マシニングセンタにとって、工具は消耗品であり、機械加工の過程で損傷、摩耗、欠けなどを起こします。 これらの現象は避けられませんが、非科学的で不規則な操作や不適切なメンテナンスなど、制御可能な理由もあります。 根本原因を見つけることによってのみ、問題をより適切に解決できます。
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工具破損の症状
1) 刃先のチッピング
被削材の構造、硬度、およびマージンが不均一な場合、すくい角が大きすぎて、刃先強度が低く、プロセスシステムの剛性が不十分で振動が発生したり、断続的な切削、研削品質が低下したり、刃先が発生しやすいつまり、エッジ部分に小さな欠け、欠け、または剥がれが見られます。 これが発生すると、ツールは切断能力の一部を失いますが、引き続き機能します。 切断を続けると、エッジ部分の損傷部分が急速に拡大し、損傷が大きくなる可能性があります。
2) 刃先や先端の欠け
この種の損傷は、刃先のチッピングよりも厳しい切削条件で発生することが多く、チッピングがさらに進行したものです。 チッピングのサイズと範囲はチッピングよりも大きいため、工具は切削能力を完全に失い、作業を停止する必要があります。 チップのチッピングは、多くの場合、ポイント ドロップと呼ばれます。
3) 刃または包丁が破損している
切削条件が非常に過酷な場合、切削量が多すぎる場合、衝撃荷重がある場合、刃物や工具素材に微小なクラックがある場合、溶接や研ぎによる刃物に残留応力がある場合、不用意な操作などの要因がある場合刃や工具の破損の原因となります。 途切れます。 この形の損傷が発生した後は、ツールを使用し続けることができないため、ツールは廃棄されます。
4) 刃の表層が剥がれる
TiC含有量の高い硬質合金、セラミックス、PCBNなど、表面構造の欠陥や潜在的な亀裂、または切断プロセス中の溶接や研磨による表面の残留応力による、脆性の高い材料の場合。十分に安定していない場合、または工具表面に交互の接触応力がかかる場合、表層が剥がれやすくなります。 すくい面に剥離が発生し、逃げ面に刃こぼれが発生する場合があります。 剥離はフレーク状で、剥離面積が比較的大きい。 コーティングされた工具は剥がれやすくなります。 刃が少し剥がれた後はそのまま使えますが、剥がれが激しいと切れ味が落ちます。
5) 切削部品の塑性変形
工具鋼やハイス鋼は強度が低く硬度が低いため、切削部に塑性変形が生じる場合があります。 超硬合金が高温で三次元圧縮応力状態で直接作用すると、表面にも塑性流動が生じ、さらには刃先や先端の塑性変形を引き起こし、崩壊を引き起こします。 一般に、切削量が多い場合や硬い材料を加工する場合に潰れが発生します。 TiC基超硬合金の弾性率はWC基超硬合金よりも小さいため、前者の塑性変形に対する抵抗力が加速されるか、急速に破壊されます。 PCD、PCBNは基本的に塑性変形しません。
6) ブレードの熱割れ
工具に機械的負荷と熱的負荷が交互に加わると、熱膨張と収縮が繰り返されるため、切削部品の表面には必然的に交互の熱応力が発生し、刃が疲労して亀裂が生じます。 例えば、超硬フライスカッターを使用して高速フライス加工を行うと、カッターの刃には常に周期的な衝撃と交互の熱応力が加わり、すくい面に櫛状のクラックが発生します。 一部のツールには明らかな交番荷重と交番応力がありませんが、表層と内層の温度の不一致により、熱応力も発生します。 また、工具素材の内部には必然的に欠陥があり、刃が割れる場合もあります。 亀裂が形成された後、ツールは一定期間動作し続ける場合があり、亀裂が急速に拡大し、ブレードが破損したり、ブレードの表面がひどく剥がれたりすることがあります。
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工具摩耗の原因
1) 摩耗
