工具の折損、摩耗、チッピングの原因と解決策

T ツール 壊れた

ツール破損のパフォーマンス

1) 刃先が少し欠けた

被削材の組織、硬度、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い場合、加工システムの剛性が不足して振動が発生する場合、切削が中断されて研削品質が悪い場合刃先が欠けやすい。つまり、小さななだれ、切り傷、またははがれがブレード領域に現れます。これが発生した後、ツールは切削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、刃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

このタイプの損傷は、多くの場合、刃先のチッピングを引き起こす条件よりも厳しい切削条件で発生したり、チッピングがさらに進行したりします。崩壊のサイズと範囲は、マイクロ崩壊よりも大きいため、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。ナイフの折れた先端は、しばしばチップ ドロップと呼ばれます。

3) 壊れたブレードまたはツール

切削条件が極端に悪い場合、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、不注意などの要因で刃物に残留応力が生じた場合刃や工具が破損する恐れがあります。この種の損傷が発生すると、ツールは使用できなくなり、スクラップになります。

4) 刃の表面が剥がれる

超硬合金、セラミックス、PCBN など、TiC 含有量の多い脆い材料の場合、表面構造の欠陥や潜在的な亀裂、または溶接や研磨により、表面に残留応力が生じます。ツールの表面が十分に安定していないか、ツールの表面に交互の接触応力がかかると、簡単に剥がれます。すくい面にスポーリング、逃げ面に刃こぼれ、剥離物がフレーク状、剥離面積が大きい。コーティングツールが剥がれやすくなります。刃がわずかに剥がれた後も機能し続けますが、剥がれが激しいと切断能力が失われます。

5) 切削部の塑性変形

鋼・ハイス鋼は低強度・低硬度のため、切削部に塑性変形が生じる場合があります。超硬合金が高温下で 3 方向の圧縮応力を受けると、表面に塑性流動が発生し、刃先や工具の先端が塑性変形して崩壊することさえあります。一般に、切削量が多く硬い材料を加工した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は加速されるか、すぐに壊れます。 PCD、PCBNは基本的に塑性変形しません。

6) ブレードの高温割れ

工具に機械的負荷と熱的負荷が交互に加わると、切削部の表面には熱膨張と収縮の繰り返しによる交互の熱応力が必然的に発生し、刃に疲労や亀裂が生じます。例えば、超硬フライスカッターで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、表面温度と内部温度の不一致により熱応力も発生します。また、工具の素材には必然的に欠陥がありますので、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ことがあり、亀裂の急速な成長によりブレードが破損したり、ブレード面がひどく剥がれたりすることがあります.

工具の破損を防ぐ方法

1) 加工する材料や部品の特性に応じて、工具材料の種類やグレードを合理的に選択します。ある程度の硬度と耐摩耗性を前提として、工具材料には必要な靭性が保証されている必要があります。

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、刃先と先端の強度を確保します。刃先のネガ面取りを研削することは、工具のつぶれを防止する有効な手段です。

3) 溶接と研磨の品質を確保し、不適切な溶接と研磨によるさまざまな欠陥を回避します。主要な工程で使用される切削工具は、表面品質を改善し、亀裂をチェックするために研磨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てください。

5) 可能な限り、プロセス システムの剛性を高め、振動を減らすようにしてください。

6) 正しい操作方法を取り、ツールが耐えられないようにするか、突然の負荷をできるだけ少なくするようにしてください。

工具の摩耗

摩耗の原因は次のように分類できます:

1) 摩耗

多くの場合、加工された材料には非常に硬度の高い小さな粒子があり、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。すべての面に摩耗があり、すくい面が最も目立ちます。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、摩耗が深刻になります。

2) 冷間溶接摩耗

切断時には、ワーク、切断面、および表裏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発生し、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、通常、切削速度が中程度の場合により深刻になります。実験によると、脆性金属は耐冷間圧着性においてプラスチック金属よりも強いです。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グループ元素は、鉄との冷間溶接の傾向が低くなります。ハイス鋼と超硬合金の冷間溶接は、低速切削ではより深刻です。

3) 拡散摩耗

高温での切断とワークピースと工具の接触の過程で、両者の化学元素が固体状態で互いに拡散し、工具の組成と構造が変化し、工具の表面が壊れやすくなります。ツールの摩耗が増加します。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継続的な拡散を常に維持します。

4) 酸化摩耗

温度が上昇すると、工具の表面が酸化されて軟らかい酸化物が生成され、切りくずの摩擦によって形成される摩耗は酸化摩耗と呼ばれます。たとえば、700℃〜800℃では、空気中の酸素が超硬合金のコバルト、カーバイド、およびチタンカーバイドと酸化して、より柔らかい酸化物を形成します。 1000℃で、PCBN は水蒸気と化学的に反応します。

