Gereedschapskleding: betekenis, typen en oorzaken

Na het lezen van dit artikel leert u over: - 1. Betekenis van gereedschapsslijtage 2. Soorten gereedschapslijtage 3. Oorzaken 4. Groei 5. Vormen 6. Gevolgen.

Betekenis van Tool Wear:

Snijgereedschappen worden onderworpen aan een extreem ernstig wrijfproces. Ze bevinden zich in metaal-op-metaal contact tussen de chip en het werkstuk, onder hoge spanning en temperatuur. De situatie wordt ernstig vanwege het bestaan ​​van extreme spanningen en temperatuurgradiënten nabij het oppervlak van het gereedschap.

Gereedschapsslijtage is over het algemeen een geleidelijk proces als gevolg van normale werking. Gereedschapsslijtage kan worden vergeleken met de slijtage van de punt van een gewoon potlood. Volgens de Australische norm kan de gereedschapsslijtage worden gedefinieerd als "De vormverandering van het gereedschap ten opzichte van de oorspronkelijke vorm, tijdens het snijden, als gevolg van het geleidelijke verlies van gereedschapsmateriaal".

De slijtage van het gereedschap hangt af van de volgende parameters:

ik. Gereedschap en werkstukmateriaal.

ii. Gereedschap vorm.

iii. Snijsnelheid.

iv. Voeden.

v. Snijdiepte.

vi. Snijvloeistof gebruikt.

vii. Machinegereedschappen etc.

Gereedschapsslijtage beïnvloedt de volgende items:

ik. Verhoogde snijkrachten.

ii. Verhoogde snijtemperatuur.

iii. Verminderde nauwkeurigheid van geproduceerde onderdelen.

iv. Verkorte standtijd.

v. Slechte oppervlakteafwerking.

vi. Economie van snijbewerkingen.

Soorten gereedschapsslijtage:

De hoge contactspanningen worden ontwikkeld in het bewerkingsproces vanwege de wrijvende werking van:

(i) Harkgezicht en spanen.

(ii) Flankvlak van gereedschap en bewerkte oppervlakte.

Dit resulteert in een verscheidenheid aan slijtagepatronen waargenomen aan het harkvlak en het flankvlak. We noemen deze geleidelijke slijtage van de tool.

De geleidelijke slijtage is onvermijdelijk maar controleerbaar. Het is de slijtage die niet kan worden voorkomen. Het moet na bepaalde bewerkingstijd gebeuren.

De geleidelijke slijtage kan worden gecontroleerd door herstelmaatregelen. De geleidelijke slijtage kan worden onderverdeeld in twee basistypen slijtage, overeenkomend met twee gebieden in het snijgereedschap zoals weergegeven in figuur 9.16.

Deze volgen:

(i) Flankslijtage.

(ii) Kraterslijtage.

(i) Flankslijtage:

Slijtage op het flankvlak (reliëf- of spelingzijde) van het gereedschap wordt flankslijtage genoemd. De flankslijtage wordt getoond in Fig. 9.17 (a, b, c).

De kenmerken van flankslijtage volgen:

ik. Het is de belangrijkste slijtage die parallel aan de snijkant op het flankoppervlak verschijnt. Het is meestal het gevolg van schurende / adhesieve slijtage van de snijrand tegen het bewerkte oppervlak.

ii. Het is over het algemeen het resultaat van hoge temperaturen, die de eigenschappen van gereedschap en werkmateriaal beïnvloeden.

iii. Het resulteert in de vorming van slijtage land. Draag landvorming is niet altijd uniform langs de grote en kleine snijkant van het gereedschap.

iv. Het kan worden gemeten door gebruik te maken van de gemiddelde slijtagelandmaat (V 3 ) en maximale slijtagelandoppervlakte (VB max ).

v. Het kan worden beschreven met behulp van de Tool Life Expectancy Equation.

