Phân tích nguyên nhân gây hỏng chip công cụ không đáng tin cậy và giải pháp

Bạn biết bao nhiêu về kiến ​​thức phá chip công cụ? Sau khi đọc bài viết này, tôi tin rằng nó sẽ hữu ích cho công việc hàng ngày của bạn.
Độ tin cậy của việc vỡ phoi công cụ có tác động đáng kể đến sự an toàn của người vận hành và sản xuất thông thường. Trong quá trình cắt, phoi vỡ có thể bắn tung tóe, gây hại cho con người và dễ làm hỏng máy công cụ; Tuy nhiên, phoi có dạng dải dài có thể quấn quanh phôi hoặc dụng cụ, dễ làm xước phôi, gây hư hỏng dụng cụ và thậm chí ảnh hưởng đến an toàn của người lao động.
Đối với các máy gia công tự động như máy công cụ CNC (trung tâm gia công), do số lượng dụng cụ cắt lớn và sự kết nối chặt chẽ giữa giá đỡ dụng cụ và dụng cụ nên vấn đề đứt phoi trở nên quan trọng hơn. Chỉ cần một trong các dụng cụ cắt không đáng tin cậy, nó có thể làm gián đoạn chu trình tự động của máy công cụ và thậm chí làm gián đoạn hoạt động bình thường của toàn bộ dây chuyền tự động. Do đó, khi thiết kế, lựa chọn hoặc mài dụng cụ, phải xem xét độ tin cậy của việc vỡ phoi dụng cụ. Đối với máy công cụ CNC (trung tâm gia công), v.v., cần đáp ứng các yêu cầu sau:
phoi không được vướng vào dụng cụ cắt, phôi và các dụng cụ, thiết bị lân cận;
Chip không được bắn tung tóe để đảm bảo an toàn cho người vận hành và người quan sát;
Trong quá trình gia công chính xác, phoi không được làm xước bề mặt gia công của phôi, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công;
Đảm bảo độ bền được xác định trước của dụng cụ cắt, tránh mài mòn sớm và cố gắng hết sức để ngăn chặn hư hỏng của chúng;
Khi phoi chảy ra ngoài, nó không cản trở việc phun chất lỏng cắt;
Chip sẽ không làm xước các thanh dẫn hướng của máy hoặc các bộ phận khác.
Trên cơ sở đáp ứng các yêu cầu trên, các dụng cụ cắt khác nhau có yêu cầu khác nhau về chiều dài phoi. Ví dụ, chiều dài phoi tối đa đối với vật liệu thép tiện thô thường là khoảng 100mm; Một chiếc xe tốt nên dài hơn một chút. Để tránh phoi quá mịn, vì chúng dễ dàng nhúng vào các bộ phận quan trọng của dẫn hướng máy và thiết bị dụng cụ (chẳng hạn như mặt phẳng tham chiếu), điều này không chỉ cần có thêm thiết bị bảo vệ mà còn gây ra những khó khăn nhất định trong việc tháo phoi.
Đối với một số dụng cụ cắt không dễ bị gãy phoi, chẳng hạn như dụng cụ tiện định hình, dụng cụ tiện xẻ rãnh và dụng cụ tiện cắt, cần đảm bảo độ uốn phoi ổn định trên các máy công cụ tự động như trung tâm gia công CNC.
một
Phân loại hình dạng chip
Theo các điều kiện cụ thể của vật liệu phôi, các thông số hình học của dụng cụ và số lượng cắt, hình dạng của phoi thường bao gồm: phoi dạng dải, phoi hình chữ C, phoi phoi, phoi hình chùa, phoi hình lò xo, phoi vít dài và chặt, phoi vít. chip, v.v.

