Zużycie ostrza - możliwe problemy i rozwiązania wg KENNAMETAL

Nasz adres:

Darmet sp. z o.o.
Zakład Obróbki Skrawaniem
ul. Komunalna 4c, 15-197 Białystok

Nasz e-mail:

handel@darmet.com.pl

Telefon:

+48 85 664 75 34

Wstęp

Usuwanie problemów powinno odbywać sie w sposób sekwencyjny, by zidentyfikować i rozwiązać problemy obróbcze. Problemy te mogą zostać uznane za wczesne usterki ostrza płytki, wplywające na wygląd części, hałas obrabiarki lub wibracje oraz za wpływające na wygląd freza. Pomyślne usunięcie problemów wymaga prawidłowego ich rozpoznania, a następnie podjęcia odpowiednich działań. Pięc kluczowych obszarów wymagających szczególnej uwagi:

1.Materiał narzędzia skrawającego (gatunek)

2.Frez / oprawka

3. Maszyna

4. Przedmiot obrabiany

5. Ustawienie / movowanie

W dziale tym zostaną omówione możliwe przyczyny problemów, a także zalecane czynności zaradcze dla każdego z tych pięciu obszarów. Należy pamiętać - jeśli jednocześnie podjęty zostanie więcej niż jeden krok, prawdziwa przyczyna problemu może nigdy nie zostać odkryta. Jednorazowo wykonywać tylko jedna czynność zaradczą.

Zużycie ostrza - możliwe problemy i rozwiązania

1.Wykruszanie: dla niewprawnego oka wygląda jak zwykłe zużycie powierzchni przyłożenia. Powierzchnia ostrego ostrza jest cienka i gładka, podczas gdy powierzchnia zniszczona przez wykruszanie jest chropowata i nierówna. Jeśli wykruszenie wykryte jesy zbyt późno, może być postrzegane jako głebokie wręby na powierzchni przyłożenia.

Wykruszanie moży być również powodowane ponownym "zabieraniem" wiórów. Dobrze ilustrującym to zjawisko przykładem może być operacja frezowania rowka przy rowku wiórowym, który nie pozwala na łagodny spły wióra. W takim przypadku zachodzi również zakleszczanie wiórów.

W większości przypadków problem ten rozwiąże zastosowanie bardziej wytrzymałego gatunku i/lub innego typu krawędzi np. z większą fazką, typu T-land lub kątem przystawienia 90?.

problem	przyczyna	rozwiązanie
wykruszanie	drgania	sprawdzić sztywność układu, byzapewnić właściwe mocowanie części, wymień zużyte prowadnice/łożyska, sprawdzić płytki z krawędzią fazowaną montażu frez
	przygotowanie ostrza	użyć płytki z krawędzią fazowaną
	gatunek	użyć bardziej wytrzymałego gatunku
	narost na ostrzu	zwiększyć prędkość skrawnia
	posuw	zredukować posuw na ostrze
	ponowne frezowanie wiórów	wybrać grometrię freza z podziłką umożliwiającą prawidłowy spływ wióra do usunięcia wiórów użyć podmuchów powietrza lub chłodziwa

2.Głębokie wręby na powierzchni przyłożenia: Charakteryzuje sie głębokimi wrębami na powierzchni przyłożenia w odległości od naroża równej głębokości skrawania. Powstawanie wrębu jest uzależnione głównie od jakości obrabianego materiału. Cechy materiałowe potęgujące powstawanie wrębów obejmują : chropowata powierzchnia elementu obrabianego, chropowatość stopów żaroodpornych, takich jak np. Inconel, utwardzona zewnętrzna warstwa w wyniku poprzedniej operacji skrawania bądź hartowany powierzchniowo materiał o twardości powyżej 55 HRC.

problem	przyczyna	rozwiązanie
głebokie wręby powierzchni przyłożenia	geometria freza	zmienić kąt przystawienia
	gatunek	zastosować gatunek o wiekszej odporności na ścieranie
	posuw	zredukować posuw na ostrze
	prędkość skrawania	zmniejszyć prędkość skrawania
	przygotowanie ostrza	zastosować płytki z fazowaną krawędzią skrawającą
	programowanie	zróżnicować głębokość skrawania materiałów chropowatych

3.Pęknięcie cieplne: Pęknięcia te przebiegają prostopadle do krawędzi skrawającej płytki, a wywołane są przez skrajne różnice temperatur podczas skrawania. Podczas jednego obrotu freza, płytka rozpoczyna skrawanie, a temperatura szybko rośnie, gdy płytka zagłębia się w materiale. Zmianę temperatury powoduje również różna grubość wióra. Po wysunięciu się płytki z materiału, a przed kolejnym zagłębieniem się, jest ona szybko schładzana powietrzem lub chłodziwem.