V C T n = C

Een meer algemene vorm van de vergelijking (rekening houdend met de snijdiepte en voedingssnelheid) is

V c T n D x F y = C

waar,

V c = snijsnelheid

T = Levensduur van gereedschap

D = snijdiepte (mm)

F = voedingssnelheid (mm / omw. Of inch / omw.)

x en y = Exponenten die experimenteel worden bepaald voor elke knipvoorwaarde.

C = bewerkingsconstante, gevonden door experimenten of gepubliceerd databoek. Afhankelijk van de eigenschappen van gereedschapsmateriaal, werkstuk en voedingssnelheid.

n = exponentieel

Waarden van n = 0, 1 tot 0, 15 (voor HSS-tools)

= 0, 2 tot 0, 4 (voor hardmetalen gereedschappen)

= 0, 4 tot 0, 6 (voor keramische gereedschappen)

Redenen voor Flank Wear:

ik. Verhoogde snijsnelheid zorgt ervoor dat de flank snel slijt.

ii. Toename in toevoer en snijdiepte kan ook resulteren in grotere flankslijtage.

iii. Slijtage door harde pluimen in het werkstuk.

iv. Knippen van microlassen tussen gereedschap en werkmateriaal.

v. Slijtage door fragmenten van de opgebouwde rand die tegen het vrije oppervlak (flankvlak) van het gereedschap slaan.

Remedies voor Flank Wear:

ik. Verlaag de snijsnelheid.

ii. Verminder voer en snijdiepte.

iii. Gebruik indien mogelijk hard carbide.

iv. Voorkom de vorming van een opgebouwde rand met spaanbrekers.

Effecten van Flank Wear:

ik. Verhoging van de totale snijkracht.

ii. Verhoging van de oppervlakteruwheid van de componenten.

iii. Ook van invloed op de nauwkeurigheid van de componentafmetingen.

iv. Wanneer er vormgereedschappen worden gebruikt, zal de flankslijtage ook de vorm van de geproduceerde componenten veranderen.

(ii) Kraterslijtage:

Slijtage aan het harkvlak van het gereedschap wordt kraterslijtage genoemd. Zoals de naam al doet vermoeden, is de vorm van slijtage die van een krater of een kom. De kraterslijtage wordt getoond in Fig.9.18 (a, b, c).

De kenmerken van kraterslijtage volgen:

ik. In kraterslijtage versplintert de chips het harkvlak van het gereedschap.

ii. De spaanders die over het harkgezicht stromen, ontwikkelen een sterke wrijving tussen de chip en het harkvlak. Dit produceert een litteken op het harkvlak dat gewoonlijk evenwijdig is aan de belangrijkste snijkant.

iii. Het is enigszins normaal voor slijtage van het gereedschap en verslechtert het gebruik van een gereedschap niet ernstig totdat het ernstig genoeg is om een ​​cutting-edge storing te veroorzaken.

iv. De kraterslijtage kan de hoek van de werkhark vergroten en de snijkracht verminderen, maar het verzwakt ook de sterkte van de snijkant.

v. Het komt vaker voor in ductiele materialen zoals staal die lange continue chips produceren. Het komt ook vaker voor in HSS-gereedschappen (High Speed ​​Steel) dan keramische of carbide gereedschappen met een veel hogere warme hardheid.

vi. De parameters voor het meten van de kraterslijtage zijn te zien in Fig. 9.18. De kraterdiepte KT is de meest gebruikte parameter bij het evalueren van de slijtage van het harkvlak.

vii. Het gebeurt ongeveer op een hoogte die gelijk is aan de snijdiepte van het materiaal, dwz de diepte van de kraterslijtage ⋍ de snijdiepte.

viii. Bij hoge temperatuurzones (bijna 700 ° C) ontstaat slijtage.