1. Mảnh vụn có dải
Khi cắt vật liệu kim loại nhựa tốc độ cao, nếu không thực hiện biện pháp bẻ phoi sẽ dễ hình thành các phoi dạng dải, liên tục và thường vướng vào phôi hoặc dụng cụ, dễ làm xước bề mặt phôi hoặc làm hỏng lưỡi cắt. của dụng cụ và thậm chí gây thương tích cho con người. Vì vậy, nên tránh tạo thành các chip dạng dải càng nhiều càng tốt.
Nhưng đôi khi chúng ta cũng mong có được dải chip để chip có thể được xả ra suôn sẻ. Ví dụ, khi khoan lỗ mù trên máy khoan đứng.
2. Mảnh vụn hình chữ C
Khi tiện các vật liệu thép cacbon và thép hợp kim thông thường, sử dụng dụng cụ tiện có rãnh phoi có thể dễ dàng tạo thành phoi hình chữ C. Chip hình chữ C có nhược điểm là chip dải. Nhưng hầu hết các phoi hình chữ C đều bị gãy do va chạm với mặt sau của dụng cụ tiện hoặc bề mặt phôi. Sự va chạm và vỡ chip tần số cao có thể ảnh hưởng đến độ mịn của quá trình cắt, từ đó ảnh hưởng đến độ nhám của bề mặt gia công. Vì vậy, trong quá trình gia công chính xác, người ta thường không mong muốn thu được phoi hình chữ C. Thay vào đó, mong muốn thu được các chip cuộn xoắn ốc dài hơn để giúp quá trình cắt ổn định hơn.

3. Mảnh vụn hình cối xay gió
Tiện các chi tiết thép có độ sâu cắt lớn và tốc độ tiến dao cao trên máy tiện hạng nặng sẽ tạo ra phoi rộng và dày. Nếu các mảnh vụn hình chữ C được hình thành, chúng có thể dễ dàng làm hỏng lưỡi cắt, thậm chí khiến người ta bay ra ngoài và bị thương. Vì vậy, thông thường, bán kính vòng cung ở đáy rãnh phoi được tăng lên, do đó phoi tạo thành các dải tóc và va chạm, gãy trên bề mặt gia công và rơi ra bởi trọng lượng của chính chúng.
4. Mảnh vụn dài và chặt
Quá trình hình thành phoi dài và chặt tương đối ổn định, việc vệ sinh cũng thuận tiện. Đó là một hình dạng chip tốt trên máy tiện thông thường.
5. Bánh vụn hình ngôi chùa
Khi gia công CNC, máy công cụ hay gia công dây chuyền tự động đều mong muốn có được loại chip này vì nó sẽ không vướng vào dụng cụ và phôi. Và việc vệ sinh cũng thuận tiện.
6. Mảnh vụn tuyết lở
Khi tiện các vật liệu giòn như gang, đồng thau giòn, đồng đúc, các mảnh vụn hình kim hoặc mảnh vụn dễ hình thành, dễ bắn tung tóe và gây thương tích cho người cũng như làm hỏng máy công cụ. Nếu áp dụng biện pháp cán phoi, phoi có thể được nối thành các cuộn ngắn.
Nói tóm lại, các điều kiện cụ thể của quá trình cắt là khác nhau và hình dạng mong muốn của chip cũng khác nhau. Tuy nhiên, bất kể hình dạng của các con chip như thế nào, chúng phải được bẻ gãy một cách chắc chắn.
hai
Nguyên lý phá vỡ chip
Trong quá trình cắt kim loại, phoi có dễ bị gãy hay không có liên quan trực tiếp đến sự biến dạng của phoi. Vì vậy, việc nghiên cứu nguyên lý bẻ phoi phải bắt đầu bằng việc nghiên cứu các quy luật biến dạng của phoi.
Các phoi hình thành trong quá trình cắt do biến dạng dẻo đáng kể sẽ có độ cứng tăng lên, trong khi độ dẻo và độ dai sẽ giảm đáng kể. Hiện tượng này được gọi là sự đông cứng khi gia công nguội. Sau khi gia công nguội, phoi trở nên cứng và giòn và dễ bị gãy khi chịu các tải trọng uốn hoặc va đập xen kẽ. Biến dạng dẻo của chip càng lớn thì hiện tượng giòn càng rõ rệt và càng dễ gãy. Khi cắt các vật liệu có độ bền cao, độ dẻo cao và độ dẻo dai cao, khó bẻ phoi, cần nỗ lực tăng độ biến dạng của phoi để giảm độ dẻo và độ dẻo dai của chúng nhằm đạt được mục tiêu bẻ phoi.
Biến dạng của chip có thể bao gồm hai phần:
Phần thứ nhất là biến dạng cơ bản hình thành trong quá trình cắt. Biến dạng phoi được đo trong quá trình cắt tự do bằng dụng cụ tiện mặt trước phẳng tương đối gần với giá trị biến dạng cơ bản. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến biến dạng cơ bản bao gồm góc trước của dao, góc vát âm và tốc độ cắt. Góc phía trước càng nhỏ, vát âm càng rộng và tốc độ cắt càng thấp thì độ biến dạng của phoi càng lớn, điều này càng dễ khiến phoi bị vỡ. Do đó, việc giảm góc trước, mở rộng mặt vát âm và giảm tốc độ cắt có thể là các biện pháp thúc đẩy hiện tượng gãy phoi.
Phần thứ hai là biến dạng mà phoi trải qua trong quá trình chảy và uốn, mà chúng tôi gọi là biến dạng bổ sung. Bởi vì trong hầu hết các trường hợp, chỉ có biến dạng cơ bản trong quá trình cắt không thể làm vỡ phoi và phải thêm một biến dạng bổ sung để đạt được mục đích làm cứng và gãy. Cách đơn giản nhất để buộc phoi chịu thêm biến dạng là mài (hoặc ép) một hình dạng nhất định của rãnh phoi trên bề mặt cắt phía trước, buộc phoi chảy vào rãnh phoi rồi cuộn tròn và biến dạng. Sau khi trải qua biến dạng uốn lại bổ sung, các mảnh vụn sẽ cứng hơn và trở nên giòn. Khi chúng va chạm với phôi hoặc bề mặt cắt phía sau, chúng dễ bị gãy.
ba
Ảnh hưởng của rãnh bẻ phoi đến khả năng bẻ phoi (cán)
Rãnh bẻ phoi không chỉ đóng vai trò bổ sung làm biến dạng phoi mà còn có tác động quan trọng đến hình dạng và độ gãy của phoi. Trong quá trình cắt, người ta sử dụng các hình dạng và kích thước khác nhau của các rãnh phoi cũng như góc nghiêng giữa rãnh phoi và lưỡi cắt chính để kiểm soát độ quăn và đứt phoi. Để hiểu rõ hơn và nắm vững các quy tắc này, chúng ta sẽ phân tích chi tiết hình dạng, kích thước của rãnh phoi cũng như ảnh hưởng của góc nghiêng giữa rãnh phoi và lưỡi cắt chính đến hình dạng phoi và vết nứt phoi.
1. Hình dạng rãnh phoi
Có ba loại hình dạng cho rãnh bẻ phoi: cung thẳng, cung thẳng và cung đầy đủ.

