Analyse af årsagerne til upålidelige værktøjsspånerbrud og løsninger

Hvor meget ved du om viden om værktøjsspånbrydning? Efter at have læst denne artikel, tror jeg, at den vil være nyttig for dit daglige arbejde.
Pålideligheden af ​​værktøjsspånbrud har en væsentlig indflydelse på normal produktion og operatørsikkerhed. Ved skæring kan knækkede spåner sprøjte og skade mennesker og er tilbøjelige til at beskadige værktøjsmaskinen; Lange strimmelformede spåner kan imidlertid vikle sig rundt om emnet eller værktøjet, hvilket let ridser emnet, forårsager værktøjsskader og endda påvirker arbejdernes sikkerhed.
For automatiserede bearbejdningsmaskiner såsom CNC-værktøjsmaskiner (bearbejdningscentre) bliver problemet med spånbrud vigtigere på grund af det store antal skærende værktøjer og den tætte forbindelse mellem værktøjsholderen og værktøjet. Så længe et af skæreværktøjerne er upålidelige, kan det forstyrre den automatiske cyklus af værktøjsmaskinen og endda forstyrre den normale drift af hele den automatiske linje. Derfor skal pålideligheden af ​​værktøjsspånbrud tages i betragtning ved design, valg eller slibning af værktøjer. For CNC-værktøjsmaskiner (bearbejdningscentre) osv. skal følgende krav være opfyldt:
Spåner må ikke vikles ind på skærende værktøjer, arbejdsemner og tilstødende værktøjer og udstyr;
Spåner må ikke sprøjte for at sikre sikkerheden for operatører og observatører;
Under præcisionsbearbejdning bør spåner ikke ridse den bearbejdede overflade af emnet, hvilket påvirker kvaliteten af ​​den bearbejdede overflade;
Sørg for den forudbestemte holdbarhed af skæreværktøjerne, undgå for tidligt slid, og gør alt for at forhindre deres skade;
Når spåner flyder ud, hindrer det ikke injektionen af ​​skærevæske;
Spåner vil ikke ridse maskinstyre eller andre komponenter.
På baggrund af opfyldelsen af ​​ovenstående krav har forskellige skæreværktøjer forskellige krav til spånlængde. For eksempel er den maksimale spånlængde for rå drejning af stålmaterialer generelt omkring 100 mm; En fin bil skal være lidt længere. For at undgå alt for fine spåner, da de let indlejres i vigtige dele af maskinføringen og værktøjsanordningen (såsom referenceplanet), kræver dette ikke kun yderligere beskyttelsesanordninger, men giver også visse vanskeligheder med at fjerne spåner.
For visse skæreværktøjer, der ikke er tilbøjelige til spånbrud, såsom formdrejeværktøjer, slidsdrejeværktøjer og skærende drejeværktøjer, bør stabil spånkrølning sikres på automatiserede værktøjsmaskiner såsom CNC-bearbejdningscentre.
en
Klassificering af spånformer
I henhold til de specifikke forhold for emnemateriale, værktøjsgeometriske parametre og skæremængde omfatter formen af ​​spåner generelt: strimmelspåner, C-formede spåner, spåner, pagodeformede spåner, fjederformede spåner, lange og stramme skruespåner, skrue chips osv.

1. Båndet affald
Ved højhastighedsskæring af plastikmetalmaterialer, hvis der ikke træffes spånbrydende foranstaltninger, er det let at danne strimmelformede spåner, som er kontinuerlige og ofte viklet ind på emnet eller værktøjet, hvilket let ridser overfladen af ​​emnet eller beskadiger skærkanten af værktøjet og endda skader mennesker. Derfor er det tilrådeligt at undgå at danne strimmelformede spåner så meget som muligt.
Men nogle gange håber vi også på at få stripspåner, så spånerne kan udtømmes gnidningsløst. For eksempel ved boring af blinde huller på en lodret boremaskine.
2. C-formet affald
Ved drejning af almindelige kulstofstål og legeret stålmaterialer kan brug af et drejeværktøj med en spånrille nemt danne C-formede spåner. C-formede spåner har ulempen ved båndspåner. Men de fleste C-formede spåner brydes ved at kollidere med bagsiden af ​​drejeværktøjet eller overfladen af ​​emnet. Den højfrekvente kollision og brud på spåner kan påvirke glatheden af ​​skæreprocessen og derved påvirke ruheden af ​​den bearbejdede overflade. Så under præcisionsbearbejdning er det generelt ikke ønsket at opnå C-formede spåner. I stedet er det mere ønskeligt at opnå lange spiralspoler for at gøre skæreprocessen mere stabil.

