マシニングセンターの場合、 切削工具 工具は消耗品です。加工工程で、工具は損傷、摩耗、欠けが生じます。これらの現象は避けられませんが、非科学的で不規則な操作や不適切なメンテナンスなど、制御可能な原因もあります。根本的な原因を見つけることによってのみ、問題をより適切に解決できます。
切削工具破損の症状
マイクロ Ｃヒップの Ｃウッティング えdge
ワークピースの材質構造、硬度、許容差が不均一な場合、すくい角が大きすぎて刃先強度が低下します。加工システムの剛性が不十分で振動が発生しない場合、または断続切削が行われ、研削品質が悪い場合、刃先は微小崩壊を起こしやすくなります。つまり、切削領域に小さな崩壊、隙間、または剥離が発生します。これが発生すると、ツールは切削能力の一部を失いますが、引き続き作業できます。切削を継続すると、刃先の損傷部分が急速に拡大し、より大きな損傷が発生する可能性があります。
欠けた Ｃウッティング えdgeまたは Tip
このタイプの損傷は、切削刃のマイクロチッピングよりも厳しい切削条件下で発生することが多く、マイクロチッピングがさらに進行したものです。チッピングのサイズと範囲はマイクロチッピングよりも大きく、工具の切削能力が完全に失われ、作業を停止する必要があります。工具先端のチッピングは、チップドロップと呼ばれることがよくあります。
壊れた Bラデまたは Ｃ言う
切削条件が極端に悪かったり、切削量が大きすぎたり、衝撃荷重があったり、刃物や工具の材質に微小な亀裂があったり、溶接や研磨により刃物に残留応力があったり、不注意な操作などの要因により、刃物や工具が破損することがあります。このような損傷が発生すると、工具は使用できなくなり、廃棄されます。
ブレード ス表面 ポうなり声を上げる
TiC含有量の高い超硬合金、セラミック、PCBNなどの非常に脆い材料の場合、表面構造に欠陥や潜在的な亀裂があったり、溶接や研削により表面に残留応力が存在したりします。切削プロセスが十分に安定していない場合、または工具表面が交互接触応力を受ける場合、表面剥離が発生しやすくなります。剥離は、ブレードの前面とブレードの後面で発生する可能性があります。剥離材料は薄片状で、剥離領域は広くなります。コーティングされた工具は剥離する可能性が高くなります。わずかに剥離した後、ブレードは引き続き機能しますが、ひどく剥離すると切削能力が失われます。
プラスチック だの変形 Ｃウッティング ポ美術
工具鋼や高速度鋼は強度と硬度が低いため、切削部で塑性変形を起こすことがあります。超硬合金が高温と三軸圧縮応力下で作動すると、表面に塑性流動も発生します。刃先や先端が塑性変形を起こし、崩壊を引き起こすこともあります。崩壊は一般的に切削量が大きく、硬い材料を加工するときに発生します。TiC 基超硬合金の弾性率は WC 基超硬合金の弾性率よりも小さいため、前者の塑性変形に対する抵抗力が加速され、またはすぐに破損します。PCD と PCBN は基本的に塑性変形を起こしません。
サーマル Ｃラッキングの B女性
工具が交互の機械的負荷と熱負荷を受けると、切削部の表面は熱膨張と熱収縮の繰り返しにより必然的に交互熱応力を生じ、刃の疲労や割れが避けられません。例えば、超硬フライスカッターが高速でフライス加工する場合、歯は常に周期的な衝撃と交互熱応力を受け、前面に櫛状の亀裂が発生します。一部の工具では明らかな交互負荷と交互応力がありませんが、表面と内層の温度が一定でないため、熱応力も発生します。また、工具材料には避けられない欠陥があるため、刃に亀裂が生じることもあります。亀裂が形成された後、工具は一定期間動作し続けることもあれば、亀裂が急速に拡大して刃が破損したり、刃の表面がひどく剥がれたりすることもあります。
工具摩耗の原因
研磨剤 わ耳
