Cách giải quyết cơ bản tình trạng hư hỏng, mài mòn và gãy lưỡi dao

1, Biểu hiện hư hỏng dụng cụ
1) Sự sụp đổ vi mô tiên tiến
Khi cấu trúc vật liệu, độ cứng và biên của phôi không đồng đều, góc trước quá lớn dẫn đến độ bền lưỡi cắt thấp, hệ thống xử lý không đủ độ cứng gây ra rung động hoặc cắt không liên tục và chất lượng mài kém, lưỡi cắt dễ bị xẹp vi mô, tức là xẹp nhỏ, có vết khía hoặc bong tróc ở khu vực mép. Sau khi tình huống này xảy ra, dụng cụ sẽ mất một số khả năng cắt nhưng vẫn có thể tiếp tục hoạt động. Trong quá trình cắt tiếp, phần bị hư hỏng của khu vực lưỡi cắt có thể nhanh chóng mở rộng, dẫn đến hư hỏng lớn hơn.
2) Gãy cạnh hoặc đầu lưỡi cắt
Loại hư hỏng này thường xảy ra trong các điều kiện cắt nghiêm trọng hơn là gây ra sứt mẻ vi mô trên lưỡi cắt hoặc phát triển thêm sứt mẻ vi mô. Kích thước và phạm vi của vết nứt lớn hơn so với vết nứt vi mô, khiến dụng cụ mất hoàn toàn khả năng cắt và phải chấm dứt công việc. Tình trạng gãy đầu lưỡi dao thường được gọi là rơi khỏi đầu lưỡi.
3) Lưỡi dao hoặc dụng cụ bị gãy
Khi điều kiện cắt cực kỳ khắc nghiệt, lượng cắt quá lớn, tải trọng va đập và có các vết nứt nhỏ trên lưỡi dao hoặc vật liệu dụng cụ. Do ứng suất dư trong lưỡi dao do hàn và mài, kết hợp với thao tác bất cẩn có thể khiến lưỡi dao hoặc dụng cụ bị gãy. Sau khi dạng hư hỏng này xảy ra, công cụ này không thể tiếp tục được sử dụng và do đó sẽ bị loại bỏ.
4) Lột bề mặt lưỡi
Đối với các vật liệu có độ giòn cao, chẳng hạn như hợp kim cứng có hàm lượng TiC cao, gốm sứ, PCBN, v.v., do khuyết tật hoặc có thể xảy ra vết nứt trong cấu trúc bề mặt hoặc ứng suất dư trên bề mặt do hàn và mài, dễ bị bong tróc bề mặt. xảy ra khi quá trình cắt không đủ ổn định hoặc bề mặt dụng cụ phải chịu ứng suất tiếp xúc xen kẽ. Hiện tượng bong tróc có thể xảy ra ở bề mặt lưỡi dao phía trước, trong khi lưỡi dao có thể xảy ra ở bề mặt lưỡi dao phía sau. Vật liệu bong tróc có dạng vảy, diện tích bong tróc lớn. Có khả năng cao bị bong tróc các dụng cụ cắt được phủ lớp phủ. Sau khi lưỡi dao bị bong tróc nhẹ, lưỡi dao vẫn có thể tiếp tục hoạt động, nhưng sau khi bị bong tróc nặng, lưỡi dao sẽ mất khả năng cắt.
5) Biến dạng dẻo của chi tiết cắt
Do cường độ và độ cứng thấp, thép công cụ và thép tốc độ cao có thể bị biến dạng dẻo ở khu vực cắt của chúng. Khi hợp kim cứng hoạt động dưới nhiệt độ cao và ứng suất nén ba trục, dòng chảy dẻo trên bề mặt cũng có thể xảy ra, thậm chí gây ra biến dạng dẻo của lưỡi cắt hoặc đầu dụng cụ, dẫn đến sụp đổ. Sự sụp đổ thường xảy ra khi cắt một lượng lớn vật liệu và xử lý vật liệu cứng. Mô-đun đàn hồi của hợp kim cứng dựa trên TiC nhỏ hơn mô-đun đàn hồi của hợp kim cứng dựa trên WC, do đó, hợp kim cứng dựa trên WC có khả năng chống biến dạng dẻo tăng tốc hoặc hư hỏng nhanh. PCD và PCBN thường không có biểu hiện biến dạng dẻo.
