Werkzeugverschleiß - Tool wear

Werkzeugverschleiß ist das allmähliche Versagen von Schneidwerkzeugen aufgrund des regulären Betriebs. Zu den betroffenen Werkzeugen gehören Spitzenwerkzeuge , Werkzeugmeißel und Bohrer , die mit Werkzeugmaschinen verwendet werden .

Arten von Verschleiß umfassen:

  • Flankenverschleiß, bei dem der Teil des Werkzeugs, der mit dem fertigen Teil in Kontakt steht, erodiert. Kann mit der Tool Life Expectancy-Gleichung beschrieben werden.
  • Kraterverschleiß, bei dem der Kontakt mit Spänen die Spanfläche abträgt. Dies ist etwas normal für den Werkzeugverschleiß und beeinträchtigt die Verwendung eines Werkzeugs nicht ernsthaft, bis es ernst genug wird, um einen Ausfall der Schneide zu verursachen. Kann durch zu niedrige Spindeldrehzahl oder zu hohe Vorschubgeschwindigkeit verursacht werden. Beim orthogonalen Schneiden tritt dies typischerweise dort auf, wo die Werkzeugtemperatur am höchsten ist. Der Kraterverschleiß tritt ungefähr in einer Höhe auf, die der Schnitttiefe des Materials entspricht. Kraterverschleißtiefe (t 0 ) = Schnitttiefe
  • Kerbverschleiß, der sowohl am Einsatzrechen als auch an der Flankenfläche entlang der Tiefe der Schnittlinie auftritt und diese vor allem durch Druckschweißen der Späne lokal beschädigt. Die Späne werden buchstäblich mit dem Einsatz verschweißt.
  • Aufbaukante , in dem Material baut Wesen an der Schneidkante bearbeitet werden. Einige Materialien (insbesondere Aluminium und Kupfer ) neigen dazu, sich an der Schneide eines Werkzeugs zu glühen . Es tritt am häufigsten bei weicheren Metallen mit einem niedrigeren Schmelzpunkt auf. Dies kann durch Erhöhen der Schnittgeschwindigkeit und Verwendung von Schmiermittel verhindert werden. Beim Bohren kann man feststellen, dass sich dunkle und glänzende Ringe abwechseln.
  • Verglasungen treten auf Schleifscheiben auf und treten auf, wenn das freiliegende Schleifmittel stumpf wird. Es macht sich als Glanz bemerkbar, während das Rad in Bewegung ist.
  • Kantenverschleiß bezieht sich bei Bohrern auf Verschleiß an der Außenkante eines Bohrers um die Schneidfläche, der durch übermäßige Schnittgeschwindigkeit verursacht wird. Es erstreckt sich über die Bohrnuten und erfordert, dass ein großes Materialvolumen vom Bohrer entfernt wird, bevor es korrigiert werden kann.
  • Kantenrundung , Kantenrundung bezieht sich auf die Radiusvergrößerung der Schneidkante des Werkzeugs aufgrund von Materialabtrag. Die Kantenrundung kombiniert den Verschleißbeitrag von Flankenfläche und Rechenfläche. Kantenrundungen finden sich hauptsächlich bei der Bearbeitung von Verbundwerkstoffen, dh kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK), Hybridverbundwerkstoffen, Metall-CFK-Stapeln wie CFK-Ti-Stapeln. Kantenrundungen werden sowohl für hartkeramikbeschichtete als auch für unbeschichtete Schneidwerkzeuge angegeben.
Kraterverschleiß

Auswirkungen von Werkzeugverschleiß

Einige allgemeine Auswirkungen des Werkzeugverschleißes sind:

  • erhöhte Schnittkräfte
  • erhöhte Schnitttemperaturen
  • schlechte Oberflächenbeschaffenheit
  • verminderte Genauigkeit des fertigen Teils
  • Kann zum Werkzeugbruch führen
  • Verursacht Änderungen in der Werkzeuggeometrie

Die Reduzierung des Werkzeugverschleißes kann durch Verwendung von Schmier- und Kühlmitteln während der Bearbeitung erreicht werden. Diese reduzieren Reibung und Temperatur und damit den Werkzeugverschleiß.