加工材料には非常に硬い微粒子が含まれていることが多く、工具の表面に溝を削り、これが研磨摩耗となります。研磨摩耗はあらゆる表面に存在し、前刃で最も顕著です。また、麻摩耗はあらゆる切削速度で発生する可能性があります。ただし、低速切削の場合は切削温度が低いため、他の原因による摩耗は明らかではないため、研磨摩耗が主な原因です。また、工具の硬度が低いほど、研磨麻摩耗は深刻になります。
寒い わエルディング わ耳
切削中、ワークピース、切削部、前後の切削刃の間には大きな圧力と強い摩擦が発生するため、冷間圧接が発生します。摩擦ペア間の相対運動により、冷間圧接部が破断し、一方に奪われ、冷間圧接摩耗が発生します。冷間圧接摩耗は、一般に中程度の切削速度でより深刻です。実験によると、脆性金属はプラスチック金属よりも冷間圧接抵抗が強いです。多相金属は一方向金属よりも小さいです。金属化合物は単一物質よりも冷間圧接傾向が低いです。化学周期表のB群元素と鉄の冷間圧接傾向は小さいです。高速度鋼と超硬合金は、低速で切削するとより深刻になります。
拡散 わ耳
高温切削およびワークピースと工具の接触中に、双方の化学元素が固体状態で相互に拡散し、工具の組成構造が変化します。工具表面が脆くなり、工具の摩耗が悪化します。拡散現象により、深さ勾配の高い物体から深さ勾配の低い物体への継続的な拡散が常に維持されます。
例えば、800℃では、超硬合金中のコバルトは急速に切りくずやワークピースに拡散し、WCはタングステンと炭素に分解して鋼に拡散します。 PCD工具が鋼や鉄の材料を切削する場合、切削温度が800℃を超えると、PCD中の炭素原子は大きな拡散強度でワークピースの表面に移動し、新しい合金を形成し、工具表面が黒鉛化します。 コバルトとタングステンはより深刻に拡散し、チタン、タンタル、ニオブは強力な抗拡散能力を持っています。 そのため、YT超硬合金は耐摩耗性に優れています。 セラミックスやPCBNを切削する場合、温度が1000℃〜1300℃と高い場合、拡散摩耗は顕著ではありません。 同じ材料であるため、ワークピース、切りくず、工具は、切削中に接触領域で熱起電力を生成します。 この熱起電力は、拡散を促進し、工具の摩耗を加速する効果があります。この熱起電力の作用による拡散摩耗を「熱起電力摩耗」と呼びます。
酸化 わ耳
温度が上昇すると、工具の表面が酸化されて柔らかい酸化物が生成され、それが切りくずによって擦れて酸化摩耗によって形成されます。例えば、700℃～800℃では、空気中の酸素が超硬合金中のコバルト、炭化物、チタン炭化物などと反応して柔らかい酸化物が形成されます。1000℃では、PCBNが水蒸気と化学反応を起こします。
インサートの摩耗形態
レーキ ふエース わ耳
プラスチック材料を高速で切断する場合、すくい面の部分が切削力に近いため、切りくずの作用で三日月形に摩耗するため、三日月摩耗とも呼ばれます。摩耗の初期段階では、工具のすくい角が増加し、切削条件が改善され、切りくずのカールや破砕につながります。しかし、三日月がさらに大きくなると、刃先の強度が大幅に弱まり、最終的には刃先が折れて損傷する可能性があります。脆い材料を切断する場合、またはプラスチック材料を低速で切断し、切断厚さを薄くする場合は、通常、三日月摩耗は発生しません。
道具 Tip わ耳
工具先端摩耗は、工具先端円弧の背面と隣接する二次背面の摩耗であり、工具の背面の摩耗の継続です。ここでの放熱条件が悪く、応力が集中するため、摩耗速度は背面よりも速くなります。二次背面に、送り量に等しい間隔の一連の小さな溝が形成されることがあり、これを溝摩耗と呼びます。これらは主に、加工面の硬化層と切削線によって引き起こされます。硬化傾向が強い難削材を切削する場合、溝摩耗が発生する可能性が最も高くなります。工具先端摩耗は、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。
側面 わ耳
