flankens ansikt (lettelse eller klaring) av verktøyet kalles flankslitasje. Flankslitasjen er vist i figur 9.17 (a, b, c).

Egenskapene ved flankslitasje følger:

Jeg. Det er den viktigste slitasje som vises på flankoverflaten parallelt med kanten. Det er oftest resultat av slitasje / slitasje på kanten mot maskinbearbeidet overflate.

ii. Det er generelt resultat av høye temperaturer, som påvirker verktøy og arbeidsmateriale egenskaper.

iii. Det resulterer i dannelsen av slitasjeland. Slitasjeformasjon er ikke alltid ensartet langs verktøyets store og mindre skjærekant.

iv. Det kan måles ved å bruke gjennomsnittlig slitasjeområdestørrelse (V 3 ) og maksimal slitasjestørrelse (VB max ).

v. Det kan beskrives ved hjelp av Tool Life Expectancy Equation.

V C T n = C

En mer generell form av ligningen (vurderer dybden av kutt og matehastighet) er

V c T n D x F y = C

hvor,

V c = Skjærhastighet

T = Verktøyets levetid

D = Skjærebredde (mm)

F = Tilførselshastighet (mm / omdreining eller tommer / rev.)

x og y = Eksponenter som bestemmes eksperimentelt for hver kuttingstilstand.

C = Maskinkonstant, funnet ved eksperiment eller publisert databok. Avhenger av egenskapene til verktøymaterialer, arbeidsstykke og matehastighet.

n = eksponentiell

Verdier av n = 0, 1 til 0, 15 (for HSS-verktøy)

= 0, 2 til 0, 4 (for karbidverktøy)

= 0, 4 til 0, 6 (for keramiske verktøy)

Grunner til flank wear:

Jeg. Økt skjærehastighet får flanken til å bære, vokse raskt.

ii. Økning i fôr og skjærebredde kan også resultere i større flankslitasje.

iii. Slitasje av harde plaster i arbeidsstykket.

iv. Skjæring av mikrosveiser mellom verktøy og arbeidsmateriale.

v. Slitasje av fragmenter av oppbygget kant, som streiker mot klaringens ansikt (flankoverflate) av verktøyet.

Rettsmidler for flank wear:

Jeg. Reduser skjærehastigheten.

ii. Reduser fôr og skjærebredde.

iii. Bruk hard karbidkarbid hvis mulig.

iv. Forhindre dannelse av oppbygget kant, ved hjelp av brikkebrytere.

Effekter av flank wear:

Jeg. Økning i total skjærekraft.

ii. Økning i komponentoverflatenhet.

iii. Også påvirke komponentens dimensjonsnøyaktighet.

iv. Når formverktøy brukes, vil flankslitasje også endre formen på komponentene som produseres,

(ii) kraterslitasje:

Slitasje på verktøyets rakeflate kalles kraterslitasje. Som navnet antyder, er formen på slitasje et krater eller en bolle. Kraterslitet er vist i figur 9.18 (a, b, c).

Karakteristikken ved kraterslitasje følger:

Jeg. I kraterbjelker slår brikkene på rakeflaten av verktøyet.

ii. Sjetongene strekker seg over rakeflaten og utvikler alvorlig friksjon mellom brikken og rakeflaten. Dette gir et arr på rakeflaten som vanligvis er parallelt med hovedkanten.

iii. Det er noe normalt for verktøyets slitasje og ødelegger ikke bruken av verktøyet alvorlig før det blir alvorlig nok til å forårsake en banebrytelse.

iv. Kraterslitasjen kan øke arbeidsvinkelvinkelen og redusere klippekraften, men det vil også svekke styrken på kanten.

v. Det er vanligere i duktile materialer som stål som produserer lange kontinuerlige sjetonger. Det er også mer vanlig i HSS (High Speed ​​Steel) verktøy enn keramikk- eller karbidverktøy som har mye høyere varm hardhet.

vi. Parametrene som brukes til å måle kraterets slitasje, kan ses i figur 9.18. Kraterdjupet KT er den mest brukte parameteren når det gjelder å vurdere rakefasens slitasje.

vii. Den oppstår omtrent i en høyde som er lik skjæredybden til materialet, det vil si krater slitedybde ⋍ klippedybde.

viii. Ved høytemperatursoner (nesten 700 ° C) oppstår slitasje.

Årsaker til kraterslitasje:

Jeg. Svært slitasje mellom chip-verktøyet grensesnitt, spesielt på rake ansikt.

ii. Høy temperatur i verktøy-chip-grensesnittet.

iii. Økning i mate resulterer i økt kraft som virker på verktøygrensesnittet, dette fører til økning i temperaturen på verktøy-chip-grensesnittet.

iv. Økning i skjærehastighet resulterer i økt chiphastighet på rakeflaten, dette fører til økning i temperaturen ved chip-verktøygrensesnittet og så økning i kraterslitasje.