Eine allgemeinere Form der Gleichung ist

wo

  • = Schnittgeschwindigkeit
  • T = Standzeit
  • D = Schnitttiefe
  • S = Vorschubgeschwindigkeit
  • x und y werden experimentell bestimmt
  • n und C sind Konstanten, die durch Experimente oder veröffentlichte Daten gefunden wurden; Sie sind Eigenschaften von Werkzeugmaterial, Werkstück und Vorschub.

Überlegungen zur Temperatur

Temperaturgradient von Werkzeug, Werkstück und Span beim orthogonalen Schneiden. Wie leicht zu erkennen ist, wird Wärme vom Werkstück und vom Werkzeug auf den Span abgeführt. Kraterverschleiß tritt um den 720-Grad-Bereich des Werkzeugs auf.

In Hochtemperaturzonen tritt Kraterverschleiß auf. Die höchste Temperatur des Werkzeugs kann 700 ° C überschreiten und tritt an der Spanfläche auf, während die niedrigste Temperatur je nach Werkzeug 500 ° C oder weniger betragen kann ...

Energieüberlegungen

Energie wird in Form von Wärme aus Werkzeugreibung . Es ist eine vernünftige Annahme, dass 80% der Energie aus dem Schneiden im Chip abgeführt wird. Wenn dies nicht der Fall wäre, wären das Werkstück und das Werkzeug viel heißer als das, was erlebt wird. Das Werkzeug und das Werkstück tragen jeweils ca. 10% der Energie. Der Prozentsatz der im Chip mitgeführten Energie nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit des Schneidvorgangs zu. Dies gleicht den Werkzeugverschleiß durch erhöhte Schnittgeschwindigkeiten etwas aus. In der Tat, wenn nicht für die Energie, die in dem Chip weggenommen wird, die mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit zunimmt; Das Werkzeug würde sich schneller abnutzen als gefunden.

Multi-Kriterien des Bearbeitungsvorgangs

Malakooti und Deviprasad (1989) führten das Problem des Metallschneidens mit mehreren Kriterien ein, bei dem die Kriterien Kosten pro Teil, Produktionszeit pro Teil und Qualität der Oberfläche sein könnten. Auch Malakooti et al. (1990) schlugen eine Methode vor, um die Materialien hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit einzustufen. Malakooti (2013) präsentiert eine umfassende Diskussion über die Standzeit und das Problem mit mehreren Kriterien. Als Beispiel können Ziele die Minimierung der Gesamtkosten (gemessen an den Gesamtkosten für den Austausch aller Werkzeuge während eines Produktionszeitraums), die Maximierung der Produktivität (gemessen an der Gesamtzahl der pro Zeitraum produzierten Teile) und die Maximierung sein der Qualität des Schneidens .

Siehe auch

Verweise

  • Malakooti, ​​B; Deviprasad, J. (1989). "Ein interaktiver Ansatz mit mehreren Kriterien für die Parameterauswahl beim Zerspanen". Operations Research 37 (5): 805 & ndash; 818.
  • S. Kalpakjian und SR Schmidt. Fertigungstechnik und Technologie . 2000, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
  • S. Kalpakjian und SR Schmidt. Herstellungsverfahren für technische Werkstoffe . 2002, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
  • K. Kadirgama et al. 2011, "Lebensdauer und Verschleißmechanismus" " http://umpir.ump.edu.my/2230/ "
  • Malakooti, ​​B. (2013). Betriebs- und Produktionssysteme mit mehreren Zielen. John Wiley & Sons
  • B. Malakooti, ​​J. Wang & EC Tandler (1990). "Ein sensorgestützter beschleunigter Ansatz zur Bewertung der Bearbeitbarkeit und Lebensdauer von Werkzeugen mit mehreren Attributen". The International Journal of Production Research, 28 (12), 2373-2392.

Externe Links