بالنسبة لمراكز التصنيع، فإن أداة القطع هي أداة مستهلكة، والتي سوف تسبب الكسر والتآكل والتقطيع أثناء عملية التصنيع. هذه الظواهر لا مفر منها، ولكن هناك أيضًا أسباب يمكن السيطرة عليها مثل التشغيل غير العلمي وغير القياسي والصيانة غير السليمة. فقط من خلال العثور على السبب الجذري يمكننا حل المشكلة بشكل أفضل.
01
أعراض كسر الأداة
(1) حافة القطع متكسرة قليلاً
عندما يكون هيكل مادة الشغل والصلابة والهامش غير متساوٍ، تكون زاوية أشعل النار كبيرة جدًا، مما يؤدي إلى انخفاض قوة حافة القطع، ونظام المعالجة ليس جامدًا بدرجة كافية لإنتاج الاهتزاز، أو يتم إجراء القطع المتقطع وتكون جودة الشحذ رديئة، الحافة المتطورة عرضة للتقطيع. أي أن هناك رقائق صغيرة أو رقائق أو تقشير في منطقة الشفرة. عندما يحدث هذا، ستفقد الأداة جزءًا من قدرتها على القطع، ولكن لا يزال بإمكانها الاستمرار في العمل. مع استمرار القطع، قد يتوسع الجزء التالف من منطقة الحافة بسرعة، مما يؤدي إلى ضرر أكبر.
(2) حافة القطع أو الطرف مكسورة
غالبًا ما يحدث هذا النوع من الضرر في ظل ظروف القطع الأكثر خطورة من تلك التي تسبب التقطيع الدقيق لحافة القطع، أو التطوير الإضافي للتقطيع الدقيق. حجم ونطاق التقطيع أكبر من التقطيع الدقيق، مما يتسبب في فقدان الأداة لقدرتها على القطع تمامًا ويجب عليها إنهاء العمل. غالبًا ما يسمى تقطيع طرف السكين بفقدان الطرف.
(3) النصل أو الأداة مكسورة
عندما تكون ظروف القطع قاسية للغاية، تكون كمية القطع كبيرة جدًا، ويكون هناك حمل تصادم، وتكون هناك شقوق صغيرة في الشفرة أو مادة الأداة، وتكون هناك ضغوط متبقية في الشفرة بسبب اللحام والشحذ، وعوامل مثل الإهمال التشغيل، فقد تتعرض الشفرة أو الأداة للتلف. ينتج الكسر. بعد حدوث هذا النوع من الضرر، لا يمكن الاستمرار في استخدام الأداة وسيتم إلغاءها.
(4) يتقشر سطح النصل
بالنسبة للمواد ذات الهشاشة العالية، مثل الكربيد الأسمنتي، والسيراميك، وPCBN، وما إلى ذلك التي تحتوي على نسبة عالية من TiC، بسبب العيوب أو الشقوق المحتملة في هيكل السطح، أو الإجهاد المتبقي في السطح بسبب اللحام والطحن، أثناء عملية القطع. من السهل التسبب في تقشير السطح عندما لا يكون سطح الأداة مستقرًا بما فيه الكفاية أو عندما يتعرض لضغط تلامس متناوب. قد يحدث التقشير على سطح الخليع، وقد يحدث السكين على سطح الخاصرة. تكون مادة التقشير قشرية ومساحة التقشير كبيرة. من المرجح أن تتقشر الأدوات المغلفة. بعد تقشير الشفرة قليلاً، لا يزال بإمكانها الاستمرار في العمل، ولكن بعد التقشير الشديد، ستفقد قدرتها على القطع.