6) Lưỡi dao bị nứt nóng
Khi dụng cụ cắt chịu tác dụng của tải trọng cơ và nhiệt xen kẽ, bề mặt của bộ phận cắt chắc chắn phải chịu ứng suất nhiệt xen kẽ do sự giãn nở và co lại nhiệt lặp đi lặp lại, dẫn đến mỏi và nứt lưỡi dao. Ví dụ, khi sử dụng dao phay hợp kim cứng để phay tốc độ cao, răng dao cắt liên tục chịu tác động định kỳ và ứng suất nhiệt xen kẽ, dẫn đến các vết nứt hình lược trên bề mặt cắt phía trước. Một số dụng cụ cắt có thể không có tải trọng và ứng suất xen kẽ rõ ràng, nhưng do nhiệt độ của bề mặt và các lớp bên trong không nhất quán nên ứng suất nhiệt cũng sẽ xảy ra. Ngoài ra, vật liệu dụng cụ cắt không thể tránh khỏi những khuyết tật nên lưỡi dao cũng có thể tạo ra các vết nứt. Sau khi hình thành các vết nứt, dụng cụ đôi khi có thể tiếp tục hoạt động trong một khoảng thời gian, đôi khi các vết nứt nhanh chóng mở rộng, khiến lưỡi dao bị gãy hoặc bề mặt cắt bị bong tróc nghiêm trọng.
2, Dụng cụ mài mòn
1. Theo nguyên nhân hao mòn có thể chia thành:
1) Mài mòn
Trong vật liệu được xử lý thường có những hạt nhỏ có độ cứng cực cao có thể làm xước các rãnh trên bề mặt dụng cụ, hiện tượng này gọi là hư hỏng do mài mòn do chà nhám. Sự mài mòn tồn tại trên tất cả các bề mặt, trong đó bề mặt lưỡi phía trước là rõ rệt nhất. Hơn nữa, hao mòn vật liệu gai dầu có thể xảy ra ở nhiều tốc độ cắt khác nhau, nhưng đối với cắt tốc độ thấp, do nhiệt độ cắt thấp hơn nên hao mòn do các nguyên nhân khác không đáng kể nên mài mòn là nguyên nhân chính. Độ cứng của dụng cụ cắt càng thấp thì hư hỏng do mài mòn càng nghiêm trọng.
2) Mài mòn khi hàn nguội
Trong quá trình cắt, có áp lực đáng kể và ma sát mạnh giữa phôi, vết cắt và bề mặt cắt phía trước và phía sau, dẫn đến hàn nguội. Do chuyển động tương đối giữa các cặp ma sát, hàn nguội sẽ gây đứt và bị cuốn đi một bên dẫn đến mài mòn khi hàn nguội. Độ mài mòn khi hàn nguội thường nghiêm trọng hơn ở tốc độ cắt vừa phải. Theo thí nghiệm, kim loại giòn có khả năng chống hàn nguội mạnh hơn kim loại nhựa; Kim loại nhiều pha nhỏ hơn kim loại một chiều; Các hợp chất kim loại có xu hướng hàn nguội thấp hơn so với các vật liệu nguyên tố; Xu hướng các nguyên tố nhóm B có xu hướng hàn nguội với sắt trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là nhỏ. Hàn nguội nghiêm trọng hơn khi cắt thép tốc độ cao và hợp kim cứng ở tốc độ thấp.