Rettsmidler for kraterslitasje:

Jeg. Bruk av riktige smøremidler, kan redusere sliteprosessen, og dermed redusere i kraterslitasje.

ii. Riktig kjølevæske for rask varmeavledning fra verktøy-chip-grensesnitt.

iii. Reduserte skjærehastigheter og strømningshastigheter.

iv. Bruk tøffere og varme hardhetsmaterialer for verktøy.

v. Bruk positivt rakeverktøy.

Årsaker til verktøyets bruk:

Det er mange årsaker til verktøyslitasje.

Noen av dem er viktige for å diskutere her fra emnet synspunkt:

(i) Slitasje slitasje (Hard partikkel slitasje).

(ii) Lim slitasje.

(iii) Diffusjonsslitasje.

(iv) Kjemisk slitasje.

(v) Fraktslitasje.

(i) Slitasje Slitasje (Hard Particle Wear):

Slitasje på slitasje skyldes i utgangspunktet forurensningene i arbeidsmaterialet, slik som karbonnitrid og oksydforbindelser, samt de oppbyggede kantfragmentene. Det er en mekanisk type slitasje. Det er hovedårsaken til verktøyets slitasje ved lave kutthastigheter.

(ii) Limetrekk:

På grunn av høyt trykk og temperatur på verktøy-chip-grensesnittet, er det en tendens til at varme chips smelter på verktøylinjeflaten. Dette konseptet fører til senere dannelse og ødeleggelse av sveisede veikryss. Når sveisen intermittent går i stykker, plukker partikler av skjæreverktøy. Dette fører til kraterslitasje. Fig. 9.19 viser klebemiddelslitasje.

(iii) Diffusjonsbearbeiding:

Diffusjonsslitasje skyldes vanligvis atomoverføring mellom kontaktmaterialer under høytrykks- og temperaturforhold. Dette fenomenet begynner på chip-verktøyet grensesnitt. Ved slike forhøyede temperaturer diffunderer noen partikler av verktøymaterialer inn i brikkmaterialet. Det kan også skje at noen partikler av arbeidsmateriale også diffunderer i verktøymaterialet.

Denne utvekslingen av partikler endrer egenskapene til verktøymaterialet og forårsaker slitasje, som vist i figur 9.20:

Denne diffusjonen resulterer i endringer i verktøyet og arbeidsstykkomposisjonen.

Det finnes flere måter å diffusjoner som:

(a) Brutto mykning av verktøyet:

Diffusjon av karbon i et relativt dypt overflatelag av verktøyet kan forårsake mykning og etterfølgende plaststrøm av verktøyet. Det kan forårsake store endringer i verktøysgeometrien.

(b) Diffusjon av hovedverktøyskomponenter i arbeidet:

Verktøymatrisen eller en stor forsterkningsbestanddel kan oppløses i arbeids- og flateflatene når de passerer verktøyet. For eksempel: Etterspørselsverktøy, kuttjern og stål er de typiske eksemplene på karbondiffusjon.

(c) Diffusjon av en arbeidsmaterialekomponent i verktøyet:

En bestanddel av arbeidsmaterialet som diffunderer inn i verktøyet kan endre de fysiske egenskapene til et overflatelag av verktøyet. For eksempel: Spredningen av bly inn i verktøyet kan produsere et tynt sprøtt overflatelag, dette tynne laget kan fjernes ved chipping.

(iv) Kjemisk slitasje:

Den kjemiske slitasje skyldes kjemisk angrep på overflaten.

For eksempel:

Etsende slitasje.

(v) Faktorklær:

Facture-slitasje skyldes vanligvis brudd på kanten ved ende eller lengde. Bulkbrudd er den mest skadelige og uønskede typen slitasje, og det bør unngås så langt som mulig.

Vekst av Tool Wear:

Vækstmønsteret for verktøyslitasje er vist i figur 9.21:

Vi kan dele veksten i følgende tre soner:

(i) Svær slitasje.

(ii) Initial slitasje sone.

(iii) Alvorlig eller ultimativ eller katastrofal slitesone.

(i) Initial Preliminær eller Rapid Wear Zone:

I begynnelsen, for den nye kanten, er slitasjens vekst raskere. Den opprinnelige slitestørrelsen er normalt VB = 0, 05 til 0, 1 mm.

Årsakene til innledende eller rask slitasje er:

Jeg. Microcraking.

ii. Overflateoksydasjon.

iii. Carbon loss lag.

iv. Mikro-grovhet av sliping av verktøytips.

(ii) Stabil Slitasje Sone:

Etter den første slitasje fant vi at slitasjen er relativt stabil eller konstant. I denne sonen er slitestørrelsen proporsjonal med skjæretiden.

(iii) Alvorlig eller ultimativ eller katastrofisk slitesone:

I denne sonen er hastigheten på slitasje mye raskere og resulterer i katastrofale svikt i kanten.

Når slitestørrelsen øker til en kritisk verdi, reduseres overflatenes grovhet på den maskinbehandlede overflaten, skjærekraften og temperaturen øker raskt, og slitasjen øker. Deretter mister verktøyet sin skjæreevne. I praksis bør denne slitasjen unngås.