(5) تشوه البلاستيك لأجزاء القطع
نظرًا لقوتها المنخفضة وصلابتها المنخفضة، فإن فولاذ الأدوات والفولاذ عالي السرعة قد يتعرض لتشوه بلاستيكي في أجزاء القطع الخاصة به. عندما يعمل الكربيد الأسمنتي تحت درجة حرارة عالية وضغط ضغط ثلاثي الأبعاد، سيحدث أيضًا تدفق البلاستيك السطحي، مما قد يتسبب في تشوه البلاستيك لحافة القطع أو الطرف مما يؤدي إلى الانهيار. يحدث الانهيار عمومًا عندما يكون حجم القطع كبيرًا وتتم معالجة المواد الصلبة. إن المعامل المرن للكربيد الأسمنتي المعتمد على TiC أصغر من معامل الكربيد الأسمنتي المعتمد على WC، وبالتالي فإن قدرة الأول على مقاومة التشوه البلاستيكي تتسارع أو تفشل بسرعة. PCD وPCBN في الأساس لا يخضعان لتشوه البلاستيك.
(6) التكسير الحراري للشفرة
عندما تتعرض الأداة لأحمال ميكانيكية وحرارية متناوبة، فإن سطح جزء القطع سيولد حتمًا إجهادًا حراريًا متناوبًا بسبب التمدد الحراري والانكماش المتكرر، مما سيؤدي إلى إجهاد الشفرة وتشققها. على سبيل المثال، عندما يقوم قاطع طحن الكربيد بإجراء طحن عالي السرعة، تتعرض أسنان القاطع باستمرار لتأثيرات دورية وضغوط حرارية متناوبة، مما يؤدي إلى حدوث شقوق على شكل مشط على وجه المشط. على الرغم من أن بعض الأدوات لا تحتوي على أحمال وضغوط متناوبة واضحة، إلا أن الإجهاد الحراري سيحدث أيضًا بسبب درجات الحرارة غير المتسقة بين الطبقات السطحية والداخلية. بالإضافة إلى ذلك، هناك عيوب لا مفر منها داخل مادة الأداة، لذلك قد تتعرض الشفرة أيضًا للتشققات. في بعض الأحيان يمكن أن تستمر الأداة في العمل لفترة من الوقت بعد تشكل الشق، وفي بعض الأحيان يتوسع الشق بسرعة مما يؤدي إلى كسر الشفرة أو تقشر سطح الشفرة بشدة.
02
أسباب تآكل الأدوات
(1) التآكل الكاشطة
غالبًا ما تكون هناك جزيئات صغيرة ذات صلابة عالية للغاية في المادة التي تتم معالجتها، والتي يمكن أن ترسم الأخاديد على سطح الأداة. هذا هو ارتداء جلخ. يوجد التآكل الكاشطة على جميع الأسطح، ويكون أكثر وضوحًا على سطح المجرفة. علاوة على ذلك، يمكن أن يحدث التآكل الكاشطة بسرعات قطع مختلفة، ولكن بالنسبة للقطع منخفض السرعة، نظرًا لانخفاض درجة حرارة القطع، فإن التآكل الناتج عن أسباب أخرى ليس واضحًا، لذا فإن التآكل الكاشطة هو السبب الرئيسي. بالإضافة إلى ذلك، كلما انخفضت صلابة الأداة، كلما كان الضرر الكاشطة أكثر خطورة.
(2) ارتداء اللحام البارد
أثناء القطع، يكون هناك ضغط كبير واحتكاك قوي بين قطعة العمل والقطع وأسطح الشفرة الأمامية والخلفية، لذلك سيحدث اللحام البارد. بسبب الحركة النسبية بين أزواج الاحتكاك، فإن اللحام البارد سوف يسبب تشققات وينزعها أحد الطرفين، مما يؤدي إلى تآكل اللحام البارد. يعد تآكل اللحام البارد أكثر خطورة بشكل عام عند سرعات القطع المتوسطة. وفقا للتجارب، فإن المعادن الهشة أكثر مقاومة للحام البارد من المعادن البلاستيكية؛ المعادن متعددة الأطوار أقل مقاومة للحام البارد من المعادن أحادية الاتجاه؛ المركبات المعدنية أقل عرضة للحام البارد من العناصر الأولية؛ عناصر المجموعة ب والحديد في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية أقل عرضة للحام البارد. يكون اللحام البارد أكثر خطورة أثناء القطع منخفض السرعة للفولاذ عالي السرعة والكربيد الأسمنتي.