3) Mặc khuếch tán
Trong quá trình cắt ở nhiệt độ cao và sự tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ, các nguyên tố hóa học ở hai bên khuếch tán với nhau ở trạng thái rắn, làm thay đổi thành phần và cấu trúc của dụng cụ, làm cho bề mặt dụng cụ trở nên giòn và trầm trọng hơn. mòn dụng cụ. Hiện tượng khuếch tán luôn cho rằng các vật thể có độ dốc độ sâu cao tiếp tục khuếch tán về phía các vật thể có độ dốc độ sâu thấp. Ví dụ, coban trong hợp kim cứng nhanh chóng khuếch tán thành phoi và phôi ở nhiệt độ 800 độ, trong khi WC phân hủy thành vonfram và cacbon và khuếch tán thành thép; Khi dụng cụ cắt PCD được sử dụng để cắt các vật liệu thép, sắt, khi nhiệt độ cắt trên 800 độ, các nguyên tử carbon trong PCD sẽ chuyển sang bề mặt phôi với cường độ khuếch tán lớn để tạo thành hợp kim mới, và bề mặt dụng cụ sẽ được được đồ họa hóa. Coban và vonfram khuếch tán mạnh hơn, trong khi titan, tantalum và niobi có khả năng chống khuếch tán mạnh hơn. Vì vậy, hợp kim cứng loại YT có khả năng chống mài mòn tốt. Khi cắt gốm và PCBN, độ mài mòn khuếch tán không đáng kể ở nhiệt độ cao tới 1000 độ -1300 độ. Do cùng một loại vật liệu, phôi, phoi và dụng cụ cắt sẽ tạo ra điện thế nhiệt điện ở vùng tiếp xúc trong quá trình cắt, điều này thúc đẩy sự khuếch tán và tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ. Kiểu hao mòn khuếch tán này dưới tác dụng của thế năng nhiệt điện được gọi là "hao mòn nhiệt điện".
4) Hao mòn oxy hóa
Khi nhiệt độ tăng lên, bề mặt của dụng cụ bị oxy hóa và tạo ra các oxit mềm hơn, chúng bị các phoi cọ xát và hình thành sự mài mòn gọi là mài mòn oxy hóa. Ví dụ, ở nhiệt độ từ 700 độ đến 800 độ, oxy trong khí phản ứng với coban, cacbua, cacbua titan, v.v. trong hợp kim cứng để tạo thành các oxit mềm hơn; PCBN trải qua phản ứng hóa học với hơi nước ở nhiệt độ 1000 độ.
2. Theo hình thức mặc, có thể chia thành:
1) Hư hỏng bề mặt lưỡi trước
Khi cắt vật liệu nhựa ở tốc độ cao, vùng gần lực cắt trên lưỡi cắt phía trước sẽ bị mòn thành các hố lưỡi liềm dưới tác động của phoi hay còn gọi là mòn hố lưỡi liềm. Trong giai đoạn đầu của quá trình mài mòn, góc cào của dụng cụ tăng lên, giúp cải thiện điều kiện cắt và có lợi cho việc quăn và bẻ phoi. Tuy nhiên, khi độ lõm hình lưỡi liềm tăng thêm, độ bền của lưỡi cắt bị suy yếu rất nhiều, cuối cùng có thể khiến lưỡi cắt bị gãy và hư hỏng. Khi cắt các vật liệu giòn hoặc vật liệu nhựa có tốc độ cắt thấp hơn và độ dày cắt mỏng hơn, nhìn chung không có vết mòn hình lưỡi liềm.
2) Độ mòn đầu dao
Độ mòn của đầu dụng cụ đề cập đến độ mòn ở mặt sau của vòng cung đầu dụng cụ và mặt sau thứ cấp liền kề, là sự tiếp nối của độ mòn ở mặt sau của dụng cụ. Do điều kiện tản nhiệt kém và tập trung ứng suất ở đây nên tốc độ mài mòn nhanh hơn so với bề mặt cắt phía sau. Đôi khi, một loạt các rãnh nhỏ có khoảng cách bằng tốc độ tiến dao được hình thành trên bề mặt cắt thứ cấp phía sau, được gọi là mòn rãnh. Chúng chủ yếu được gây ra bởi lớp cứng và các vết cắt trên bề mặt đã được xử lý. Khi cắt các vật liệu khó cắt có xu hướng cứng hóa cao, rất có thể gây ra mòn rãnh. Độ mòn của đầu dao có ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhám bề mặt và độ chính xác gia công của phôi.