(1) Rãnh bẻ phoi hình vòng cung thẳng và tròn được hình thành bằng cách nối đường thẳng và vòng cung tròn. Phần thẳng tạo thành mặt trước của dụng cụ và kích thước bán kính Rn của cung đáy rãnh có tác động nhất định đến độ cong và biến dạng của phoi. Nếu Rn nhỏ thì bán kính uốn chip nhỏ, trong khi biến dạng chip lớn; Nếu Rn lớn thì bán kính uốn cong của chip lớn, trong khi biến dạng của chip nhỏ. Ở độ sâu cắt vừa phải (độ sâu cắt ap{1}}mm), Rn=(0.4-0.7) B thường được chọn, trong đó B là chiều rộng của rãnh chip.
(2) Rãnh phoi tuyến tính được hình thành do sự giao nhau của hai đường thẳng, có góc đáy 180 độ - σ ( σ Đề cập đến là góc nêm của bệ bẻ phoi, góc đáy rãnh (180 độ - σ) Thay thế chức năng của cung Rn. Nếu góc dưới của rãnh nhỏ thì bán kính uốn của phoi nhỏ và biến dạng của phoi lớn; Nếu góc dưới của rãnh lớn thì bán kính uốn của phoi lớn, và độ biến dạng của phoi nhỏ.Ở độ sâu cắt vừa phải, góc nêm của bàn bẻ phoi thường được chọn từ 60 độ đến 70 độ.