(3) ارتداء الانتشار
أثناء عملية القطع عند درجات حرارة عالية والاتصال بين قطعة العمل والأداة، تنتشر العناصر الكيميائية على كلا الجانبين في بعضها البعض في الحالة الصلبة، مما يغير تركيب الأداة وبنيتها، مما يجعل سطح الأداة هشًا، وتفاقم تآكل الأداة. تحافظ ظاهرة الانتشار دائمًا على الانتشار المستمر للأجسام ذات التدرج العالي في العمق إلى الكائنات ذات التدرج المنخفض في العمق.
على سبيل المثال، عندما تكون درجة حرارة الكربيد الأسمنتي 800 درجة، فإن الكوبالت الموجود فيه سوف ينتشر بسرعة في الرقائق وقطع العمل، وسوف يتحلل WC إلى التنغستن والكربون وينتشر في الفولاذ؛ عندما تقوم أدوات PCD بقطع المواد الفولاذية والحديدية، عندما تكون درجة حرارة القطع أعلى من 800 درجة، في هذا الوقت، سيتم نقل ذرات الكربون الموجودة في PCD إلى سطح قطعة العمل بكثافة انتشار كبيرة لتشكيل سبيكة جديدة، وسيصبح سطح الأداة تكون جرافيتي. وينتشر الكوبالت والتنغستن بشكل أكثر جدية، في حين يتمتع التيتانيوم والتنتالوم والنيوبيوم بقدرات قوية على مكافحة الانتشار. ولذلك، فإن كربيد YT لديه مقاومة أفضل للتآكل. عند قطع السيراميك وثنائي الفينيل متعدد الكلور، فإن تآكل الانتشار ليس مهمًا عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة مثل 1000 درجة ~ 1300 درجة. نظرًا لأن قطعة العمل والرقائق والأداة مصنوعة من نفس المادة، فسيتم توليد إمكانات كهروحرارية في منطقة التلامس أثناء القطع. تعمل هذه الإمكانات الحرارية على تعزيز الانتشار وتسريع تآكل الأدوات. يُطلق على هذا النوع من تآكل الانتشار تحت تأثير الإمكانات الحرارية اسم "التآكل الحراري".
(4) التآكل التأكسدي
عندما ترتفع درجة الحرارة، يتأكسد سطح الأداة لإنتاج أكاسيد أكثر ليونة يتم فركها بالرقائق وتسبب التآكل، وهو ما يسمى التآكل التأكسدي. على سبيل المثال: عند 700 درجة ~800 درجة، يتفاعل الأكسجين الموجود في الهواء مع الكوبالت، والكربيد، وكربيد التيتانيوم، وما إلى ذلك في الكربيد الأسمنتي لتشكيل أكسيد ناعم؛ عند 1000 درجة، PCBN يتفاعل كيميائيا مع بخار الماء.
03
أنماط تآكل الشفرة
(١) ضرر الوجه
عند قطع المواد البلاستيكية بسرعة عالية، فإن الأجزاء الموجودة على سطح المشعل بالقرب من قوة القطع سوف تتآكل إلى شكل هلال تحت تأثير الرقائق، لذلك يطلق عليه أيضًا تآكل الحفرة. في المرحلة المبكرة من التآكل، تزداد زاوية الجرف للأداة، مما يحسن ظروف القطع ويساعد على تجعيد وتكسير الرقائق. ومع ذلك، عندما تتزايد الحفر، تضعف قوة حافة القطع بشكل كبير، مما قد يؤدي في النهاية إلى كسر حافة القطع وتلفها. قضية. عند قطع المواد الهشة، أو قطع المواد البلاستيكية بسرعات قطع أقل وسمك قطع أقل، لا يحدث تآكل الحفرة بشكل عام.
(2) تآكل طرف الأداة
تآكل طرف الأداة هو التآكل الذي يحدث على سطح الجانب القوسي لطرف الأداة وسطح الجانب الثانوي المجاور. إنه استمرار للتآكل على السطح الجانبي للأداة. نظرًا لظروف تبديد الحرارة السيئة والإجهاد المركز، فإن معدل التآكل أسرع من معدل التآكل على السطح الجانبي. في بعض الأحيان يتم تشكيل سلسلة من الأخاديد الصغيرة بمسافة مساوية لكمية التغذية على سطح الجانب الثانوي، وهو ما يسمى تآكل الأخدود. وهي ناتجة بشكل رئيسي عن الطبقة المتصلبة وخطوط القطع على السطح المُشكل. من المرجح أن يحدث تآكل الأخدود عند قطع المواد التي يصعب قطعها والتي تتميز بميل كبير إلى العمل بشكل أكثر صلابة. إن تآكل طرف الأداة له أكبر تأثير على خشونة السطح ودقة تصنيع قطعة العمل.