3) Mòn lưỡi sau
Khi cắt vật liệu nhựa có độ dày cắt lớn, do có cặn phoi nên mặt sau của dụng cụ có thể không tiếp xúc với phôi. Ngoài ra, bề mặt cắt phía sau thường tiếp xúc với phôi, tạo thành dải mòn có góc phía sau 0 trên bề mặt cắt phía sau. Nói chung, ở giữa chiều dài làm việc của lưỡi cắt, độ mòn ở mặt sau tương đối đồng đều nên mức độ mòn ở mặt sau có thể được đo bằng chiều rộng của dải mòn VB ở mặt sau của lưỡi cắt. tiên tiến trong phần đó. Do thực tế là các loại dụng cụ cắt khác nhau hầu như luôn bị mòn mặt sau trong các điều kiện cắt khác nhau, đặc biệt là khi cắt các vật liệu giòn hoặc vật liệu nhựa có độ dày cắt nhỏ hơn, độ mòn của dụng cụ chủ yếu là độ mòn mặt sau. Hơn nữa, việc đo chiều rộng của dải mòn VB tương đối đơn giản nên VB thường được sử dụng để biểu thị mức độ mòn của dụng cụ. VB càng lớn, không chỉ lực cắt tăng, gây rung cắt mà còn ảnh hưởng đến độ mòn ở cung đầu dao, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt.
3 Phương pháp ngăn ngừa hư hỏng dụng cụ
1) Lựa chọn hợp lý các loại và cấp độ của vật liệu dụng cụ dựa trên đặc tính của vật liệu và bộ phận được xử lý. Với tiền đề là có độ cứng và khả năng chống mài mòn nhất định, cần đảm bảo vật liệu dụng cụ có độ bền cần thiết;
2) Lựa chọn hợp lý các thông số hình học của dụng cụ cắt. Bằng cách điều chỉnh các góc trước và sau, góc lệch chính và phụ, góc nghiêng của lưỡi dao và các góc khác;
Đảm bảo rằng lưỡi cắt và đầu có độ bền tốt. Mài các cạnh vát âm trên lưỡi cắt là một biện pháp hiệu quả để ngăn ngừa gãy dụng cụ;
3) Đảm bảo chất lượng hàn và mài, tránh các khuyết tật khác nhau do hàn và mài kém. Dụng cụ cắt được sử dụng trong các quy trình chính phải được mài để cải thiện chất lượng bề mặt và kiểm tra các vết nứt;
4) Chọn lượng cắt hợp lý để tránh lực cắt quá mức và nhiệt độ cắt cao, nhằm tránh làm hỏng dụng cụ;
5) Đảm bảo rằng hệ thống xử lý có độ cứng tốt nhất có thể và giảm độ rung;
6) Thực hiện đúng phương pháp vận hành và cố gắng giảm thiểu khả năng chịu đựng những thay đổi tải đột ngột của dụng cụ.
3, Nguyên nhân và cách khắc phục tình trạng gãy dụng cụ
1) Lựa chọn loại lưỡi và thông số kỹ thuật không đúng, chẳng hạn như độ dày của lưỡi quá mỏng hoặc chọn loại quá cứng hoặc quá giòn trong quá trình gia công thô.
Biện pháp đối phó: Tăng độ dày của lưỡi dao hoặc lắp lưỡi dao theo chiều dọc và chọn nhãn hiệu có độ bền uốn và độ dẻo dai cao hơn.
2) Lựa chọn không đúng các thông số hình học của dao (chẳng hạn như góc trước và sau lớn, v.v.)
