Der Verschleiß von CNC-Werkzeugen ist eines der Grundprobleme beim Zerspanen. Das Verständnis der Formen und Ursachen des Werkzeugverschleißes kann uns helfen, die Werkzeuglebensdauer zu verlängern und Bearbeitungsanomalien bei der CNC-Bearbeitung zu vermeiden.
1) Verschiedene Mechanismen des Werkzeugverschleißes
Bei der Metallzerspanung wird das Werkzeug durch die Hitze und Reibung, die durch Späne entstehen, die mit hoher Geschwindigkeit entlang der Spanfläche des Werkzeugs gleiten, zu einer anspruchsvollen Bearbeitungsumgebung. Der Mechanismus des Werkzeugverschleißes ist im Wesentlichen der folgende:
1) Mechanische Kraft: Mechanischer Druck auf die Schneidkante der Wendeschneidplatte führt zum Bruch.
2) Hitze: An der Schneidkante der Wendeschneidplatte verursachen Temperaturschwankungen Risse und Hitze führt zu plastischer Verformung.
3) Chemische Reaktion: Die chemische Reaktion zwischen Hartmetall und Werkstückmaterial führt zu Verschleiß.
4) Schleifen: In Gusseisen verschleißen SiC-Einschlüsse die Schneidkante der Wendeschneidplatte.
5) Haftung: Bei klebrigen Materialien, Anhaftungen/Anhaftungen.
2) Neun Arten von Werkzeugverschleiß und Gegenmaßnahmen
1) Flankenverschleiß
Freiflächenverschleiß ist eine der häufigsten Verschleißarten, die an der Freifläche des Einsatzes (Messer) auftreten.
Ursache: Beim Schneiden kommt es durch Reibung mit der Oberfläche des Werkstückmaterials zum Verlust von Werkzeugmaterial an der Freifläche. Der Verschleiß beginnt normalerweise an der Randlinie und schreitet entlang der Linie fort.
Antwort: Eine Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung des Vorschubs verlängert die Werkzeugstandzeit auf Kosten der Produktivität.
2) Kraterverschleiß
Grund: Der Kontakt zwischen Spänen und der Spanfläche der Wendeschneidplatte (Werkzeug) führt zu Kolkverschleiß, einer chemischen Reaktion.
Gegenmaßnahmen: Eine Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit und die Auswahl von Einsätzen (Werkzeugen) mit der richtigen Geometrie und Beschichtung verlängern die Standzeit des Werkzeugs.
3) Plastische Verformung
Schneidenkollaps
Schneidenvertiefung
Unter plastischer Verformung versteht man, dass sich die Form der Schneidkante nicht verändert und die Schneidkante sich nach innen (Schneidenvertiefung) oder nach unten (Schneidkantenkollaps) verformt.
Ursache: Bei hohen Schnittkräften und hohen Temperaturen wird die Schneidkante beansprucht und übersteigt die Streckgrenze und Temperatur des Werkzeugwerkstoffes.
Gegenmaßnahmen: Der Einsatz von Materialien mit höherer thermischer Härte kann das Problem der plastischen Verformung lösen. Die Beschichtung verbessert die Widerstandsfähigkeit des Einsatzes (Messer) gegenüber plastischer Verformung.
4) Beschichtung blättert ab
Bei der Verarbeitung von Materialien mit Klebeeigenschaften kommt es in der Regel zu Schichtabplatzungen.
Grund: Adhäsionsbelastungen entstehen schleichend und die Schneide wird auf Zug beansprucht. Dadurch löst sich die Beschichtung und die darunter liegende Schicht bzw. das Substrat wird freigelegt.
Gegenmaßnahmen: Durch Erhöhen der Schnittgeschwindigkeit und Auswahl einer Wendeschneidplatte mit einer dünneren Beschichtung wird das Abplatzen der Beschichtung vom Werkzeug verringert.
5) Knacken
Risse sind schmale Öffnungen, die aufbrechen und neue Grenzflächen bilden. Einige Risse befinden sich in der Beschichtung und einige Risse breiten sich bis zum Untergrund aus. Kammrisse verlaufen etwa senkrecht zur Kantenlinie und sind in der Regel thermische Risse.
Ursache: Durch Temperaturschwankungen entstehen Kammrisse.
Gegenmaßnahmen: Um diese Situation zu verhindern, kann hochfestes Klingenmaterial verwendet werden, und Kühlmittel sollte in großen Mengen verwendet werden oder nicht.
6) Abplatzen
Beim Abplatzen handelt es sich um geringfügige Schäden an der Kantenlinie. Der Unterschied zwischen Hacken und Brechen besteht darin, dass die Klinge nach dem Hacken weiterhin verwendet werden kann.
Ursache: Es gibt viele Kombinationen von Verschleißzuständen, die zu Kantenausbrüchen führen können. Die gebräuchlichsten sind jedoch thermomechanische und klebende.
Gegenmaßnahmen: Je nach Verschleißzustand können unterschiedliche vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden, um Abplatzungen zu minimieren.
7) Rillenverschleiß
Kerbverschleiß ist durch übermäßige lokale Schäden bei größeren Schnitttiefen gekennzeichnet, kann aber auch an der Nebenschneide auftreten.
Grund: Es hängt davon ab, ob der chemische Verschleiß beim Rillenverschleiß vorherrscht. Im Vergleich zum unregelmäßigen Wachstum des adhäsiven Verschleißes oder des thermischen Verschleißes ist die Entwicklung des chemischen Verschleißes regelmäßig, wie in der Abbildung dargestellt. Bei adhäsivem oder thermischem Verschleiß tragen Kaltverfestigung und Gratbildung maßgeblich zum Kerbverschleiß bei.
Gegenmaßnahmen: Bei kaltverfestigten Materialien einen kleineren Eintrittswinkel wählen und die Schnitttiefe ändern.
8) Pause
Bruch bedeutet, dass der größte Teil der Schneidkante gebrochen ist und die Wendeschneidplatte nicht mehr verwendet werden kann.
Ursache: Die Schneide trägt mehr Last, als sie tragen kann. Dies kann daran liegen, dass sich der Verschleiß zu schnell entwickelt hat, was zu erhöhten Schnittkräften führte. Auch falsche Schnittdaten oder Stabilitätsprobleme können zu einem vorzeitigen Bruch führen.
Was zu tun ist: Erkennen Sie die ersten Anzeichen dieser Art von Verschleiß und verhindern Sie deren Fortschreiten, indem Sie die richtigen Schnittdaten auswählen und die Stabilität des Setups überprüfen.
9) Aufbaukante (Adhäsion)
Aufbauschneide (BUE) ist die Materialansammlung auf der Spanfläche.
Ursache: Auf der Schneidkante können sich Späne bilden, die die Schneidkante vom Material trennen. Dadurch erhöhen sich die Schnittkräfte, was zu einem Totalausfall oder Aufbaukantenablösung führen kann, wodurch häufig die Beschichtung oder sogar Teile des Substrats abgetragen werden.
Gegenmaßnahmen: Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit kann die Bildung von Aufbauschneiden verhindern. Bei der Bearbeitung weicherer, zäherer Materialien ist es am besten, eine schärfere Schneide zu verwenden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.06.2022