切削厚みの大きいプラスチック材料を切削する場合、構成刃先の存在により、工具の逃げ面がワークに接触しないことがあります。また、逃げ面は通常ワークに接触し、逃げ面にバックアングル0の摩耗帯が形成されます。一般に、刃先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、この部分での刃先逃げ面摩耗帯の幅VBによって逃げ面の摩耗度を測定できます。
あらゆるタイプの工具は、異なる切削条件下では、ほとんどすべての側面摩耗を経験します。特に、脆性材料を切削する場合や、切削厚さが小さいプラスチック材料を切削する場合、工具の摩耗は主に側面摩耗であり、摩耗帯の幅 VB の測定は比較的簡単です。したがって、VB は通常、工具の摩耗度を示すために使用されます。VB が大きいほど、切削力と切削振動が大きくなります。また、工具先端の円弧部分の摩耗にも影響し、加工精度と加工面品質に影響します。
ツールの破損を防ぐ方法
- 加工する材料や部品の特性に応じて、工具材料の種類とグレードを合理的に選択する必要があり、一定の硬度と耐摩耗性があることを前提として、工具材料は必要な靭性を備えていなければなりません。
- 工具形状パラメータを適切に選択します。前後角度、主偏向角、副偏向角、刃先傾斜角などの角度を調整して、刃先と刃先が良好な強度を持つようにします。刃先に負の面取りを研磨することは、欠けを防ぐ効果的な手段です。
- 溶接と研磨の品質を確保し、溶接と研磨の不良によって引き起こされるさまざまな欠陥を回避します。主要なプロセスで使用されるツールは、表面品質を向上させ、亀裂がないか確認するために研磨する必要があります。
- 切削量を適切に選択し、過度の切削力と高い切削温度を避けて工具の損傷を防ぎます。
- プロセス システムの剛性が十分であることを確認し、振動を可能な限り低減します。
- 正しい操作方法を採用して、ツールが突然の負荷に耐えられないか、または耐えられなくなるようにしてください。
工具欠けの原因と対策
1. 原因：刃の銘柄や仕様の選択が不適切。例えば、刃の厚さが薄すぎたり、荒加工時に硬すぎて脆い銘柄を選んだりします。
対策：ブレードの厚さを増やすか、ブレードを垂直に設置し、曲げ強度と靭性が高いブランドを選択します。
2.原因: ツールジオメトリパラメータの選択が不適切です（前部角度と後部角度が大きすぎるなど）。
- 対策: ツールは以下の側面から再設計できます。
- 前後の角度を適度に小さくします。
- より大きな負のエッジ傾斜角度を使用します。
- 主偏向角を小さくします。
- より大きなネガティブ面取りまたはエッジ円弧を使用します。
- 遷移刃先を研磨して工具先端を強化します。
3. 原因: インサートの溶接プロセスが正しくないため、溶接応力が過剰になったり、溶接割れが発生したりします。
対策:
- 3 辺が閉じられたブレード スロット構造の使用は避けてください。
- 正しいはんだを選択してください。
- 溶接加熱に酸素アセチレン炎の使用は避け、溶接後は内部応力を除去するために保温してください。
- 可能な限り機械的なクランプ構造を使用してください。
4.原因: 不適切な研削方法は、研削応力と研削亀裂を引き起こします。研削後の PCBN フライスカッターの歯の振動が大きすぎるため、個々の歯に過負荷がかかり、カッターが破損する原因にもなります。
対策:
- 断続研削またはダイヤモンド砥石による研削を行ってください。
- より柔らかい研削砥石を選択し、頻繁に研磨して鋭い状態を保ちます。
- 研削品質に注意し、フライス刃の振動を厳密に制御します。
5.原因：切削パラメータの選択が不合理です。例えば、量が多すぎると、工作機械が動かなくなります。断続切削の場合、切削速度が速すぎる、送り速度が大きすぎる、ブランク許容量が不均一、切削深さが小さすぎる。高マンガン鋼などの加工硬化傾向の高い材料を切削する場合、送り速度が小さすぎるなど。
対策: 切断パラメータを再選択してください。