Redenen voor Crater Wear:

ik. Ernstige slijtage tussen de chip-tool interfaces, speciaal op het harkvlak.

ii. Hoge temperatuur in de tool-chip interface.

iii. Toename in voedingsresultaten in toegenomen kracht die werkt op gereedschapsinterface, dit leidt tot temperatuurstijging van tool-chip-interface.

iv. Toename van de snijsnelheid resulteert in een verhoogde chipsnelheid bij het harkvlak, dit leidt tot temperatuurstijgingen bij de chip-tool-interface en neemt dus toe in kraterslijtage.

Remedies voor Crater Wear:

ik. Gebruik van de juiste smeermiddelen, kan het schuurproces verminderen en dus kraterslijtage verminderen.

ii. Correct koelmiddel voor snelle warmteafvoer van tool-chip-interface.

iii. Lagere snijsnelheden en voedingssnelheden.

iv. Gebruik hardere en hete hardheidsmaterialen voor gereedschappen.

v. Gebruik de positieve harktool.

Oorzaken van Tool Wear:

Er zijn grote aantallen oorzaken voor gereedschapsslijtage.

Sommige zijn belangrijk om hier vanuit het onderwerp te bespreken:

(i) Slijtageslijtage (slijtage van harde deeltjes).

(ii) Kleefslijtage.

(iii) Diffusieslijtage.

(iv) Chemische slijtage.

(v) Breukslijtage.

(i) Slijtageslijtage (harde deeltjeslijtage):

Schuurslijtage wordt in principe veroorzaakt door de onzuiverheden in het werkstukmateriaal, zoals koolstofnitride en oxideverbindingen, evenals de opgebouwde randfragmenten. Het is een mechanische slijtage. Het is de belangrijkste oorzaak van slijtage van het gereedschap bij lage snijsnelheden.

(ii) Adhesive Wear:

Vanwege de hoge druk en temperatuur op de interface van de gereedschap-chip, bestaat de neiging om hete spanen op het oppervlak van de gereedschapspaan te lassen. Dit concept leidt vervolgens tot de vorming en vernietiging van gelaste knooppunten. Wanneer de las met tussenpozen deeltjes van het snijgereedschap afbreekt. Dit leidt tot kraterslijtage. Fig. 9.19 toont kleefslijtage.

(iii) Verspreidingsslijtage:

Diffusieslijtage wordt meestal veroorzaakt door atoomoverdracht tussen contactmaterialen onder hoge druk en temperatuuromstandigheden. Dit fenomeen begint bij de chip-tool-interface. Bij dergelijke verhoogde temperaturen diffunderen sommige deeltjes gereedschapsmateriaal in het chipmateriaal. Het kan ook gebeuren dat sommige deeltjes werkmateriaal ook in de gereedschapsmaterialen diffunderen.

Deze uitwisseling van deeltjes verandert de eigenschappen van gereedschapsmateriaal en veroorzaakt slijtage, zoals weergegeven in figuur 9.20:

Deze diffusie resulteert in veranderingen van het gereedschap en de samenstelling van het werkstuk.

Er zijn verschillende manieren van diffusies zoals:

(a) Grove verzachting van de tool:

Diffusie van koolstof in een relatief diepe oppervlaktelaag van het gereedschap kan verzachting en daaropvolgende plastische stroming van het gereedschap veroorzaken. Dit kan grote veranderingen in de gereedschapsgeometrie veroorzaken.

(b) Verspreiding van belangrijke onderdelen van het gereedschap in het werk:

De gereedschapsmatrix of een belangrijk versterkend bestanddeel kan tijdens het passeren van het gereedschap in het werk en de chipoppervlakken worden opgelost. Bijvoorbeeld: gereedschap op aanvraag, snijden van ijzer en staal zijn de typische voorbeelden van koolstofverspreiding.

(c) Verspreiding van een werkmateriaalcomponent in de tool:

Een bestanddeel van het werkmateriaal dat in het gereedschap diffundeert, kan de fysieke eigenschappen van een oppervlaktelaag van het gereedschap veranderen. Bijvoorbeeld: de diffusie van lood in het gereedschap kan een dunne broze oppervlaktelaag produceren, deze dunne laag kan worden verwijderd door chippen.