Różnice temperatur są przyczyną rozszerzania się materiału, które skutkuje pęknięciami cieplnymi. Dla niewprawnego oka, zaawansowane pęknięcia cieplne mogą wyglądać jak wykruszanie.

problem	przyczyna	rozwiązanie
pęknięcia cieplne	posuw i prędkość	obniżyć temperaturę na ostrzu poprzez zmniejszenie prędkości skrawania oraz w skrajnych przypadkach zmniejszyć posuw na ostrze
	chłodziwo	odłączenie chłodziwa
	gatunek	zastosować gatunek powlekany przeznaczony do frezowania z chłodziwem

4. Narost na powierzchni natarcia. Występuje, gdy warstwy obrabianego materiału tworzą narost na równej powierzchni płytki. Utwardzone kawałki materiału okresowo odpadają, pozostawiając nieregularne wyszczerbienie wzdłuż krawędzi skrawającej. Prowadzi to do zniszczenia zarówno obrabianej części, jak i płytki. W wyniku narostu na ostrzu zwiększają się także siły skrawające.

problem	przyczyna	rozwiązanie
narost na powierzchni natarcia	prędkość skrawania	zwiększyć prędkość skrawania
	posuw	zwiększyć posuw na ostrze
	chłodziwo	stosować mgłę bądź strumień chłodziwa, aby zapobiegać działaniu wióra na płytkę podczas obróbki stali nierdzewnej lub stopów aluminium
	gatunek	stosować płytki z powłoką PVD wyższe prędkości skrawania niektórych stopów nieżelaznych wymagają stosowania płytek z nakładkami diamentowymi
	przygotowanie ostrza	stosować płytki z ostrą krawędzią skrawającą, z dodatnim kątem natarcia i powłoką PVD lub płytki polerowane

5. Krater na powierzchni natarcia. Powstawanie zaokraglonych, regularnych zaglebień na powierzchni natarcia płytki . Zużycie kraterowe powstaje w dwojaki sposób:

1. Materiał przylegający do powierzchni natarcia płytki zostaje uwolniony, odprowadzając drobiny materiału płytki.

2. Wskutek spływu wióra wzrasta temperatura powierzchni natarcia płytki. Ostatecznie, wskutek wzrostu temperatury płytka staje się bardziej miękka za krawędzią tnącą, co pozwala na usuwanie maleńskich drobin płytki aż do uformowania się krateru.

Powstawanie krateru na powierzchni natarcia rzadko występuje w operacjach frezowania, lecz może pojawić się podczas obróbki niektórych gatunków stali i stopów żelaza.

Jeśli zużycie kraterowe jest znaczne, istenieje duże prawdopodobieństwo złamania ostrza skrawającego, co prowadzi do zniszczenia płytki.

problem	przczyna	rozwiązanie
zużycie kraterowe	gatunek	zastosować gatunek o większej odporności na ścieranie
	prędkość skrawania	zmniejszyć prędkość skrawania
	przygotowanie ostrza	zastosować mniejszą powierzchnię natarcia typu T-land lub zwiększyć posuw do właściwego zakresu dla tego typu powierzchni natarcia.

6. Starcie powierzchni przyłożenia. Równomierne zużycie powierzchni jest pożadanym rodzajem zużycia, ponieważ jest ono przewidywalne. Nadmierne zużycie powierzchni przyłożenia powoduje wzrost oporów skrawania oraz przyczynia się do większej chropowatości powierzchni. Gdy zużycie osiąga zakres niedopuszczalny badź staje się nieprzewidywalne, należy zbadać elementy kluczowe: prędkość skrawania, posuw, gatunek oraz geometrię płytki/freza.

UWAGA: Płytki powinny być wymieniane, gdy zużycie powierzchni przyłożenia narzędzia w obróbce zgrubnej osiągnie 0,38 do 0,50 mm, a w obróbce wykańczającej od 0,25 do 0,38 mm lub więcej.

problem	przyczyna	rozwiązanie
starcie powierzchni przyłożenia	prędkość skrawania	najpierw sprawdzić ten obszar. Obliczyć ponownie (Vc), aby upewnić się co do poprawności wyniku. prędkość powinna zostać zredukowana bez zmian w posuwie ostrza
	posuw	zwiększyć posuw na ostrze (posuw powinien mieć wystarczająco wysoką wartość, by można było uniknąć czystego tarcia, które ma miejsce przy małej grubości wióra)
	gatunek	zastosować gatunek o większej odporności na ścieranie jeśli do tej pory obróbka odbywała się za pomocą gatunku niepowlekanego , zmienić na powlekany.
	geometria płytki	zbadać płytkę, aby określić, czy we frezie używany jest właściwy typ

7. Przyczyny różne. Kiedy od razu pojawia się zużycie, wykruszenie, pęknięcie cieplne i uszkodzenia, operator obrabiarki musi skontrolować posuw, prędkość oraz głębokość skrawania, by znaleźć podstawową przyczynę problemu. Parametry prędkości skrawania, posuwu oraz glębokości skrawania powinny zostać ponownie sprawdzone pod względem ich dokładności, ale należy również kontrolować sztywność mocowania pod względem części poluzowanych lub zużytych.