(3) تآكل سطح الجانب
عند قطع المواد البلاستيكية بسماكات قطع كبيرة، قد لا يكون الوجه الجانبي للأداة على اتصال بقطعة العمل بسبب وجود حافة مدمجة. بالإضافة إلى ذلك، عادة ما يتلامس سطح الجانب مع قطعة الشغل، مما يشكل منطقة تآكل على سطح الجانب. بشكل عام، في منتصف طول العمل لحافة القطع، يكون تآكل الجانب موحدًا نسبيًا، لذلك يمكن قياس درجة تآكل الجانب من خلال عرض نطاق تآكل الجانب VB لهذا القسم من حافة القطع.
نظرًا لأن الأنواع المختلفة من الأدوات تخضع دائمًا لتآكل الجوانب في ظل ظروف قطع مختلفة، خاصة عند قطع المواد الهشة أو قطع المواد البلاستيكية بسماكة قطع صغيرة، فإن تآكل الأداة يكون بشكل أساسي تآكل الجوانب، ويكون قياس العرض VB بسيطًا نسبيًا ، لذلك عادةً ما يتم استخدام VB للإشارة إلى درجة تآكل الأداة. كلما زاد حجم VB، لن تزيد قوة القطع وتتسبب في اهتزاز القطع فحسب، بل ستؤثر أيضًا على التآكل عند قوس طرف الأداة، وبالتالي تؤثر على دقة المعالجة وجودة السطح المُشكَّل.
04
كيفية منع كسر الأداة
(1) وفقًا لخصائص المواد والأجزاء المراد معالجتها، حدد بشكل عقلاني المواد والدرجات لأنواع مختلفة من أدوات القطع. على أساس وجود صلابة معينة ومقاومة التآكل، يجب أن تتمتع مادة الأداة بالصلابة اللازمة.
(2) حدد المعلمات الهندسية للأداة بشكل معقول. من خلال ضبط الزوايا الأمامية والخلفية، وزوايا الانحراف الرئيسية والمساعدة، وزوايا ميل الحافة والزوايا الأخرى، يتم ضمان أن تتمتع حافة القطع وطرف الأداة بقوة جيدة. يعد طحن الشطب السلبي على حافة القطع إجراءً فعالاً لمنع انهيار الأداة.
(3) التأكد من جودة اللحام والشحذ وتجنب العيوب المختلفة الناتجة عن سوء اللحام والشحذ. يجب أن يتم طحن الأدوات المستخدمة في العمليات الرئيسية لتحسين جودة السطح والتحقق من عدم وجود شقوق.
(4) اختر كمية القطع بشكل معقول لتجنب قوة القطع المفرطة ودرجة حرارة القطع العالية لمنع تلف الأداة.
(5) حاول التأكد من أن نظام المعالجة يتمتع بصلابة جيدة وتقليل الاهتزاز.
(6) إتباع طرق التشغيل الصحيحة ومحاولة منع الأداة من تحمل الأحمال المفاجئة أو الأقل.
05
الأسباب والتدابير المضادة لتقطيع الأدوات
(1) الاختيار غير الصحيح لدرجة الشفرة ومواصفاتها، مثل أن يكون سمك الشفرة رقيقًا جدًا أو يتم اختيار درجة صلبة جدًا وهشة جدًا أثناء المعالجة الخام.
الإجراءات المضادة: زيادة سماكة الشفرة أو تثبيت الشفرة عموديًا، واختيار درجة ذات قوة وصلابة أعلى في الانحناء.
(2) الاختيار غير الصحيح للمعلمات الهندسية للأداة (مثل الزوايا الأمامية والخلفية الكبيرة جدًا، وما إلى ذلك).