(iv) Chemische slijtage:

De chemische slijtage wordt veroorzaakt door chemische aantasting van een oppervlak.

Bijvoorbeeld:

Corrosieve slijtage.

(v) Feature Wear:

De fabrieksslijtage wordt meestal veroorzaakt door het breken van de rand aan het uiteinde of de lengte. De bulkbreuk is de meest schadelijke en ongewenste soort slijtage en moet zoveel mogelijk worden vermeden.

Groei van gereedschapskleding:

Het groeipatroon van gereedschapsslijtage wordt getoond in Fig. 9.21:

We kunnen de groei verdelen in de volgende drie zones:

(i) Ernstige slijtagezone.

(ii) Initiële slijtagezone.

(iii) Ernstige of ultieme of catastrofale slijtagezone.

(i) Initiële Voorlopige of Rapid Wear Zone:

Aanvankelijk is voor de nieuwe snijkant de groei van slijtage sneller. De initiële slijtagegrootte is normaal VB = 0, 05 tot 0, 1 mm.

De oorzaken van initiële of snelle slijtage zijn:

ik. Microcraking.

ii. Oppervlakte-oxidatie.

iii. Koolstofverlieslaag.

iv. Micro-ruwheid van het puntslijpen van het gereedschap.

(ii) Steady Wear Zone:

Na de eerste slijtage vonden we dat de slijtsnelheid relatief constant of constant is. In deze zone is de slijtagegrootte evenredig aan de snijduur.

(iii) Ernstige of Ultieme of Catastrofale Wear Zone:

In deze zone is de groeisnelheid van slijtage veel sneller en resulteert dit in een catastrofaal falen van de snijkant.

Wanneer de slijtvastheid tot een kritische waarde toeneemt, neemt de oppervlakteruwheid van het bewerkte oppervlak af, nemen de snijkracht en temperatuur snel toe en neemt de slijtagesnelheid toe. Dan verliest het gereedschap zijn snijvermogen. In de praktijk moet deze slijtagezone worden vermeden.

Toegestane Wear Land:

Als we besluiten een snijkant te slijpen wanneer de kwaliteit van de snede verslechtert en de benodigde snijkrachten te hoog oplopen, moeten snijgereedschappen op dezelfde manier opnieuw worden scherpgesteld of vervangen wanneer.

(a) De kwaliteit van het bewerkte oppervlak begint te verslechteren.

(b) De snijkrachten nemen aanzienlijk toe.

(c) Pre-temperatuurstijging aanzienlijk.

De gemiddelde breedte van de toegestane flankslijtage varieert van 0, 2 mm (voor precisiewisselbewerking) tot 1 mm (voor een ruwe draaibewerking).

De volgende tabel 9.11 geeft enkele aanbevolen waarden van toegestane gemiddelde slijtplek (VB) voor verschillende bewerkingen en snijgereedschappen:

Vormen van gereedschapskleding:

Flank- en kraterslijtage zijn zeer gebruikelijke soorten slijtage.

Enkele andere vormen van gereedschapsslijtage zijn:

(i) Thermo-elektrische slijtage.

(ii) Thermisch kraken en gereedschapbreuk.

(iii) cyclische thermische en mechanische belasting.

(iv) Edge Chipping.

(v) In- of uitvalfouten.

(i) Thermo-elektrische slijtage:

Het kan worden waargenomen in een regio met hoge temperaturen. De hoge temperatuur resulteert in de vorming van een thermische koppeling tussen het werkstuk en het gereedschap.

Vanwege dit effect is de spanning tussen het werkstuk en het gereedschap vastgesteld. Dit kan een elektrische stroomstroming tussen de twee veroorzaken. Dit soort slijtage is echter niet duidelijk ontwikkeld.