多くの場合、加工された材料には非常に高い硬度を持ついくつかの小さな粒子があり、工具の表面に溝を描くことができます。これがアブレシブ摩耗です。 すべての表面に摩耗が見られますが、最も顕著なのはすくい面です。 さらに、麻の摩耗はさまざまな切断速度で発生する可能性がありますが、低速切断の場合、切断温度が低いため、他の理由による摩耗は明らかではないため、アブレシブ摩耗が主な理由です。 さらに、工具の硬度が低いほど、アブレシブ損傷は深刻になります。
2) 冷間圧接摩耗
切断時には、ワーク、切断面、前後のカッター面の間に大きな圧力と強い摩擦があるため、冷間圧接が発生します。 摩擦ペア間の相対的な動きにより、冷間圧接によって亀裂が生じ、一方の側が取り除かれ、冷間圧接摩耗が発生します。 冷間溶接の摩耗は一般に、中程度の切削速度では深刻です。 実験によると、脆性金属はプラスチック金属よりも冷間圧接に対して強い耐性があります。 多相金属は一方向金属よりも小さいです。 金属化合物は、単体よりも冷間圧接の傾向が低くなります。 化学元素の周期表の B グループ元素と鉄は、冷間圧接する傾向が小さくなります。 ハイス鋼や超硬合金を低速で切削する場合、冷間圧接はより深刻になります。
3) 拡散摩耗
高温での切削とワークピースとツールの接触中に、両側の化学元素が固体状態で互いに拡散し、ツールの組成構造が変化し、ツールの表面が壊れやすくなり、ツールの摩耗が悪化します。道具。 拡散現象は、深度勾配の大きいオブジェクトから深度勾配の小さいオブジェクトへの連続的な拡散を常に維持します。
たとえば、超硬合金が 800 度の場合、その中のコバルトはチップやワークピースに急速に拡散し、WC は分解してタングステンと炭素になり、鋼に拡散します。 PCD 工具の切削温度が 800 度を超える場合、鋼および鉄材料を切削する場合 このとき、PCD の炭素原子は大きな拡散強度でワークピースの表面に移動し、新しい合金を形成します。ツールの黒鉛化されます。 コバルトとタングステンの拡散は比較的深刻で、チタン、タンタル、ニオブの拡散防止能力は比較的強力です。 そのため、YT 超硬合金の方が耐摩耗性に優れています。 セラミックスや PCBN を切断する場合、温度が 1000 度 -1300 度と高い場合、拡散摩耗は顕著ではありません。 ワークピース、チップ、および工具の材料が異なるため、切断中に接触領域に熱電ポテンシャルが生成されます。 この熱電ポテンシャルは、拡散を促進し、ツールの摩耗を加速する可能性があります。 このような熱電ポテンシャルの作用による拡散摩耗を「熱電摩耗」と呼びます。
4) 酸化摩耗
温度が上昇すると、工具の表面が酸化され、より柔らかい酸化物が生成されます。これは、酸化摩耗と呼ばれます。 例: 700 度 ~ 800 度では、空気中の酸素が超硬合金のコバルト、炭化物、炭化チタンなどと反応して軟質酸化物を形成します。 1000 度で、PCBN は水蒸気と化学的に反応します。
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刃の摩耗パターン
1) すくい面ダメージ
プラスチック材料を高速で切削する場合、すくい面の切削力に近い部分が切りくずの作用で三日月形の凹状に摩耗することから、クレータ摩耗とも呼ばれます。 摩耗の初期段階では、工具のすくい角が大きくなり、切削条件が改善され、切りくずのカールと破損が助長されます。 しかし、クレセントクレーターがさらに大きくなると、刃先の強度が大幅に低下し、最終的に刃先が折れる可能性があります。 場合。 脆性材料を切削する場合、またはプラスチック材料を切削速度を下げて切削厚を薄くして切削する場合、一般にクレータ摩耗は発生しません。
2) 刃先の摩耗
ツール ノーズ摩耗は、ツール ノーズ アークのフランクおよび隣接する 2 次フランクの摩耗であり、ツールの上部フランクの摩耗の継続です。 ここは放熱条件が悪く、応力が集中するため、摩耗速度が逃げ面よりも速く、時には補助逃げ面に送り量に等しい間隔で一連の小さな溝が形成されます。これを溝摩耗と呼びます。 . 主に加工面の硬化層と切削線によるものです。 加工硬化傾向の高い難削材を切削する場合、最も溝摩耗が発生しやすくなります。 工具先端の摩耗は、ワークの表面粗さと加工精度に最も大きな影響を与えます。