Hai loại rãnh cắt phoi trên phù hợp để gia công thép cacbon và thép kết cấu hợp kim, góc phía trước nói chung là . Trong phạm vi 5-15 độ .
(3) Các thông số chính của rãnh bẻ phoi toàn phần là chiều rộng rãnh B, bán kính cung đáy rãnh Rn và góc trước . Mối quan hệ giữa chúng là:

注:见图5C

Khi cắt các vật liệu có độ nhựa cao như đồng và thép không gỉ, người ta thường sử dụng rãnh bẻ phoi toàn phần. Bởi vì khi gia công vật liệu nhựa cao, góc cào của dụng cụ được chọn tương đối lớn (Lưỡi cắt của dụng cụ rãnh bẻ phoi toàn phần có góc phía trước có cùng kích thước (0=25 độ ~30 độ) tương đối chắc chắn, và rãnh cũng nông, giúp cho dòng phoi dễ thực hiện hơn.
2. Chiều rộng rãnh phoi
Chiều rộng B của rãnh phoi có liên quan đến tốc độ tiến dao f và độ sâu cắt ap. Khi tốc độ tiến dao f tăng, độ dày cắt tăng và chiều rộng của rãnh phoi phải được mở rộng tương ứng; Độ sâu cắt lớn và rãnh cũng phải được mở rộng thích hợp.

Ảnh hưởng của sự thay đổi chiều rộng rãnh phoi B đến độ quăn và biến dạng của phoi, vẫn cố định và không thay đổi. Hình 9a cho thấy chiều rộng rãnh về cơ bản được điều chỉnh phù hợp với tốc độ tiến dao, và phoi bị uốn cong và biến dạng trước khi va chạm và vỡ thành hình chữ C; Hình 9b cho thấy rãnh không đủ rộng, bán kính uốn phoi nhỏ, biến dạng lớn, sau khi va chạm vỡ thành hình chữ C ngắn hoặc tạo thành các mảnh nhỏ rời rạc; Hình 9c cho thấy rãnh quá hẹp, phoi bị nén thành các cuộn nhỏ và bị chặn trong rãnh, khó thoát ra ngoài, dẫn đến phoi bị tắc, thậm chí làm hỏng lưỡi cắt; Hình 9d và e cho thấy rãnh quá rộng, bán kính uốn phoi quá lớn, độ biến dạng không đủ và không dễ gãy. Đôi khi, nó thậm chí không chảy qua đáy rãnh và tự do tạo thành các mảnh vụn dạng dải.
Nếu chiều rộng của rãnh phoi ban đầu được chọn bằng cách sử dụng tốc độ tiến dao, nói một cách đại khái, để cắt thép cacbon trung bình thì mối quan hệ giữa chiều rộng B và tốc độ tiến dao f là khoảng B=10f; Khi cắt thép hợp kim, để tăng biến dạng phoi, có thể lấy B{1}}f.
Chiều rộng B của rãnh phoi cũng phải phù hợp với độ sâu cắt ap. Nói chung, độ rộng khe B cũng có thể được chọn đại khái dựa trên ap và khi ap lớn thì B cũng phải lớn hơn; Nếu ap nhỏ thì B phải được giảm một cách thích hợp. Bởi vì khi độ sâu cắt quá sâu và rãnh quá hẹp, phoi rộng và không dễ cuộn tròn trong rãnh nên phoi thường không chảy xuống đáy rãnh và tự tạo thành phoi dạng dải; Khi độ sâu cắt nhỏ nhưng rãnh quá rộng, phoi hẹp, dòng chảy tương đối tự do, biến dạng không đủ và không dễ bị gãy.
3. Góc nghiêng giữa rãnh phoi và lưỡi cắt chính
Có ba phương pháp nghiêng thường được sử dụng cho rãnh phoi và lưỡi cắt chính: nghiêng bên ngoài, nghiêng song song và nghiêng bên trong.

