Износ инструмента

Постепенный выход из строя режущих инструментов из-за регулярного использования

В обработке резанием называется постепенный выход из строя режущих инструментов из-за регулярной эксплуатации. К инструментам, подверженным износу, относятся наконечники , резцы и сверла , используемые на станках .

Типы износа включают в себя:

• износ по задней поверхности , 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 довольно нормально для износа инструмента и не ухудшает серьезно использование инструмента, пока не станет достаточно серьезным, чтобы вызвать поломку режущей кромки. Может быть вызвано слишком низкой скоростью шпинделя или слишком высокой скоростью подачи. При ортогональной резке это обычно происходит там, где температура инструмента самая высокая. кратерный износ происходит примерно на высоте, равной глубине резания материала. Глубина кратерного износа ( t ₀ ) = глубина резания
• Износ в виде прорези, который происходит как на передней, так и на боковой поверхности пластины вдоль глубины линии реза, вызывая локальные повреждения, в первую очередь из-за сварки стружки под давлением. Стружка буквально приваривается к пластине.

• нарост на режущей кромке , при котором обрабатываемый материал нарастает на режущей кромке. Некоторые материалы (особенно алюминий и медь ) имеют тенденцию к отжигу на 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 это можно заметить как чередующиеся темные и блестящие кольца.
• Остекление происходит на шлифовальных кругах и происходит, когда открытый абразив становится тупым. Это заметно как блеск во время движения круга.
• Износ кромки , в дрелях, относится к износу внешней кромки сверла вокруг режущей поверхности, вызванному чрезмерной скоростью резания. Он распространяется вниз по канавкам сверла и требует удаления большого объема материала со сверла, прежде чем его можно будет исправить.

• Скругление кромок , Скругление кромок относится к увеличению радиуса режущей кромки инструмента из-за удаления материала. Скругление кромок сочетает в себе износ как боковой, так и передней поверхности. Скругление кромок чаще всего встречается при обработке композитных материалов, например, армированных углеродным волокном пластиков (CFRP), гибридных композитов, пакетов металл-CFRP, таких как пакет CFRP-Ti. Скругление кромок наблюдается как для режущего инструмента с твердым керамическим покрытием, так и для режущего инструмента без покрытия. ^{[1] [2]}

Износ кратера

Эффекты износа инструмента

Некоторые общие последствия износа инструмента включают в себя:

• увеличенные силы резания
• повышенные температуры резания
• плохая отделка поверхности
• снижение точности готовой детали
• Может привести к поломке инструмента
• Вызывает изменение геометрии инструмента

Снижение износа инструмента может быть достигнуто путем использования смазочных материалов 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 на основе опубликованных данных; они являются свойствами материала инструмента, заготовки и скорости подачи.

Температурные соображения

Температурный градиент инструмента, заготовки и стружки при ортогональной резке. Как легко увидеть, тепло отводится от заготовки и инструмента к стружке. Износ кратера происходит вокруг области 720 градусов инструмента.

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

Энергетические соображения

Энергия поступает в виде тепла от трения инструмента . Разумно предположить, что 80% энергии от резки уносится в стружку. Если бы не это, заготовка и инструмент были бы намного горячее, чем это происходит на самом деле. Инструмент и заготовка переносят примерно по 10% энергии. Процент энергии, уносимой в стружку, увеличивается с увеличением скорости резания. Это несколько компенсирует износ инструмента от увеличения скорости резания. Фактически, если бы не энергия, уносимая в стружку, увеличивающаяся с увеличением скорости резания; инструмент изнашивался бы быстрее, чем это обнаружено.

Многокритериальность операции обработки

Malakooti и Deviprasad (1989) представили многокритериальную задачу резки металла, где критериями могут быть стоимость детали, время производства детали и качество поверхности. Кроме того, Malakooti и др. (1990) предложили метод ранжирования материалов с точки зрения обрабатываемости. Malakooti (2013) представляет всестороннее обсуждение срока службы инструмента и ее многокритериальной проблемы. В качестве примера целями могут быть минимизация общей стоимости (которая может быть измерена общей стоимостью замены всех инструментов в течение периода производства), максимизация производительности (которая может быть измерена общим количеством деталей, произведенных за период) и максимизация качества резки.

Смотрите также

• сверлильный станок
• хонингование
• резка

Ссылки

1. . Свон и др. (7 сентября 2018 г.). «Износ инструментов с усовершенствованным покрытием при сверлении углепластика». ASME. J. Manuf. Sci. Eng. Ноябрь 2018 г.; 140(11): 111018. https://doi.org/10.1115/1.4040916
2. Нгуен, Дин и др. «Износ сверхтвердых керамических инструментов с покрытием при сверлении пакетов CFRP/Ti». Труды 14-й Международной конференции ASME 2019 по науке и технике в области производства. Том 2: Процессы; Материалы. Эри, Пенсильвания, США. 10–14 июня 2019 г. V002T03A089. ASME. https://doi.org/10.1115/MSEC2019-2843

• Малакути, Б.; Девипрасад, Дж. (1989). «Интерактивный многокритериальный подход к выбору параметров при резании металлов». Исследование операций 37 (5): 805-818.
• С. Калпакджян и С. Р. Шмидт. Производственная инженерия и технологии . 2000, Prentice Hall, Аппер Сэдл Ривер, Нью-Джерси.
• С. Калпакджян и С. Р. Шмидт. Производственные процессы для конструкционных материалов . 2002, Prentice Hall, Аппер Сэдл Ривер, Нью-Джерси.
• К. Кадиргама и др. 2011, «Срок службы инструмента и механизм износа» «http://umpir.ump.edu.my/2230/»
• Малакути, Б. (2013). Операционные и производственные системы с множественными целями. John Wiley & Sons
• Малакути, Б., Ванг, Дж. и Тандлер, Э.К. (1990). «Ускоренный подход на основе датчиков для многоатрибутивной оценки обрабатываемости и срока службы инструмента». Международный журнал исследований производства, 28(12), 2373-2392.

Внешние ссылки

• Прогнозирование и проверка износа инструмента при ортогональной резке
• Образовательный веб-сайт по производственному процессу
• Информационная страница об износе инструмента Gundrilling
• Исследование износа инструмента и шероховатости поверхности при обработке гомогенизированного композита на основе алюминиевой матрицы, армированного SiC-p