التدابير المضادة: يمكنك إعادة تصميم الأداة من الجوانب التالية.
1) تقليل الزوايا الأمامية والخلفية بشكل مناسب؛
2) استخدم زاوية حافة سلبية أكبر؛
3) تقليل زاوية الانحراف الرئيسية؛
4) استخدم شطبًا سلبيًا أكبر أو قوس حافة؛
5) قم بطحن حافة القطع الانتقالية وتقوية طرف الأداة.
(3) عملية اللحام للشفرة غير صحيحة، مما يسبب إجهاد اللحام المفرط أو تشققات اللحام.
التدابير المضادة:
1) تجنب استخدام هيكل فتحة الشفرة المغلقة من ثلاث جهات؛
2) اختيار اللحام بشكل صحيح.
3) تجنب استخدام لهب أوكسي أسيتيلين للتدفئة واللحام، وإبقائه دافئًا بعد اللحام للتخلص من الإجهاد الداخلي؛
4) استخدم هياكل التثبيت الميكانيكية قدر الإمكان.
(4) طريقة الشحذ غير الصحيحة سوف تسبب إجهاد الطحن وشقوق الطحن؛ بعد شحذ قاطعة الطحن PCBN، سيكون اهتزاز الأسنان كبيرًا جدًا، مما يجعل الأسنان الفردية محملة بشكل زائد، مما سيؤدي أيضًا إلى كسر السكين.
التدابير المضادة:
1) استخدام طحن متقطع أو طحن عجلة طحن الماس.
2) اختر عجلة طحن أكثر ليونة وقم بقصها بشكل متكرر للحفاظ على عجلة الطحن حادة؛
3) انتبه إلى جودة الشحذ وتحكم بدقة في كمية اهتزاز أسنان قطع الطحن.
(5) اختيار كمية القطع غير معقول. إذا كانت الكمية كبيرة جدًا، فستكون أداة الآلة مملة؛ أثناء القطع المتقطع، تكون سرعة القطع عالية جدًا، وكمية التغذية كبيرة جدًا، والهامش الفارغ غير متساوٍ، وعمق القطع صغير جدًا؛ قطع نسبة عالية من المنغنيز عند استخدام مواد ذات ميل كبير إلى العمل بشكل أكثر صلابة، مثل الفولاذ، تكون كمية التغذية صغيرة جدًا، وما إلى ذلك.
الإجراء المضاد: أعد تحديد كمية القطع.
(6) أسباب هيكلية مثل السطح السفلي غير المستوي لأخدود الأداة للأداة المثبتة ميكانيكيًا أو امتداد الشفرة لفترة طويلة جدًا.
التدابير المضادة:
1) قم بقص السطح السفلي لأخدود الأداة؛
2) ترتيب موضع فوهة سائل القطع بشكل معقول؛
3) يضيف حامل الأداة المتصلب حشية من الكربيد أسفل الشفرة.
(7) التآكل المفرط للأداة.
التدابير المضادة: تغيير الأداة أو استبدال حافة القطع في الوقت المناسب.
(8) قد يؤدي عدم كفاية تدفق سائل القطع أو طريقة التعبئة غير الصحيحة إلى حدوث حرارة مفاجئة وتشقق الشفرة.
التدابير المضادة:
1) زيادة تدفق سائل القطع.
2) ترتيب موضع فوهة سائل القطع بشكل معقول؛
3) استخدام طرق تبريد فعالة مثل التبريد بالرش لتحسين تأثير التبريد؛
4) تقليل التأثير على النصل.
(9) تم تثبيت الأداة بشكل غير صحيح، مثل: تم تثبيت أداة القطع على مستوى مرتفع جدًا أو منخفض جدًا؛ قاطعة الطحن النهائية تستخدم طحن التسلق غير المتماثل، إلخ.
الإجراء المضاد: أعد تثبيت الأداة.
(10) صلابة نظام المعالجة ضعيفة للغاية، مما يسبب اهتزاز القطع المفرط.