3. Vindmølleformede krummer
Drejning af ståldele med stor skæredybde og høj tilspænding på kraftige drejebænke resulterer i brede og tykke spåner. Hvis der dannes C-formede spåner, kan de let beskadige skæret og endda forårsage flyvende og sårede mennesker. Så normalt øges buens radius i bunden af ​​spånrillen, så spånerne danner hårstrimler og støder sammen og knækker på bearbejdningsfladen og falder af af deres egen vægt.
4. Lange og stramme krummer
Dannelsesprocessen for lange og tætte spåner er relativt stabil, og rengøring er også praktisk. Det er en god spånform på en almindelig drejebænk.
5. Pagodeformede krummer
Ved CNC-bearbejdning, værktøjsmaskiner eller automatisk linjebearbejdning er det ønskeligt at opnå denne type spån, fordi den ikke vikler sig ind i værktøjet og emnet. Og rengøring er også praktisk.
6. Lavineaffald
Ved drejning af sprøde materialer såsom støbejern, skørt messing og støbt bronze, dannes der let nåleformet eller fragmenteret affald, som er tilbøjeligt til at sprøjte og såre mennesker, samt beskadige værktøjsmaskinen. Hvis spånrulningsforanstaltninger vedtages, kan spånerne forbindes til korte ruller.
Kort sagt er de specifikke betingelser for skærebehandling forskellige, og den ønskede form af spånerne er også anderledes. Men uanset formen på spånerne skal de brydes pålideligt.
to
Princippet om spånbrud
I processen med metalskæring er om spånerne er lette at bryde direkte relateret til deformationen af ​​spånerne. Derfor skal undersøgelse af princippet om spånbrydning starte med at studere lovene for spåndeformation.
De spåner, der dannes under skæreprocessen, vil på grund af betydelig plastisk deformation have en stigning i hårdhed, mens plasticitet og sejhed vil falde betydeligt. Dette fænomen kaldes koldt arbejde hærdning. Efter koldbearbejdningshærdning bliver spånerne hårde og sprøde og knækker let, når de udsættes for skiftende bøjnings- eller stødbelastninger. Jo større plastisk deformation, som spånerne oplever, jo mere signifikant er skørhedsfænomenet, og jo lettere er det at bryde. Ved skæring af materialer med høj styrke, høj plasticitet og høj sejhed, der er svære at bryde spåner, bør der gøres en indsats for at øge deformationen af ​​spånerne for at reducere deres plasticitet og sejhed for at nå målet om spånbrydning.
Deformationen af ​​chips kan bestå af to dele:
Den første del er den grundlæggende deformation dannet under skæreprocessen. Spåndeformationen målt under friskæring med et vendeværktøj med flad slibeflade er relativt tæt på den grundlæggende deformationsværdi. De vigtigste faktorer, der påvirker den grundlæggende deformation, omfatter værktøjets skråvinkel, negativ affasning og skærehastighed. Jo mindre frontvinklen er, jo bredere er den negative affasning, og jo lavere skærehastigheden er, jo større deformation af spånen, hvilket er mere befordrende for spånbrud. Derfor kan reduktion af frontvinklen, udvidelse af den negative affasning og reduktion af skærehastigheden være foranstaltninger til at fremme spånbrud.
Den anden del er den deformation, som spåner gennemgår under flow- og krølleprocessen, som vi omtaler som yderligere deformation. For i de fleste tilfælde er det kun den grundlæggende deformation under skæreprocessen, der ikke kan bryde spånerne, og der skal tilføjes en yderligere deformation for at opnå formålet med hærdning og brud. Den enkleste måde at tvinge spåner til at gennemgå yderligere deformation er at slibe (eller presse) en bestemt form af spånrille på den forreste skæreflade, hvilket tvinger spånerne til at flyde ind i spånrillen og derefter krølle og deformere. Efter at have gennemgået yderligere omkrølningsdeformation hærder spånerne yderligere og bliver skøre. Når de støder sammen med emnet eller den bagerste skæreflade, knækkes de let.
tre
Påvirkningen af ​​spånbrydende rille på spånbrydning (rulning)
Spånbrydningsrillen spiller ikke kun en yderligere deformationsrolle på spånerne, men har også en vigtig indflydelse på spånernes form og brud. Ved skærebearbejdning bruger folk de forskellige former og størrelser af spånriller samt hældningsvinklen mellem spånrillen og hovedskæret til at kontrollere krølningen og knækken af ​​spåner. For bedre at forstå og mestre disse regler vil vi i detaljer analysere formen og størrelsen af ​​spånrillen samt indflydelsen af ​​hældningsvinklen mellem spånrillen og hovedskæret på spånformen og spånbruddet.
1. Formen på spånrillen
Der er tre typer former til spånbrydende riller: lige bue, lige bue og fuld bue.