(1) Kiểu xiên ngoài
Rãnh phoi dốc ra ngoài rộng ở phía trước và hẹp ở phía sau, sâu ở phía trước và nông ở phía sau.
Biến dạng uốn phoi của rãnh bẻ phoi nghiêng bên ngoài lớn, như trong Hình 11. Tốc độ cắt cao nhất ở gần bề mặt ngoài A của phôi và rãnh hẹp. Con chip đầu tiên bị cản trở và cuộn tròn, có bán kính uốn nhỏ và biến dạng lớn; Ở lưỡi cắt B, tốc độ cắt thấp và rãnh rộng. Cuối cùng, phoi được uốn cong với bán kính uốn lớn hơn, lực này tạo ra lực lật phoi lên bề mặt cắt phía sau hoặc bề mặt được gia công. Sau khi va chạm, chúng vỡ ra và tạo thành những mảnh vụn hình chữ C.
Đây là dạng rãnh chip. Ở độ sâu cắt vừa phải, phạm vi bẻ phoi rộng, hiệu quả bẻ phoi ổn định và đáng tin cậy, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất. Góc nghiêng τ Giá trị của chủ yếu được xác định bởi vật liệu của phôi. Thông thường, khi cắt thép cacbon trung bình lấy τ= Khi cắt thép hợp kim từ 8 độ đến 10 độ, để tăng độ biến dạng phoi, lấy τ= 10 độ ~15 độ.
Tuy nhiên, khi độ sâu cắt lớn, do chiều rộng của rãnh phoi gần bề mặt ngoài A của phôi gia công nhỏ (xem Hình 11) nên phoi dễ bị tắc, thậm chí làm hỏng lưỡi cắt. Vì vậy, cắt song song thường được sử dụng thay thế.
(2) Song song
Biến dạng phoi của rãnh bẻ phoi song song không lớn bằng biến dạng phoi của rãnh nghiêng bên ngoài và hầu hết phoi bị vỡ khi va chạm với bề mặt gia công của phôi.
Khi cắt phoi bằng thép cacbon, hiệu ứng bẻ phoi của rãnh bẻ phoi song song về cơ bản tương tự như rãnh nghiêng bên ngoài, nhưng tốc độ nạp nên tăng lên một chút để tăng thêm biến dạng uốn của phoi.

(3) Kiểu xiên bên trong
Rãnh bẻ phoi nghiêng bên trong (xem Hình 12) rộng nhất ở bề mặt ngoài A của phôi và hẹp nhất ở đầu dụng cụ B. Vì vậy phoi thường được cuộn thành những cuộn nhỏ tại điểm B, sau đó thành những cuộn lớn ở điểm B. điểm A. Khi góc nghiêng của lưỡi cắt chính được đặt ở mức 3 độ ~ 5 độ, phoi có xu hướng hình thành các lọn xoăn liên tục và chặt chẽ. Góc nghiêng giữa rãnh bẻ phoi nghiêng trong và lưỡi cắt chính thường lấy bằng τ= Phạm vi cắt của rãnh bẻ phoi nghiêng trong với cuộn phoi dài và chặt khá hẹp từ 8 độ đến 10 độ , nên ứng dụng của nó trong sản xuất không phổ biến như loại nghiêng ngoài và song song, chủ yếu dùng để tiện chính xác hoặc tiện bán chính xác.
bốn
Một số phương pháp phá chip thường được sử dụng
1. Sử dụng máy cắt chip
Như đã đề cập trước đó, rãnh bẻ phoi không chỉ đóng vai trò bổ sung trong việc định hình phoi mà còn cho phép kiểm soát hiện tượng quăn và đứt phoi. Miễn là hình dạng, kích thước và góc nghiêng giữa rãnh phoi và lưỡi cắt chính phù hợp thì việc bẻ phoi là đáng tin cậy. Cho dù đó là dụng cụ loại hàn hay dụng cụ loại kẹp máy, nó có thể được sử dụng làm dụng cụ loại mài lại hoặc loại dụng cụ không mài lại.