Tillatbar Slitasje Land:

Når vi bestemmer oss for å skarpere en knivkant når kvaliteten på kuttet begynner å forverres og krevningskraftene øker for mye, skal du også skarpere eller erstatte kutteverktøyene når.

(a) Kvaliteten på maskinbearbeidet overflate begynner å forverres.

(b) Skjærekreftene øker betydelig.

(c) Foretemperaturen stiger betydelig.

Gjennomsnittlig bredde på tillatt flankslitasje varierer fra 0, 2 mm (for presisjonssvinging) til 1 mm (for en grov dreieoperasjon).

Følgende tabell 9.11 gir noen anbefalte verdier av tillatt gjennomsnittlig sliteland (VB) for ulike operasjoner og skjæreverktøy:

Skjemaer for verktøysklær:

Flank og krater slitasje er svært vanlig type slitasje.

Noen andre former for verktøy slitasje er:

(i) Termoelektrisk slitasje.

(ii) Termisk sprengning og verktøybrudd.

(iii) Syklisk termisk og mekanisk lasteklær.

(iv) kantspån.

(v) Inn- eller utgangsfeil.

(i) Termoelektrisk slitasje:

Det kan observeres i høy temperaturområde. Høy temperatur resulterer i dannelsen av termisk par mellom arbeidsstykket og verktøyet.

På grunn av denne effektspenningen etablert mellom arbeidsstykket og verktøyet. Det kan føre til strømstrøm mellom de to. Denne typen slit har imidlertid ikke blitt klart utviklet.

(ii) Termisk sprengning og verktøybrudd:

Det er vanlig ved fresing. Ved fresing utsettes verktøyene for sykliske termiske og mekaniske belastninger. Tennene kan mislykkes med en mekanisme som ikke observeres i kontinuerlig skjæring. Termisk sprengning kan reduseres ved å redusere skjærehastigheten eller ved hjelp av en verktøymaterialekvalitet med høyere termisk støtmotstand.

(iii) Syklisk termisk og mekanisk belastning:

Den sykliske variasjonen i temperatur i freseprosessen fremkaller syklisk termisk spenning på overflatelagget av verktøyet utvider og kontrakterer. Det kan føre til dannelse av termiske utmattelseskrefter nær kanten.

For det meste er slike sprekker vinkelrett på skjærekanten og begynner dannelse ved verktøyets ytre hjørne, spredes innover mens skjæringen utvikler seg. Veksten av disse sprekkene fører til slutt til kantklipping eller brudd på verktøyet. Et utilstrekkelig kjølevæske kan fremme sprekkdannelse.

(iv) Edge Chipping:

Kantklipping blir ofte observert i fresing. Det kan oppstå når verktøyet først kommer i kontakt med delen (opptaksfeil) eller, mer vanlig når den utgår fra delen (avslutningsfeil).

(v) Inn- eller utgangsfeil:

Oppføringsfeil oppstår oftest når det ytre hjørnet av innsatsen rammer delen først. Dette er mer sannsynlig når kutterhakevinklene er positive. Inngangssvikt er derfor lettest forhindret ved å bytte fra positive til negative rakevinkelsnittere.

Konsekvenser (Effects) of Tool Wear:

Effektene av verktøyets slitasje på teknologisk ytelse følger:

(i) Økning i skjærekraften:

Skjærekraften økes normalt ved bruk av verktøyet. Slitasje på krater, flankslitasje (eller slitasje på jordformasjon) og avskjæring av kanten påvirker skjæreverktøyets ytelse på ulike måter. Kraterslitasje kan imidlertid under visse omstendigheter redusere krefter ved effektivt å øke verktøyets rakevinkel. Rydde ansikt (flank eller slitasje) slitasje og flislegging øker nesten alltid kuttkraften på grunn av økte gnidningskrefter.

(ii) Forhøyelse i overflatenhethet:

Etter hvert som verktøyets slitasje øker, øker overflatenes grovhet av maskinert komponent også. Dette gjelder spesielt for et verktøy som brukes av chipping. Selv om det er omstendigheter, hvor et sliteland kan forbrenne (polere) arbeidsstykket og gi en god finish.

(iii) Økning i vibrasjon eller chatter:

Vibrasjon eller snakk er et annet viktig aspekt av skjæreprosessen som kan påvirkes av verktøyslitasje.

Et slitasjeland øker bruken av et verktøy til dynamisk ustabilitet eller vibrasjoner. Når verktøyet er skarpt, er skjæringen ganske fri for vibrasjoner. På den annen side, når verktøyet bærer, blir skjæreoperasjonen utsatt for en uakseptabel vibrasjons- og chattermodus.

(iv) reduserer dimensjonal nøyaktighet:

På grunn av slitasje på flanken, kan plan geometrien til et verktøy forstyrre. Dette kan påvirke dimensjonene til komponenten som produseres. Det kan påvirke komponentets form.

For eksempel:

Hvis verktøyets slitasje er rask, kan sylindrisk sving resultere i et avsmalnet arbeidsstykke.