(ii) Thermisch kraken en gereedschapbreuk:

Het is gebruikelijk in het geval van frezen. Bij het frezen worden gereedschappen onderworpen aan cyclische thermische en mechanische belastingen. Tanden kunnen falen door een mechanisme dat niet wordt waargenomen bij continu snijden. Thermisch kraken kan worden verminderd door de snijsnelheid te verlagen of door een materiaalmateriaalkwaliteit te gebruiken met een hogere thermische schokbestendigheid.

(iii) cyclische thermische en mechanische belasting van de lading:

De cyclische variatie in temperatuur in het freesproces induceert cyclische thermische spanning aan de oppervlaktelaag van het gereedschap en breidt zich uit en trekt samen. Dit kan leiden tot de vorming van thermische vermoeiingsscheuren in de buurt van de snijkant.

Meestal staan ​​dergelijke scheuren loodrecht op de snijkant en beginnen de formatie aan de buitenste hoek van het gereedschap en spreiden zich naar binnen naarmate het snijden vordert. De groei van deze scheuren leidt uiteindelijk tot randafbraak of gereedschapsbreuk. Een onvoldoende koelmiddel kan scheurvorming bevorderen.

(iv) Edge Chipping:

Edge chipping wordt vaak waargenomen bij het frezen. Dit kan gebeuren wanneer het gereedschap voor het eerst contact maakt met het onderdeel (Entry Failure) of, vaker, wanneer het het onderdeel verlaat (Exit Failure).

(v) In- of uitvalfouten:

Invoerfout treedt meestal op als de buitenste hoek van het inzetstuk als eerste het deel treft. Dit is waarschijnlijker wanneer de hellingshoeken van de snijplotter positief zijn. Ingangsfouten worden daarom het gemakkelijkst voorkomen door over te schakelen van positieve naar negatieve harkhoekfrezen.

Gevolgen (effecten) van Tool Wear:

De effecten van de gereedschapsslijtage op technologische prestaties volgen als volgt:

(i) Toename van snijkrachten:

De snijkrachten worden normaal verhoogd door slijtage van het gereedschap. Kraterslijtage, flankslijtage (of slijtage van de landvorming) en versnipperen van de snijkant beïnvloeden de prestaties van het snijgereedschap op verschillende manieren. Kraterslijtage kan echter, onder bepaalde omstandigheden, krachten verminderen door de hellingshoek van het gereedschap effectief te vergroten. Doorloopvlakken (flank of slijtage-land) slijtage en versnippering verhogen bijna altijd de snijkrachten als gevolg van toegenomen wrijvingskrachten.

(ii) Toename van oppervlakteruwheid:

Naarmate de slijtage van het gereedschap toeneemt, neemt ook de oppervlakteruwheid van het bewerkte onderdeel toe. Dit geldt met name voor een gereedschap dat wordt gedragen door chippen. Er zijn echter omstandigheden waarin een slijtplek het werkstuk kan polijsten (polijsten) en een goede afwerking kan produceren.

(iii) Toename van vibratie of chatter:

Trillen of gebabbel is een ander belangrijk aspect van het snijproces dat kan worden beïnvloed door slijtage van het gereedschap.

Een slijtplek vergroot de neiging van een hulpmiddel tot dynamische instabiliteit of trillingen. Wanneer het gereedschap scherp is, is de snijbewerking vrij van trillingen. Aan de andere kant, wanneer het gereedschap slijt, wordt de snijbewerking onderworpen aan een onaanvaardbare trilling- en chattermodus.

(iv) Verlagen in dimensionale nauwkeurigheid:

Als gevolg van flankslijtage kan de plangeometrie van een gereedschap verstoren. Dit kan van invloed zijn op de afmetingen van het geproduceerde onderdeel. Dit kan de vorm van het onderdeel beïnvloeden.

Bijvoorbeeld:

Als de gereedschapsslijtage snel is, kan cilindrisch draaien resulteren in een taps werkstuk.