3) 逃げ面摩耗
プラスチック材料を大きな切削厚で切削する場合、構成刃先の存在により、工具の側面がワークピースと接触しない場合があります。 また、通常は逃げ面がワークと接触し、逃げ角0の摩耗帯が逃げ面に形成されます。 一般に、切れ刃の有効長さの中間では、逃げ面摩耗は比較的均一であるため、逃げ面摩耗の程度は、切れ刃の逃げ面摩耗ゾーン幅 VB によって測定できます。
さまざまな種類の工具は、ほとんどの場合、さまざまな切削条件で逃げ面摩耗を起こすため、特に脆性材料を切削する場合や切削厚の小さいプラスチック材料を切削する場合は、工具の摩耗は主に逃げ面摩耗であり、摩耗ゾーン幅 VB の測定は比較的単純なため、ツールの摩耗の程度を示すために VB が通常使用されます。 VB が大きいほど、切削抵抗が大きくなり、切削振動が発生するだけでなく、工具先端の円弧部分の摩耗に影響を与え、加工精度と面品質に影響を与えます。
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ナイフの破損を防ぐ方法
1) 加工する材料や部品の特性に応じて、工具材料の種類とグレードを合理的に選択します。 一定の硬度と耐摩耗性を備えていることを前提として、工具材料が必要な靭性を備えていることを確認する必要があります。
2) 工具の形状パラメータを合理的に選択します。 前後角度、主偏向角度、補助偏向角度、ブレード傾斜角度などを調整することで、刃先や刃先の強度を向上させることができます。 刃先のネガ面取りを研磨することはチッピング防止に有効な対策です。
3) 溶接と研ぎの品質を確保し、溶接と研ぎの不良によるさまざまな欠陥を回避します。 キー工程で使用するナイフは、表面品質を改善し、クラックをチェックするために研削する必要があります。
4) 工具の損傷を防ぐために、過剰な切削力と高い切削温度を避けるために切削量を合理的に選択します。
5) 可能な限り、プロセス システムの剛性を高め、振動を低減するようにしてください。
6) 正しい操作方法をとり、ツールが極力負荷に耐えられないようにするか、急激な変化の負荷に耐えられるようにしてください。
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工具欠けの原因と対策
1. 刃厚が薄すぎる、荒加工で硬すぎて脆い等級を選択するなど、刃の材質や仕様の選択を誤っている。
対策：刃の厚みを増すか、刃を垂直に取り付け、曲げ強度と靭性の高いグレードを選択してください。
2. ツール ジオメトリ パラメータの不適切な選択 (前角度と後角度が大きすぎるなど)。
対策:
次の側面からツールの再設計を開始できます。
1) 前後の角度を適度に小さくする。
2) より大きな負のエッジ傾斜を使用します。
3) 切込み角を小さくする。
4) より大きなネガ面取りまたはエッジ アークを使用します。
5) 先端を強化するために移行刃先を研磨します。
3) ブレードの溶接プロセスが正しくないため、過剰な溶接応力または溶接クラックが発生します。
対策:
1) 三面閉刃溝構造の採用は避けてください。
2) はんだの正しい選択。
3) 酸素アセチレン火炎加熱溶接は避け、溶接後は保温して内部応力をなくしてください。
4) 機械的なクランプ構造を可能な限り使用する
4.不適切な研ぎ方は、研削応力と研削亀裂を引き起こします; PCBNフライスを研いだ後、刃の振動が大きすぎて、個々の刃の負荷が重くなりすぎて、切断の原因にもなります。
対策:
1) 断続研削またはダイヤモンド砥石による研削。
2) より柔らかい砥石を選択し、研ぎ砥石を鋭く保つために頻繁にドレスアップします。
3) 研ぎ品質に注意し、フライスカッターの歯の振動を厳重に管理してください。
5. 切削量の選択に無理がある。 量が多すぎると、工作機械は退屈になります。 断続的に切削する場合、切削速度が高すぎ、送り速度が大きすぎ、ブランク許容量が不均一な場合、切削深さが小さすぎます。 高マンガン鋼の切断 加工硬化の傾向が大きい材料の場合、送り速度が小さすぎます。
