Износ инструмента

Постепенный выход из строя режущих инструментов из-за регулярного использования.

В механической обработке износ инструмента — это постепенный выход из строя режущего инструмента из-за регулярной эксплуатации. Затронутые инструменты включают инструменты с наконечниками , насадки для инструментов и сверла , используемые со станками .

К видам износа относятся:

• боковой износ, при котором часть инструмента, контактирующая с готовой деталью, разрушается. Может быть описан с помощью уравнения ожидаемого срока службы инструмента.
• кратерный износ , при котором контакт со стружкой разрушает переднюю поверхность. Это вполне нормально для износа инструмента и не ухудшает возможности использования инструмента до тех пор, пока он не станет достаточно серьезным, чтобы вызвать выход из строя режущей кромки. Может быть вызвано слишком низкой скоростью шпинделя или слишком высокой скоростью подачи. При ортогональном резании это обычно происходит там, где температура инструмента самая высокая. Кратерный износ происходит примерно на высоте, равной глубине резания материала. Глубина кратера ( t ₀ ) = глубина резания
• Износ надреза , который происходит как на передней, так и на боковой поверхности пластины по глубине линии реза, вызывает локальное повреждение пластины, главным образом, из-за приваривания стружки под давлением. Чипсы буквально привариваются к вставке.

• нарост, при котором обрабатываемый материал накапливается на режущей кромке. Некоторые материалы (особенно алюминий и медь ) имеют тенденцию прижигаться к режущей кромке инструмента. Чаще всего это происходит на более мягких металлах с более низкой температурой плавления. Этого можно избежать, увеличив скорость резания и используя смазку. При сверлении его можно заметить в виде чередующихся темных и блестящих колец.
• Застекление происходит на шлифовальных кругах и возникает, когда подвергающийся воздействию абразив затупляется. Это заметно по блеску во время движения колеса.
• Износ кромки в сверлах означает износ внешней кромки сверла вокруг режущей поверхности, вызванный чрезмерной скоростью резания. Он распространяется вниз по канавкам сверла и требует удаления большого объема материала со сверла, прежде чем его можно будет исправить.

• Скругление кромки . Скругление кромки означает увеличение радиуса режущей кромки инструмента за счет удаления материала. Закругление кромок сочетает в себе вклад износа как с задней, так и с передней поверхности. Скругление кромок чаще всего встречается при обработке композитов, например, пластиков, армированных углеродным волокном (CFRP), гибридных композитов, пакетов металл-углепластик, таких как пакет углепластик-титан. Скругление кромок указано как для режущего инструмента с твердым керамическим покрытием, так и для режущего инструмента без покрытия. ^{[1] [2]}

Кратерный износ

Последствия износа инструмента

Некоторые общие последствия износа инструмента включают в себя:

• увеличенные силы резания
• повышенная температура резания
• плохая обработка поверхности
• снижение точности готовой детали
• Может привести к поломке инструмента
• Вызывает изменение геометрии инструмента

Снижения износа инструмента можно добиться за счет использования смазочных и охлаждающих жидкостей во время обработки. Они уменьшают трение и температуру, тем самым уменьшая износ инструмента.

Более общая форма уравнения:

${\displaystyle V_{c}T^{n}\times D^{x}S^{y}=C}$

где

• ${\displaystyle V_{c}}$= скорость резания
• T = срок службы инструмента
• D = глубина резания
• S = скорость подачи
• x и y определяются экспериментально
• n и C — константы, найденные экспериментальным путем или по опубликованным данным; это свойства инструментального материала, заготовки и скорости подачи.

Температурные соображения

Градиент температуры инструмента, заготовки и стружки при ортогональном резании. Как легко видеть, тепло отводится от заготовки и инструмента к стружке. Кратерный износ происходит в зоне инструмента под углом 720 градусов.

В зонах высоких температур происходит кратерный износ. Самая высокая температура инструмента может превышать 700 °C и возникает на передней поверхности, тогда как самая низкая температура может составлять 500 °C или ниже в зависимости от инструмента...

Энергетические соображения

Энергия поступает в виде тепла от трения инструмента . Разумно предположить, что 80% энергии при резании уходит в стружку. Если бы не это, заготовка и инструмент были бы гораздо более горячими, чем испытывают. Инструмент и заготовка несут примерно по 10% энергии каждый. Процент энергии, уносимой стружкой, увеличивается по мере увеличения скорости резания. Это несколько компенсирует износ инструмента из-за увеличения скорости резания. Фактически, если бы не энергия, отнимаемая стружкой, увеличивающаяся по мере увеличения скорости резания; инструмент будет изнашиваться быстрее, чем обнаружено.

Многокритерий обработки

Малакути и Девипрасад (1989) предложили многокритериальную задачу резки металла, в которой критериями могут быть стоимость детали, время производства детали и качество поверхности. Кроме того, Малакути и др. (1990) предложили метод ранжирования материалов по обрабатываемости. Малакути (2013) представляет всестороннюю дискуссию о сроке службы инструмента и его многокритериальной проблеме. В качестве примера целей можно привести минимизацию общих затрат (которые можно измерить общей стоимостью замены всех инструментов в течение производственного периода), максимизацию производительности ( которая может быть измерена общим количеством деталей, произведенных за период) и максимизацию производительности. качества резки.

Смотрите также

• сверлильный станок
• хонингование
• резка

Рекомендации

1. . Свон и др. (7 сентября 2018 г.). «Износ инструментов с усовершенствованным покрытием при сверлении углепластика». КАК Я. Дж. Мануф. наук. англ. ноябрь 2018 г.; 140(11): 111018. https://doi.org/10.1115/1.4040916.
2. Нгуен, Динь и др. «Износ инструментов со сверхтвердым керамическим покрытием при сверлении пакетов углепластика/титан». Материалы 14-й Международной конференции по производственной науке и технике ASME 2019. Том 2: Процессы; Материалы. Эри, Пенсильвания, США. 10–14 июня 2019 г. V002T03A089. КАК Я. https://doi.org/10.1115/MSEC2019-2843

• Малакути, Б; Девипрасад, Дж (1989). «Интерактивный многокритериальный подход к выбору параметров при резке металла». Исследование операций 37 (5): 805-818.
• С. Калпакджян и С.Р. Шмидт. Производственная инженерия и технология . 2000, Прентис-Холл, Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси.
• С. Калпакджян и С.Р. Шмидт. Процессы производства инженерных материалов . 2002, Прентис-Холл, Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси.
• К. Кадиргама и др. 2011, «Срок службы инструмента и механизм износа» «http://umpir.ump.edu.my/2230/».
• Малакути, Б. (2013). Операции и производственные системы с множеством целей. Джон Уайли и сыновья
• Малакути Б., Ван Дж. и Тандлер ЕС (1990). «Ускоренный подход на основе датчиков для оценки обрабатываемости и срока службы инструмента по нескольким параметрам». Международный журнал производственных исследований, 28 (12), 2373-2392.

Внешние ссылки

• Прогнозирование и проверка износа инструмента при ортогональном резании
• Образовательный сайт производственного процесса
• Информационная страница об износе инструмента Gundrilling
• Исследование износа инструмента и шероховатости поверхности при обработке гомогенизированного композита с алюминиевой матрицей, армированного SiC-p