Износ режущего инструмента при ЧПУ-обработке: виды, причины и эффективные решения

Широкое распространение ЧПУ-оборудования способствовало развитию резательной технологии. Мы наблюдаем рост эффективности, улучшение качества продукции и возможность изготовления практически любых изделий с высокой точностью.

С появлением сверх termoстойких сплавов и композиционных материалов требования к качеству режущих инструментов становятся всё более строгими. Износ инструмента — самая распространенная проблема. После длительной работы могут возникать неисправности. Фактически, каждый режущий инструмент испытывает износ в течение своего служебного срока.

Хотя это нормально, чрезмерный износ вреден для продукции и оборудования. Неравномерность, вызванная износом, может негативно затрагивать заготовку и повреждать основное оборудование. Износ инструмента также может приводить к отказам, что ведет к серьезным повреждениям, переработке и браку деталей.

Поэтому крайне важно своевременно выявлять такие аномалии и устранять их в реальном времени, чтобы обеспечить оптимальную производительность фрезеров. Основываясь на нашем опыте, ниже представлен обзор различных типов износа инструмента и способы их идентификации и минимизации. Надеемся, это поможет вам лучше управлять износом инструментов!

Факторы износа ЧПУ-инструментов

Что такое износ инструмента? Это постепенный выход инструмента из строя в результате регулярной работы. Существует множество факторов, вызывающих быстрый износ режущих инструментов.

1) Механический износ

Обработка твердых или труднобрабатываемых материалов легко приводит к быстрому износу режущих инструментов. Большинство труднобрабатываемых материалов характеризуются низкой теплопроводностью, что приводит к снижению прочности связи связующего компонента инструментального материала при высоких температурах и ускоряет износ.

2) Тепло при резании

При обработке материалов с высокой твердостью и вязкостью температура режущего ребра очень высока, и износ инструмента аналогичен износу при обработке труднобрабатываемых материалов. Особенно при обработке материалов, дающих короткие стружки, ямковидный износ بالقرب режущего ребра быстро выводит инструмент из строя.

3) Химический износ

При резании компоненты труднобрабатываемого материала и некоторые компоненты инструментального материала вступают в реакцию при высоких температурах, выделяются, отслаиваются или образуют новые соединения, ускоряя износ инструмента, например, сколы.

Виды износа инструмента и способы их предотвращения

Ниже приведены распространенные типы износа инструментов при ЧПУ-резании.

1. Абразивный износ

Зона износа — это режим равномерного износа режущего ребра инструмента, вызванный механическим износом заготовки. Это затупляет режущее ребро и даже меняет размеры. Если при высокой скорости возникает сильное термическое напряжение, это может даже изменить размер режущего ребра, особенно если не используется соответствующее покрытие инструмента. Режущее ребро получает больше повреждений, поэтому покрытие инструмента необходимо для продления его срока службы.

Как избежать

Если зона износа становится слишком большой или инструмент выходит из строя преждевременно, снижение скорости резания и оптимизация расхода СОЖ помогут. Фрезерные траектории высокой эффективности (HEM) помогают снизить износ за счет распределения работы инструмента по всей длине режущего ребра. Это предотвращает локальный износ и продлевает срок службы за счет использования всей доступной длины режущего ребра.

2. Сколы

Сколы возникают по множеству причин: чрезмерные удары, термические трещины или износ в процессе работы. Представьте это как серию сколов или отслаивающихся частиц на режущем инструменте. Если не устранить вовремя, этот износ обычно приводит к плохому качеству поверхности и может привести к серьезному поломке инструмента.

Как избежать

Сколы обычно вызваны чрезмерными нагрузками и ударными нагрузками в процессе работы, но также могут быть вызваны термическими трещинами (другой тип износа инструмента). Есть несколько шагов для проверки наличия сколов на режущем инструменте. Во-первых, нужно убедиться, что ЧПУ-фрезерный станок не вибрирует и не трещит. Затем соответственно скорректируйте скорость и подачу, увеличьте скорость и уменьшите подачу.

3. Термические трещины

Термические трещины возникают из-за колебаний температуры при фрезеровании. Они проявляются как серия трещин на поверхности инструмента, перпендикулярных режущему ребру. Скорость образования трещин медленная, но они могут привести к сколам и преждевременному выходу инструмента из строя.

Как избежать

Термические трещины обычно выявляются по трещинам на инструменте, перпендикулярным режущему ребру. Один из лучших способов борьбы с термическими трещинами — нанесение соответствующего теплостойкого покрытия на фрезу. Аналогично износу, HEM-треки обеспечивают отличную защиту от термических трещин, так как эти траектории распределяют тепло по всей длине режущего ребра инструмента, снижая общую температуру и предотвращая сильные тепловые колебания.

4. Лом

Как следует из названия, лом — это внезапный облом инструмента во время работы станка. Лом — это полная потеря работоспособности инструмента из-за внезапного разрыва, обычно вызванного неправильными скоростью и подачей, некорректным покрытием или неправильной глубиной резания. Проблемы с державой инструмента или ослабление закрепления заготовки также могут вызвать лом, как и неравномерные свойства материала заготовки.

Как избежать

Корректировка скорости, подачи и глубины резания, а также проверка жесткости установки помогут снизить риск лома. Оптимизация использования СОЖ также помогает избежать горячих точек в материале, которые могут затупить режущее ребро и вызвать лом. HEM-траектория предотвращает лом за счет более равномерной нагрузки на инструмент. Снижает ударную нагрузку, тем самым уменьшая давление на инструмент, снижая вероятность повреждения и продлевая срок службы инструмента.

Заключение

Важно контролировать инструменты и держать их в хорошем рабочем состоянии, чтобы избежать простоя и сэкономить средства. Износ вызван как термическими, так и механическими силами. Его можно замедлить, используя соответствующие эксплуатационные параметры и HEM-траектории для распределения износа по всей длине режущего ребра. Хотя каждый инструмент в конечном счете испытывает определенную степень износа, если внимательно следить за скоростью, подачей и глубиной резания, его влияние может быть отложено. Необходимо предпринимать превентивные меры для устранения проблемы, чтобы не допустить полного выхода инструмента из строя.