6.機械式クランプ工具の工具溝の底面が不均一であったり、刃が過度に伸びているなどの構造上の理由。
対策:
- ツール溝の底面を固定します。
- 切削液ノズルの位置を適正に調整します。
- 硬化ツール バーは、ブレードの下に超硬質ガスケットを追加します。
7.原因: 工具の過度の摩耗。
対策: 早めに工具を交換するか、刃先を交換してください。
8.原因: 切削液の流量が不十分であったり、充填方法が不適切であったりすると、刃が急激に熱くなり、割れることがあります。
対策:
- 切削液の流量を増やします。
- 切削液ノズルの位置を適正に調整します。
- 冷却効果を高めるために、スプレー冷却などの効果的な冷却方法を使用してください。
- 刃への衝撃を軽減するために切断を使用します。
9.原因: 不適切な工具の取り付け。例えば、切断旋削工具が高すぎるか低すぎる位置に取り付けられている。 エンドミル 非対称ダウンミリング等を採用。
対策: ツールを再インストールします。
10.原因: 加工システムの剛性が低すぎるため、切削振動が過剰になります。
対策：
- ワークピースの補助サポートを増やし、ワークピースのクランプ剛性を向上させます。
- ツールのオーバーハング長さを短くします。
- ツールの背面角度を適切に減らします。
- その他の振動除去対策を実施してください。
11.原因: 不注意な操作。例えば、工具がワークの中央から切り込む場合、動作が激しすぎます。工具を引っ込める前に機械を停止してください。
対策：操作方法に注意してください。
ビルドアップエッジの原因、特徴、制御対策
原因 ふ形式
刃先に近い部分、工具とチップの接触領域では、大きな下向きの圧力により、チップ底層の金属が前刃の微細な凹凸の山と谷に埋め込まれ、隙間のない実際の金属対金属接触を形成し、結合を引き起こします。工具とチップの接触領域のこの部分を結合領域と呼びます。結合領域では、チップ底層の前刃に金属材料の薄い層が蓄積されます。チップのこの部分の金属材料は、激しい変形を受け、適切な切削温度で強化されています。チップが流出し続けると、後続の切削流の圧力を受けて、この蓄積された材料の層はチップの上層に対してスライドして離れ、構成刃先の基礎になります。その後、その上に2番目の蓄積された切削材料層が形成され、この連続した蓄積が構成刃先を形成します。
特徴と 私影響を与える Ｃウッティング
- 硬度はワークピースの材質の1.5〜2.0倍高く、切削のすくい面の代わりに使用でき、刃先を保護し、すくい面の摩耗を軽減する効果があります。ただし、構成刃先が脱落すると、工具とワークピースの接触領域を流れる破片が工具背面の摩耗を引き起こします。
- 構成刃先が形成されると、工具の作業すくい角が大幅に増加し、切りくずの変形を減らし、切削力を低減する上でプラスの役割を果たします。
- 構成刃先が刃先より突出するため、実際の切削深さが増加し、ワークピースの寸法精度に影響します。
- 構成刃先はワークピース表面に「耕作」現象を引き起こし、ワークピースの表面粗さに影響を与えます。
- 構成刃先の破片はワークピースの表面に付着したり埋め込まれたりして硬い部分を形成し、ワークピースの加工面の品質に影響を与えます。
上記の分析から、構成刃先は、特に仕上げ加工においては、切削に適していないことがわかります。
コントロール ま対策
ブロック刃の形成は、チップの下地材料が前刃と結合したり変形したり強化されたりしないようにすることで回避できます。そのためには、次の対策を講じることができます。
- 前刃の粗さを軽減します。
- ツールのすくい角を大きくします。
- 切断厚さを減らします。
- 構成刃先が形成されやすい切削速度を避けるため、低速切削または高速切削を使用してください。
- ワークピース材料に適切な熱処理を施して硬度を高め、可塑性を低減します。
- 耐接着性に優れた切削液（硫黄、塩素を含む極圧切削液など）を使用してください。