(1) Den lige og cirkulære spånbrydende rille er dannet ved at forbinde en lige linje og en cirkulær bue. Den lige del danner forsiden af ​​værktøjet, og størrelsen af ​​radius Rn af rillens bundbue har en vis indflydelse på krølningen og deformationen af ​​spånerne. Hvis Rn er lille, er spånkrølningsradius lille, mens spåndeformationen er stor; Hvis Rn er stor, er spånkrølningsradius stor, mens spåndeformationen er lille. Ved en moderat skæredybde (skæredybde ap=2-6mm), Rn=(0.4-0.7) vælges generelt B, hvor B er bredden af spånrille.
(2) Den lineære spånrille er dannet ved skæringen af ​​to lige linjer, med en bundvinkel på 180 grader - σ ( σ Refererer til som spånbrydende platforms kilevinkel, rillebundsvinkel (180 grader - σ) Udskiftning af funktionen af bue Rn. Hvis rillens bundvinkel er lille, er spånernes krølningsradius lille, og spånernes deformation er stor; Hvis rillens bundvinkel er stor, er spånernes krølningsradius stor, og deformationen af ​​spånerne er lille Ved en moderat skæredybde er kilevinklen på spånbrydningsbordet generelt valgt fra 60 grader til 70 grader.

Ovenstående to typer spånskæreriller er velegnede til forarbejdning af kulstofstål og legeret konstruktionsstål, og det forreste hjørne er generelt . Inden for intervallet 5-15 grader .
(3) Hovedparametrene for en spånbrudsrille med fuld lysbue er rillebredde B, rillebundsbueradius Rn og frontvinkel . Forholdet mellem dem er:

注:见图5C

Ved skæring af høje plastmaterialer som kobber og rustfrit stål bruges ofte en fuldbue spånbrudsrille. Fordi ved bearbejdning af høje plastmaterialer, vælges værktøjets spånvinkel relativt stor (Skærkanten af ​​værktøjet med fuldbue-spånbrydende rille med en frontvinkel af samme størrelse (0=25 grader ~30 grader) er relativt robust, og rillen er også lavvandet, hvilket gør den mere praktisk til spångennemstrømning.
2. Spånrillens bredde
Spånrillens bredde B er relateret til tilspændingen f og skæredybden ap. Når tilspændingshastigheden f øges, øges skæretykkelsen, og spånrillens bredde bør udvides tilsvarende; Skæredybden er stor, og rillen bør også udvides passende.