Để thích ứng với các phạm vi cắt khác nhau. Có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau của các rãnh phoi trên lưỡi dao bằng hợp kim cứng có thể lập chỉ mục, dễ lựa chọn và tiết kiệm. Phương pháp này là phương pháp được ưa thích và sử dụng rộng rãi nhất trong gia công cắt.
Khuyết điểm là việc xác định các thông số hình học hợp lý của dụng cụ cắt bị hạn chế bởi yêu cầu bẻ phoi.
2. Sử dụng máy cắt chip
Có hai loại máy cắt chip: cố định và điều chỉnh. Hình 13 cho thấy bộ ngắt phoi có thể điều chỉnh được trên dụng cụ tiện.
Lắp tấm bảo vệ phoi 1 trên bề mặt cắt phía trước của dụng cụ tiện. Khi phoi chảy ra dọc theo mặt trước của dụng cụ, chúng bị uốn cong và gãy do lực cản của tấm bảo vệ phoi 1. Các thông số Ln và Can được thiết kế và điều chỉnh khi cần thiết để đảm bảo việc bẻ phoi ổn định và đáng tin cậy trong các điều kiện cắt nhất định. Nới lỏng vít 3, dưới tác dụng của lò xo 4, tấm bảo vệ phoi 1 và tấm áp suất 2 có thể được nâng lên cùng nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chỉnh tấm bảo vệ phoi cũng như quay và thay thế lưỡi dao nhanh chóng. Loại máy cắt phoi này được sử dụng phổ biến trên các dụng cụ cắt của máy công cụ cỡ lớn và vừa.
3. Sử dụng thiết bị phá chip
Có nhiều loại thiết bị phá chip, thường có thể được chia thành các loại cơ khí, thủy lực và điện. Thiết bị bẻ phoi có giá thành cao nhưng ổn định, đáng tin cậy và thường chỉ được sử dụng trên dây chuyền tự động. Hình 14 là sơ đồ nguyên lý của thiết bị bẻ phoi bằng dao được sử dụng trên dụng cụ tiện. Trong quá trình tiện, phoi chảy ra qua kênh dẫn phoi 2 và bị cắt cưỡng bức bởi máy cắt đĩa quay liên tục 3. Sau đó, phoi đã cắt được thải ra khỏi kênh xả phoi 6. Dao cắt được dẫn động bởi trục truyền động 4. Hình 1 cho thấy công cụ tiện.
4. Phương pháp tạo rãnh trước trên bề mặt phôi
Theo các đường kính khác nhau của phôi, một hoặc một số rãnh được cắt trước dọc theo hướng trục của phôi trên bề mặt gia công, với độ sâu thấp hơn một chút so với độ sâu cắt, do đó phoi cắt tạo thành phần yếu và gãy. Điều này đảm bảo khả năng bẻ phoi đáng tin cậy mà không ảnh hưởng đến độ nhám của bề mặt gia công của phôi. Ngay cả khi gia công vật liệu có độ bền cao thì hiệu quả bẻ phoi vẫn rất tốt. Ví dụ, trong doa chính xác các vật liệu phôi có độ bền cao (chẳng hạn như 40Cr), khi khó bẻ phoi bằng các phương pháp khác, các rãnh dọc có thể được kéo ra trên bề mặt gia công trước khi doa. Phương pháp này có thể chứng minh những ưu điểm độc đáo của nó.
5. Thay đổi thông số hình học dao và điều chỉnh thông số cắt
Từ nguyên lý bẻ phoi đã đề cập trước đó, có thể suy ra rằng việc giảm góc trước của dụng cụ; Tăng góc lệch chính; Mài vát âm trên lưỡi cắt chính; Giảm tốc độ cắt; Việc tăng tốc độ tiến dao và thay đổi hình dạng của lưỡi cắt chính có thể thúc đẩy hiện tượng gãy phoi. Tuy nhiên, việc sử dụng các phương pháp này để bẻ phoi thường gây ra một số hậu quả bất lợi như giảm năng suất, giảm chất lượng bề mặt phôi và tăng lực cắt. Phương pháp này hiếm khi được sử dụng trên dây chuyền tự động và đôi khi chỉ đóng vai trò như một phương tiện phụ trợ để bẻ phoi.
Ngoài ra, việc sử dụng chất lỏng cắt có thể làm giảm độ dẻo và độ bền của phoi và cũng có lợi cho việc vỡ phoi. Việc tăng áp suất chất lỏng cắt có thể thúc đẩy hiện tượng vỡ phoi tốt hơn và phương pháp này đôi khi được sử dụng trong gia công lỗ.