التدابير المضادة:
1) زيادة الدعم المساعد لقطعة العمل وتحسين صلابة لقط قطعة العمل؛
2) تقليل طول الأداة المتراكمة؛
3) تقليل زاوية إزالة الأداة بشكل مناسب؛
4) استخدم تدابير أخرى لامتصاص الاهتزاز.
(11) عملية الإهمال، مثل: عندما تقطع الأداة منتصف قطعة العمل، تتحرك الأداة بشكل حاد للغاية؛ تتوقف الأداة قبل سحب الأداة.
التدابير المضادة: انتبه إلى طريقة التشغيل.
06
الأسباب والخصائص ومقاييس التحكم في الحافة المبنية
(1) أسباب التكوين
في الجزء القريب من حافة القطع، في منطقة التلامس بين الأداة والرقاقة، بسبب الضغط الهبوطي الكبير، يتم دمج المعدن الأساسي للرقاقة في القمم والوديان غير المستوية مجهريًا على سطح أشعل النار، مما يشكل طبقة حقيقية اتصال المعدن بالمعادن دون وجود فجوات والتسبب في الترابط. ، يسمى هذا الجزء من منطقة الاتصال بين السكين والرقاقة منطقة الترابط. في منطقة الربط، سيتم تجميع طبقة رقيقة من المواد المعدنية على الطبقة السفلية للرقاقة على وجه أشعل النار. لقد تعرضت المادة المعدنية لهذا الجزء من الشريحة لتشوه شديد وتم تقويتها تحت درجات حرارة القطع المناسبة. مع استمرار الرقائق في التدفق، في إطار إجراء القطع اللاحق، ستنزلق هذه الطبقة من المواد الراكدة بالنسبة للطبقة العليا من الرقائق وتنفصل، لتصبح أساس الحافة المبنية. بعد ذلك، ستتشكل فوقها طبقة ثانية من مواد القطع المتراكمة، وستشكل هذه الطبقة من التراكم المستمر حافة مبنية.
(2) الخصائص والتأثير على معالجة القطع
1) الصلابة هي 1.5~2.0 مرة أعلى من مادة الشغل. يمكن أن يحل محل وجه أشعل النار للقطع. لديها وظيفة حماية حافة القطع وتقليل تآكل وجه الخليع. ومع ذلك، عندما تسقط الحافة المبنية، فإن الحطام الذي يتدفق عبر منطقة التلامس بين الأداة وقطعة الشغل سوف يتسبب في تآكل جانب الأداة؛
2) بعد تشكيل الحافة المبنية، تزداد زاوية مشط العمل للأداة بشكل ملحوظ، مما يلعب دورًا إيجابيًا في تقليل تشوه الرقاقة وقوة القطع؛
3) نظرًا لأن الحافة المبنية تبرز خارج حافة القطع، فإن عمق القطع الفعلي يزيد ويؤثر على دقة أبعاد قطعة العمل؛
4) سوف تسبب الحافة المبنية "أخاديد" على سطح قطعة العمل وتؤثر على خشونة سطح قطعة العمل.
5) سوف تلتصق أجزاء الحافة المبنية أو تندمج في سطح قطعة العمل لتشكل بقعًا صلبة، مما يؤثر على جودة السطح المُشكل آليًا لقطعة العمل.
يمكن أن نرى من التحليل أعلاه أن الحافة المبنية تضر بمعالجة القطع، وخاصة التشطيب.
(3) تدابير الرقابة
يمكن تجنب توليد الحافة المبنية من خلال عدم ربط أو تشويه المادة الأساسية للرقاقة بسطح أشعل النار. ولذلك، يمكن اتخاذ التدابير التالية.
1) تقليل خشونة سطح الخليع.
2) زيادة زاوية أشعل النار للأداة؛
3) تقليل سمك القطع.
4) استخدم قطعًا منخفض السرعة أو قطعًا عالي السرعة لتجنب سرعات القطع التي تشكل الحافة المبنية بسهولة؛
5) المعالجة الحرارية المناسبة لمادة الشغل لزيادة صلابتها وتقليل اللدونة.
6) استخدام سوائل القطع ذات الخصائص الجيدة المضادة للالتصاق (مثل سوائل القطع ذات الضغط الشديد والتي تحتوي على الكبريت والكلور).