problem	przyczyna	rozwiązanie
przyczyny różne	sztywność układu	sprawdzić mocowanie narzędzia poprawić mocowanie przedmiotu obrabianego sprawdzić pod kątem zużytych elementów lub niewłaściwego zamocowania płytki zredukować długość wysięgu freza oprawki
	posuw	zredukować posuw, by złagodzić opry skrawania
	geometria freza	jeśli to możliwe użyć frez o kącie przystawienia który zapewni mniejsze obciążenie naroży płytki
	plytka/gatunek	jeśli to możliwe użyć większego promienia naroża zastosować płytkę z fazowaną krawędzią skrawającą użyć bardziej wytrzymałego gatunku węglika

Tabela usuwania problemów dla zaawansowanych materiałów narzędziowych.

materiał narzędzia skrawającego	problem	rozwiązanie	komentarze
cermetal KT530M	wykruszanie	zredukować posuw na ostrze wyłączyć dopływ chłodziwa zastosować płytkę z fazowaną krawędzią skrawającą	doskonała dporność na tworzenie się narostu na narożu dla gatunków do frezowania na sucho, nie stosować chłodziwa KT530M jest ceniony ze względu na maksymalną wytrzymałość oraz odporność na wykruszanie ostrza przy średnich prędkościach i średniej grubości przekroju wióra
cermetal KT530M	uszkodzenia	zmniejszyć głębokość skrawania i grubośc przekroju wióra zwiększyć prędkość skrawania zastosować płytkę z fazowaną krawędzią skrawającą
sialon Kyon 1540 Kyon 2100	powstanie wrębów	zredukować fazkę na krawędzi skrawającej wstępnie sfazować część, by wyeliminować punkty nacisku na ostrze płytki zróżnicować głębokości skrawania	doskonały do obróbki materiałów na bazie niklu powyżej 35 HRC dostępne w płytkach z dodatnim kątem natarcia skrawanie na sucho - bez chłodziwa dobre do obróbki stali nierdzewnych PH stosować KY1540 przy prędkości nie mniejszej niż 600m/min
	wykruszanie drobne	drobne wykruszanie jest normalne, szczególnie w stopie Inconel
	zużycie powierzchni przyłożenia	kryterium wymiany - szerokość zuźycia 0.2mm
	pękanie	nie dokręcać zacisku zbyt mocno
azotek krzemu Kylon 3500	zużycie powierzchni przyłożenia	zmniejszyć prędkość skrawania zwiększyć posuw	stosować bez chłodziwa zapewnia optymalne połączenie zwiększonej wytrzymałości z odpornością na ścieranie przy wysokich prędkościach skrawania żeliw. szeroki zakres Vc Kyon3500 to najlepszy wybór, by zapewnić maksymalną wytrzymałość, odporność na wykruszanie ostrza przy obróbce z wysokimi prędkościami oraz dużych i średnich posuwach
	wykruszanie	zmienić przygotowanie ostrza zredukować grubość przekroju wióra
	uszkodzenia	zmniejszyć głębokość skrawania zastosować grubsze płytk
diament polikrystaliczny KD1410 KD1415 KD1420	wykruszanie i złamanie ostrza	sprawdzić sztywność układu zredukować grubość przekroju wióra zwiększyć wartość VC przygotowanie ostrza	doskonała odporność na ścieranie dająca lepszą kontrolę nad gładkością powierzchni niepotykana dotądtrwałość narzędzia przy obróbce stopów aluminium, metali nieżelaznych i niemetali przy wysokich prędkościach VC można stosować z chłodziwem możliwość ponownego ostrzenia/ustawiania
powłoka diamentowa KDF300	grat i wysoka chropowatość powierzchni	w jednym lub dwóch gniazdach zamocować płytki z nakładką KD1410 jako płytki wiper	gatunek do obróbki od zgrubnej do średnio dokładnej niespotykana dotąd trwałość narzędzia przy obróbce stopów aluminium , które zawierają co najwyżej 12% krzemu płytki wieloostrzowe kontra płytki jednoostrzowe z nakładką PCD płytka KD1410 z PCD, jest tańsza od płytki szlifowane
KB1340 regularny azotek boru	wykruszanie i złamanie ostrza	sprawdzić sztywność układu może wymagać dodatkowego przygotowania ostrza (hone lub T-land)	stosować do stali narzędziowych hartowanych, żeliwa oraz niektórych stopów żaroodpornych (na bazie niklu) zastosowanie: stopy Ni-hard, stale wysokochromowe, żeliwa twarde, stopy twarde oraz stale narzędziowe hartowane (50-65 HRC) KD1340 z CBN wyłącznie do obróbki wykańczającej, jedno ostrze skrawające możliwość ponownego ostrzenia/ustawiania