対策：切削量を再選択してください。
6. 機械式クランプツールの溝の底面が凹凸になっている、または刃が長く突き出ているなどの構造上の理由。
対策:
1) サイプの底面を整えます。
2) 切削液ノズルの位置を合理的に配置します。
3) 硬化シャンクにより、ブレードの下に超硬ガスケットが追加されます。
7. 過度の工具摩耗。
対策: 工具を交換するか、刃先を適時に交換してください。
8. 切削液の流量が不足したり、充填方法が不適切な場合、急激な発熱やブレードの亀裂損傷の原因となります。
対策:
1) 切削油の流量を増やす。
2) 切削液ノズルの位置を合理的に配置します。
3) 冷却効果を高めるために、スプレー冷却などの効果的な冷却方法を使用してください。
4)刃物への衝撃を軽減する高速カットを採用。
9. 工具が正しく取り付けられていない。たとえば、切削工具の取り付け位置が高すぎるか低すぎる。 エンドミルカッターは非対称ダウンミーリングなどを採用。
対策：ツールを再インストールしてください。
10. 加工系の剛性が低く、切削振動が大きい。
対策:
1) ワークのクランプ剛性を向上させるために、ワークの補助サポートを増やします。
2) 工具の突出し長さを短くする。
3) ツールのバック角度を適切に減らします。
4) その他の減衰手段を採用する。
11.次のような不注意な操作：ツールがワークピースの中央から切り込むとき、アクションが激しすぎます。 ツールが後退する前に、すぐに停止します。
対策：操作方法に注意してください。
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構成刃先の原因・特徴・対策
1.原因
刃先に近い部分、工具とチップが接触する部分では、ダウンフォースが大きいため、チップの下地金属がすくい面の微細な凹凸の山と谷に埋め込まれ、本物の金属への切削が形成されます。・隙間なく金属接触し、接着を起こします。 、ナイフチップ接触領域のこの部分は、ボンディング領域と呼ばれます。 ボンディング ゾーンでは、チップの底部のすくい面に金属材料の薄い層が堆積します。 切りくずのこの部分の金属材料は激しい変形を受けており、適切な切削温度で強化されます。 切りくずの流れが続くと、後続の切削の流れに押されて、このよどみ材料の層が切りくずの上層に対して滑って離れ、構成刃先の基礎になります。 続いて、停滞した切削材料の 2 番目の層がその上に形成され、この連続的な層が構成刃先を形成します。
2. 切削加工の特徴と影響
1) 硬さは被削材の1.5~2.0倍です。 切削用のすくい面を交換でき、刃先の保護とすくい面の摩耗を抑える効果があります。 ただし、構成刃先が脱落すると、破片が工具とワークピースの接触領域を通って流れます。 工具逃げ面の摩耗を引き起こします。
2) 構成刃先が形成されると、工具のすくい角が大幅に増加し、切りくずの変形と切削抵抗の低減にプラスの役割を果たします。
3) 構成刃先が刃先よりはみ出すため、実切込みが大きくなり、ワークの寸法精度に影響を与えます。
4) 構成刃先は、ワークの表面に「溝」現象を引き起こし、ワークの表面粗さに影響を与えます。
5) 構成刃先の破片が被削材の表面に固着または埋没し、被削材の加工面の品質に影響を与えるハード スポットが発生します。
上記の分析から、構成刃先は切削、特に仕上げ加工には適していないことがわかります。
3. 管理措置
構成刃先の発生は、チップの底材とすくい面を接合しないか変形強化することで回避できます。 この日のために、次の措置を講じることができます。
1) すくい面の粗さを小さくする。
2) 工具のすくい角を大きくする。
3) カット厚を薄くする。
4) 低速切削または高速切削で、構成刃先の発生しやすい切削速度を避けてください。
5) 被削材に適切な熱処理を行い、硬度を高め、可塑性を低下させます。
6) 切削液は固着防止性の良いものをご使用ください（硫黄、塩素を含む極圧切削液など）。