Biện pháp đối phó: Có thể thực hiện các khía cạnh sau để thiết kế lại dụng cụ cắt.
① Giảm góc trước và sau phù hợp.
② Sử dụng góc nghiêng lưỡi dao âm lớn hơn.
③ Giảm góc lệch chính.
④ Sử dụng các cạnh vát âm hoặc cung lưỡi dao lớn hơn.
⑤ Mài cạnh cắt chuyển tiếp để nâng cao đầu dao.
3) Quá trình hàn của lưỡi dao không chính xác, gây ra ứng suất hàn quá mức hoặc vết nứt khi hàn.
Biện pháp đối phó:
① Tránh sử dụng cấu trúc rãnh lưỡi kín ba mặt.
② Lựa chọn đúng vật liệu hàn.
③ Tránh sử dụng ngọn lửa oxyacetylene để hàn nóng và duy trì lớp cách nhiệt sau khi hàn để loại bỏ ứng suất bên trong.
④ Cố gắng sử dụng kết cấu kẹp cơ khí nhiều nhất có thể
4) Phương pháp mài lưỡi không đúng cách gây ra ứng suất mài và nứt; Sự rung động quá mức của các răng dao phay PCBN sau khi mài có thể gây ra tải trọng quá lớn lên từng răng và cũng có thể dẫn đến gãy dụng cụ.
Biện pháp đối phó:
① Sử dụng đá mài gián đoạn hoặc đá mài kim cương để mài.
② Chọn loại đá mài mềm hơn và thường xuyên cắt tỉa để giữ cho bánh mài luôn sắc bén.
③ Chú ý đến chất lượng mài lưỡi và kiểm soát chặt chẽ độ rung của răng dao phay.
5) Việc lựa chọn lượng cắt chưa hợp lý. Nếu số lượng quá lớn, máy công cụ có thể bị kẹt; Khi cắt không liên tục, tốc độ cắt quá cao, tốc độ tiến dao quá lớn và độ sâu cắt quá nhỏ khi dung sai phôi không đồng đều; Khi cắt các vật liệu có xu hướng đông cứng cao, chẳng hạn như thép mangan cao, tốc độ tiến dao quá nhỏ.
Biện pháp đối phó: Chọn số lượng cắt mới.
6) Các lý do về cấu trúc như bề mặt đáy không bằng phẳng của rãnh hoặc lưỡi dao bị kéo dài quá mức trong các dụng cụ kẹp cơ khí.
Biện pháp đối phó:
① Cắt mặt dưới của rãnh dao.
② Bố trí hợp lý vị trí các vòi phun chất lỏng cắt.
③ Thêm một miếng đệm hợp kim cứng dưới lưỡi dao cho giá đỡ dụng cụ cứng.
7) Dụng cụ bị mài mòn quá mức.
Biện pháp đối phó: Thay đổi dụng cụ hoặc lưỡi cắt kịp thời.
8) Lưu lượng chất lỏng cắt không đủ hoặc phương pháp đổ đầy không đúng có thể gây nóng và nứt lưỡi dao đột ngột.
Biện pháp đối phó:
① Tăng tốc độ dòng chảy của chất lỏng cắt.
② Bố trí hợp lý vị trí các vòi phun chất lỏng cắt.
③ Sử dụng các phương pháp làm mát hiệu quả như làm mát bằng phun để nâng cao hiệu quả làm mát.
④ Sử dụng * cắt để giảm tác động lên lưỡi dao.
9) Lắp đặt dụng cụ cắt không chính xác, chẳng hạn như dụng cụ cắt được lắp quá cao hoặc quá thấp; Dao phay mặt cuối sử dụng phương pháp phay tiến không đối xứng và các phương pháp khác.
Biện pháp khắc phục: Lắp lại dụng cụ cắt.
10) Độ cứng của hệ thống xử lý quá kém, gây ra rung động khi cắt quá mức.
Biện pháp đối phó:
① Tăng khả năng hỗ trợ phụ của phôi và cải thiện độ cứng của kẹp phôi.