着用の形態に応じて、次のように分類できます。

1) レーキ フェイス ダメージ

プラスチック材料を高速で切削する場合、切削力に近いすくい面の部分が切りくずの作用でへこんだ三日月形に摩耗するため、クレーター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断が容易になります。しかし、三日月状の空洞がさらに大きくなると、刃先の強度が大幅に低下し、最終的には刃先がつぶれて破損する可能性があります。場合。脆い材料を切断する場合、または切断速度が遅く、切断厚が薄いプラスチック材料を切断する場合、通常、クレータ摩耗は発生しません。

2) ツールチップの摩耗

工具ノーズ摩耗は、先端円弧の逃げ面と隣接する二次逃げ面の摩耗であり、工具の逃げ面の摩耗の継続です。放熱条件が悪く、応力が集中するため、摩耗速度は逃げ面よりも速くなります。時々、送りと等しい距離の一連の小さな溝が二次フランクに形成されます。これは溝摩耗と呼ばれます。主に加工面の硬化層や切削線が原因です。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、ワークピース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

切削厚の大きいプラスチック材を切削する場合、構成刃先の存在により工具の逃げ面が被削材に当たらない場合があります。また、通常は逃げ面が被削材と接触し、逃げ面に逃げ角0の摩耗帯が形成されます。一般に、切れ刃の作業長さの中央では、逃げ面の摩耗は比較的均一であるため、逃げ面の摩耗度は、切れ刃の逃げ面摩耗ゾーンの幅 VB によって測定できます。さまざまな種類の工具は、さまざまな切削条件でほぼすべての工具に逃げ面摩耗があるため、特に脆性材料を切削する場合や、切削厚が小さいプラスチック材料を切削する場合、工具の摩耗は主に逃げ面摩耗であり、摩耗領域幅 VB の測定値は比較的そのため、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、工具先端の円弧の摩耗に影響を与え、加工精度と加工面の品質に影響を与えます。

工具チッピング

原因と 解決策 工具チッピングについて

1) 刃の厚さが薄すぎる、粗加工用に硬すぎて脆い等級が選択されているなど、刃の等級と仕様が不適切に選択されている。

解決策:ブレードの厚さを増やすか、ブレードを垂直に取り付け、曲げ強度と靭性の高いグレードを選択します。

2) ツール形状パラメーターの不適切な選択 (前後の角度が大きすぎるなど)。

解決策:このツールは、次の側面から再設計できます。

①前後の角度を適度に小さくする

②ブレードの傾斜角を負に大きくする。

③切込み角を小さくする

④ ネガ面取りを大きくするか、刃先円弧を大きくしてください。

⑤ 移行刃先を研ぎ、刃先を強化する。

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。

ソリューション:

①三方が閉じたブレードスロット構造は避ける。

②はんだを正しく選択する。

③オキシアセチレン炎による溶接加熱は避け、溶接後は保温して内部応力をなくす。

④ 機械的なクランプ構造を可能な限り採用する。

4) 不適切な研ぎ方は、研削応力と研削クラックを引き起こします。 PCBN フライスを研いだ後、歯の振動が大きすぎて、個々の歯に過負荷がかかり、ナイフがヒットする原因になります。

ソリューション:

①断続研削またはダイヤモンドホイール研削を使用してください。

②柔らかい砥石を選び、頻繁に目立てをして砥石の切れ味を保つ。

③研ぎ品質に気を配り、カッターの歯の振動を徹底管理。

5) 切削量の選択がおかしい。量が多すぎると、機械が蒸れます。間欠切削の場合、切削速度が速すぎ、送り速度が速すぎ、ブランクマージンが不均一で、切削深さが小さすぎます。高マンガン鋼の切削 加工硬化傾向の高い材料の場合、送り速度が小さすぎる、など

対策：切削量を再選択してください。

6) 機械的クランプ ツールのスロットの凹凸のある底面や過度に伸びたブレードなどの構造上の理由。

ソリューション:

① 刃溝の底面を整えます。

②切削液ノズルの位置を合理的に配置する。

③硬化シャンクにより、ブレードの下に硬質合金ガスケットが追加されます。

7) 過度の工具摩耗。

解決策:時間内に工具または刃先を交換してください。

8) 切削液の流れが不十分であるか、充填方法が正しくないため、ブレードが熱くなり、ひび割れが発生します。

ソリューション:

① 切削液の流量を増やします。

②切削液ノズルの位置を合理的に配置する。

③スプレー冷却などの効果的な冷却方法で冷却効果を高めます。

④刃への衝撃を軽減するために*カットを使用してください。

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。正面フライスカッターは、非対称ダウンミーリングなどを使用します。

対策:ツールを再インストールしてください。

10) プロセス システムの剛性が低すぎて、過度の切削振動が発生します。

ソリューション:

① ワークの補助支持を増やし、ワーククランプの剛性を向上させます。

②工具の突出し量を減らす

③ 工具の逃げ角を適切に小さくする。

④その他の防振対策を行う。

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。ツールはリトラクトされておらず、すぐに停止します。

対策：操作方法に注意してください。