Effekten af ​​ændringen i spånrillebredden B på spånkrølning og deformation, som forbliver fast og uændret. Figur 9a viser, at rillebredden grundlæggende er tilpasset til fremføringshastigheden, og spånerne bøjes og deformeres, før de kolliderer og bryder ind i en C-form; Figur 9b viser, at rillen ikke er bred nok, spånkrølningsradius er lille, deformationen er stor, og efter kollision bryder den i en kort C-form eller danner fragmenterede små stykker; Figur 9c viser, at rillen er for smal, og spånerne presses ind i små ruller og blokeres i rillen, hvilket gør det vanskeligt at flyde ud, hvilket resulterer i spånblokering og endda beskadigelse af skærkanten; Figur 9d og e viser, at rillen er for bred, spånkrølningsradius er for stor, deformationen er ikke nok, og den er ikke let at bryde. Nogle gange flyder det ikke engang gennem bunden af ​​rillen og danner frit strimmelformede spåner.
Hvis bredden af ​​spånrillen til at begynde med vælges ved hjælp af tilspændingshastigheden, groft sagt, til skæring af medium kulstofstål, er forholdet mellem bredden B og tilspændingshastigheden f ca. B=10f; Ved skæring af legeret stål kan B=7f tages for at øge spåndeformationen.
Spånrillens bredde B bør også passe til skæredybden ap. Generelt kan spaltebredde B også groft vælges ud fra ap, og når ap er stor, bør B også være større; Hvis ap er lille, skal B reduceres passende. For når skæredybden er for dyb, og rillen er for smal, er spånerne brede og ikke nemme at krølle i rillen, så spånerne flyder ofte ikke ind i bunden af ​​rillen og danner strimmelformede spåner af sig selv; Når skæredybden er lille, men rillen er for bred, er spånerne smalle, flowet er relativt frit, deformationen er ikke tilstrækkelig, og den er ikke let at bryde.
3. Hældningsvinklen mellem spånrillen og hovedskæret
Der er tre almindeligt anvendte vipningsmetoder for spånrillen og hovedskæret: ekstern vipning, parallel vipning og intern vipning.

(1) Udvendig skrå type
Den udad skrånende spånrille er bred foran og smal bagtil, dyb foran og lav bagtil.
Spånkrølningsdeformationen af ​​den udvendige skrå spånbrudsrille er stor, som vist i figur 11. Skærehastigheden er højest nær den ydre overflade A af emnet, og rillen er smal. Chippen er først blokeret og krøllet, med en lille krølningsradius og stor deformation; Ved skærekant B er skærehastigheden lav, og rillen er bred. Spånerne krølles til sidst med en større krølningsradius, hvilket genererer en kraft, der vipper spånerne på den bagerste skæreflade eller den overflade, der skal bearbejdes. Efter kollision knækker de og danner C-formede spåner.
Denne form for spånrille. Ved moderat skæredybde er spånbrydningsområdet bredt, spånbrydningseffekten er stabil og pålidelig, og den er meget udbredt i produktionen. Hældningsvinkel τ Værdien af ​​bestemmes hovedsageligt af emnets materiale. Generelt, når man skærer medium kulstofstål, tages det som τ=. Når man skærer legeret stål fra 8 grader til 10 grader, tages τ= 10 grader ~15 grader for at øge spåndeformationen.
Men under store skæredybder, på grund af den lille bredde af spånrillen nær den ydre overflade A af emnet (se figur 11), er spånerne tilbøjelige til at blokere og endda beskadige skæret. Derfor anvendes der generelt i stedet for parallelskæring.
(2) Parallel
Spåndeformationen af ​​den parallelle spånbrydende rille er ikke så stor som den af ​​den ydre skrå rille, og de fleste spåner brydes, når de kolliderer med bearbejdningsoverfladen af ​​emnet.
Ved skæring af kulstofstålspåner er spånbrydningseffekten af ​​den parallelle spånbrydende rille stort set den samme som den af ​​den udvendige skrå rille, men tilførselshastigheden bør øges lidt for at øge den yderligere krølningsdeformation af spånerne.

(3) Indvendig skrå type
Den indvendigt skrå spånbrudsrille (se figur 12) er den bredeste ved den ydre overflade A af emnet og den smalleste ved værktøjsspidsen B. Så spånerne krølles ofte til små ruller ved punkt B, og derefter til store ruller ved punkt A. Når hældningsvinklen på hovedskæret er indstillet til 3 grader ~5 grader, er spånerne tilbøjelige til at danne kontinuerlige og stramme krøller. Hældningsvinklen mellem den indvendige skrå spånrille og hovedskæret tages generelt som τ= Skæreområdet for den indre skrå spånbrudsrille med en lang og tæt spånspole er ret smal fra 8 grader til 10 grader , så dens anvendelse i produktionen er ikke så almindelig som den af ​​de ydre skrånende og parallelle typer, hovedsagelig brugt til præcisionsdrejning eller semi-præcisionsdrejning.
fire
Flere almindeligt anvendte spånbrydningsmetoder
1. Brug spånbryder
Som tidligere nævnt spiller den spånbrydende rille ikke kun en ekstra rolle i udformningen af ​​spånerne, men muliggør også kontrol af spånkrølning og -brud. Så længe formen, størrelsen og hældningsvinklen mellem spånrillen og hovedskæret er passende, er spånbrydningen pålidelig. Uanset om det er et værktøj af svejsetypen eller et maskinklemmeværktøj, kan det bruges som et værktøj af typen genslibning eller et værktøj af ikke-genslibende type.