② Giảm chiều dài phần nhô ra của dụng cụ.
③ Giảm góc sau của dụng cụ một cách thích hợp.
④ Áp dụng các biện pháp giảm rung động khác.
11) Thao tác vô ý, chẳng hạn như lực quá mạnh khi dụng cụ cắt xuyên qua giữa phôi; Dừng xe trước khi rút dao.
Biện pháp đối phó: Chú ý đến phương pháp vận hành.
4, Tích tụ khối u mảnh vụn
1) Nguyên nhân hình thành
Ở phần gần lưỡi cắt, trong khu vực tiếp xúc với phoi dụng cụ, do áp suất hướng xuống cao, kim loại bên dưới của phoi được nhúng vào các đỉnh và rãnh vi mô không đồng đều trên bề mặt cắt phía trước, tạo thành tiếp xúc kim loại với kim loại thực sự không có khoảng trống và tạo ra hiện tượng liên kết. Phần tiếp xúc của phoi công cụ này được gọi là vùng liên kết. Trong vùng liên kết, một lớp vật liệu kim loại mỏng sẽ tích tụ trên bề mặt cắt phía trước ở lớp dưới cùng của phoi và vật liệu kim loại của phần phoi này sẽ bị biến dạng và tăng cường nghiêm trọng ở nhiệt độ cắt thích hợp. Khi phoi tiếp tục chảy ra ngoài, dưới lực đẩy của dòng cắt tiếp theo, lớp vật liệu ứ đọng này sẽ trượt so với lớp trên của phoi và rời đi, trở thành nền tảng của khối tích phoi. Sau đó, lớp vật liệu cắt trễ thứ hai sẽ được hình thành trên đó, lớp này liên tục tích tụ và hình thành các nốt chip.
2) Đặc điểm và tác động đến quá trình cắt
① Độ cứng cao hơn 1.5-2.0 lần so với vật liệu phôi và có thể thay thế bề mặt cắt phía trước để cắt. Nó có chức năng bảo vệ lưỡi cắt và giảm sự mài mòn của bề mặt cắt phía trước. Tuy nhiên, khi mảnh vụn rơi ra sẽ chảy qua vùng tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi, gây mòn bề mặt cắt phía sau của dụng cụ.
② Sau khi hình thành cặn phoi, góc cào làm việc của dụng cụ tăng lên đáng kể, điều này đóng vai trò tích cực trong việc giảm biến dạng phoi và lực cắt.
③ Do sự tích tụ phoi nhô ra ngoài lưỡi cắt, độ sâu cắt thực tế tăng lên, ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước của phôi.
④ Sự tích tụ của các mảnh vụn có thể gây ra hiện tượng "cày" trên bề mặt phôi, ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của phôi. Các mảnh vụn tích tụ có thể bám vào hoặc nhúng vào bề mặt phôi, gây ra các vết cứng và ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình xử lý bề mặt của phôi.
Từ phân tích trên, có thể thấy rằng việc tích tụ phoi không thuận lợi cho việc cắt, đặc biệt là gia công chính xác.
3) Biện pháp kiểm soát
Để ngăn chặn sự hình thành cặn phoi, có thể thực hiện các biện pháp sau đây để ngăn chặn sự tăng cường liên kết hoặc biến dạng giữa vật liệu nền phoi và bề mặt cắt phía trước.
① Giảm độ nhám của bề mặt lưỡi dao phía trước.
② Tăng góc trước của dụng cụ.
③ Giảm độ dày cắt.
④ Sử dụng cắt tốc độ thấp hoặc cắt tốc độ cao để tránh tốc độ cắt dễ gây tích tụ phoi.
⑤ Xử lý nhiệt đúng cách vật liệu phôi để tăng độ cứng và giảm độ dẻo.
⑥ Sử dụng chất lỏng cắt có đặc tính chống dính tốt (chẳng hạn như chất lỏng cắt áp suất cao có chứa lưu huỳnh và clo).