For at tilpasse sig forskellige intervaller af skæremængder. Der er forskellige former og størrelser af spånriller på den hårde legerede indekserbare klinge, som er nemme at vælge og økonomiske. Denne metode er den foretrukne og mest udbredte metode til skærende bearbejdning.
Manglen er, at bestemmelsen af ​​rimelige geometriske parametre for skæreværktøjet er begrænset af krav til spånbrydning.
2. Brug af en spånbryder
Der er to typer spånbrydere: faste og justerbare. Figur 13 viser den justerbare spånbryder på drejeværktøjet.
Installer en spånbeskyttelsesplade 1 på den forreste skæreflade af drejeværktøjet. Når spåner flyder ud langs fronten af ​​værktøjet, bøjer de og knækker på grund af modstanden fra spånbeskyttelsespladen 1. Parametrene Ln og Kan udformes og justeres efter behov for at sikre stabil og pålidelig spånbrydning under givne skæreforhold. Løsn skruen 3, og under påvirkning af fjeder 4 kan spånbeskyttelsespladen 1 og trykpladen 2 løftes sammen, hvilket letter justeringen af ​​spånbeskyttelsespladen og hurtig drejning og udskiftning af klingen. Denne type spånbryder bruges almindeligvis på skærende værktøjer til store og mellemstore værktøjsmaskiner.
3. Brug af spånbrydningsanordninger
Der findes mange typer af spånbrydningsanordninger, som generelt kan opdeles i mekaniske, hydrauliske og elektriske typer. Spånbrydningsanordninger har høje omkostninger, men de er stabile og pålidelige og bruges generelt kun på automatiske linjer. Fig. 14 er et skematisk diagram af en spånbrydningsanordning med en fræser, der anvendes på drejeværktøjer. Under drejning flyder spånerne ud gennem spånføringskanalen 2 og tvangsskæres af den kontinuerligt roterende skiveskærer 3. De afskårne spåner udtømmes derefter fra spånudløbskanalen 6. Kutteren drives af drivaksel 4. Figur 1 viser drejeværktøjet.
4. Metoden til at bruge forrillning på overfladen af ​​emnet
Afhængigt af arbejdsemnets forskellige diametre er en eller flere riller forskåret langs arbejdsemnets aksiale retning på den bearbejdede overflade, med en dybde lidt lavere end skæredybden, så de afskårne spåner danner en svag sektion og knækker. Dette sikrer pålideligt spånbrud uden at påvirke ruheden af ​​den bearbejdede overflade af emnet. Selv ved bearbejdning af materialer med høj sejhed er spånbrydningseffekten stadig meget god. For eksempel ved præcisionsboring af emnematerialer med høj sejhed (såsom 40Cr), når det er vanskeligt at bryde spåner ved hjælp af andre metoder, kan langsgående riller trækkes ud på den bearbejdede overflade før boring. Denne metode kan demonstrere sine unikke fordele.
5. Ændring af værktøjsgeometriparametre og justering af skæreparametre
Fra det tidligere nævnte spånbrydningsprincip kan det udledes, at reduktion af værktøjets spånvinkel; Forøg hovedafvigelsesvinklen; Slibning af negative affasninger på hovedskæret; Reducer skærehastigheden; Forøgelse af tilspændingshastigheden og ændring af hovedskærets form kan fremme spånbrud. Men brugen af ​​disse metoder til at bryde spåner medfører ofte nogle negative konsekvenser, såsom et fald i produktiviteten, forringelse af emnets overfladekvalitet og øget skærekraft. Denne metode bruges sjældent på automatiske linjer og tjener nogle gange kun som et hjælpemiddel til spånbrydning.
Derudover kan brugen af ​​skærevæske reducere spånernes plasticitet og sejhed og er også gavnlig for spånbrud. Forøgelse af skærevæsketrykket kan bedre fremme spånbrud, og denne metode bruges nogle gange i hulbearbejdning.