Werkzeugverschleißmuster: Arten und Lösungen

Der Verschleiß von Werkzeugen ist ein unvermeidliches Phänomen in Bearbeitungs- und Fertigungsprozessen.Ihre Schneide verschlechtert sich allmählich.Das Verständnis von Werkzeugverschleißmustern ist für die Verbesserung der Bearbeitungsleistung, die Aufrechterhaltung der Qualität der Teile und die Reduzierung der Produktionskosten unerlässlich.Durch die Identifizierung der verschiedenen Arten von Werkzeugverschleiß und die Anwendung geeigneter Lösungen, können die Hersteller die Werkzeuglebensdauer verlängern und stabilere und vorhersehbarere Bearbeitungsergebnisse erzielen.

Was ist Werkzeugnutzung und warum spielt sie eine Rolle

Werkzeugverschleiß bezieht sich auf den allmählichen Verlust von Material aus einem Schneidwerkzeug aufgrund mechanischer, thermischer und chemischer Wechselwirkungen während der Bearbeitung.Übermäßiger oder ungleichmäßiger Verschleiß kann zu einer schlechten Oberflächenveredelung führenIn hochpräzisen Industriezweigen wie Luftfahrt, Automobilindustrie und medizinische Fertigung ist es oft notwendig, die Qualität der Produktion zu verbessern.Unkontrollierter Werkzeugverschleiß kann Produktivität und Qualität beeinträchtigen.

Durch die Überwachung der Verschleißmuster von Werkzeugen können Ingenieure und Maschinisten zugrunde liegende Prozessprobleme diagnostizieren und die Schneidbedingungen optimieren.Verständnis dafür, wie und warum Werkzeuge abnutzen, verhindert vorzeitige Ausfälle und senkt die Gesamtherstellungskosten.

Flankenverschleiß

Flankenverschleiß ist eines der häufigsten und vorhersehbarsten Werkzeugverschleißmuster. Es tritt auf der Flankenfläche des Werkzeugs auf, die die Oberfläche ist, die mit dem neu bearbeiteten Werkstück in Kontakt kommt.Die Verkleidung der Flanke entsteht allmählich durch die Schleifwirkung zwischen Werkzeug und Werkstück..

Diese Art von Verschleiß führt typischerweise zu einem Verlust der Maßgenauigkeit und einer Verschlechterung der Oberflächenbeschichtung.die einen weiteren Verschleiß beschleunigen und den Energieverbrauch erhöhen können.

Um den Verschleiß der Flanken zu kontrollieren, können die Hersteller die Schneidgeschwindigkeit reduzieren, verschleißbeständige Werkzeugmaterialien oder -beschichtungen auswählen und die richtige Werkzeuggeometrie gewährleisten.Die Verwendung von Schneidflüssigkeiten zur Verringerung von Reibung und Temperatur trägt auch dazu bei, das Verschleißen der Flanken zu verlangsamen.

Kraterverschleiß

Kraterverschleißformen auf der Rake-Fläche des Schneidwerkzeugs, wo der Splitter über die Werkzeugoberfläche fließt.Hohe Temperaturen und chemische Wechselwirkungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstücksmaterial tragen zu diesem Verschleiß beiDer Kraterverschleiß ist besonders häufig bei der Bearbeitung von duktilen Materialien wie Stahl und Edelstahl bei hohen Schneidgeschwindigkeiten.

Übermäßiger Kraterverschleiß schwächt die Schneidkante und kann zu plötzlichen Werkzeugversagen führen.

Zu den Lösungen für den Kraterverschleiß gehören die Verringerung der Schneidgeschwindigkeit, die Optimierung der Zufuhrraten und die Verwendung von Werkzeugmaterialien mit höherer Heißhärte.Fortgeschrittene Beschichtungen, die Diffusion und Oxidation widerstehen, können bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungskräften den Verschleiß des Kraters erheblich reduzieren.

Notch Verschleiß

Der Verkleidungsschnitt tritt an der Schnitttiefe am Schneidrand auf und wird häufig durch verhärtetes Material, Oberflächenschale oder Oxidationsschichten am Werkstück verursacht.Der Verschleiß der Kerbe kann zu Kantensplitterungen und inkonsistenten Werkzeugleistung führen.

Dieses Verschleißmuster tritt häufig bei der Bearbeitung von Materialien mit harten Oberflächenschichten oder bei erheblich unterschiedlichen Schneidbedingungen entlang der Schneidkante auf.

Um den Verschleiß der Kerben zu minimieren, können die Maschinisten die Schnitttiefe zwischen den Schnitten leicht anpassen, härtere Werkzeugmaterialien verwenden und eine gleichbleibende Schnittbedingungen gewährleisten.Auch das Entfernen von Oberflächenschuppen vor der Bearbeitung kann dazu beitragen, diese Art von Verschleiß zu verringern.

Aufgebaute Kante

Ein Gebäude ist ein Werkzeugverschleißphänomen, bei dem Werkstückmaterial an der Schneidkante haften bleibt und eine temporäre Schicht bildet.Aufgebaute Kanten können zu unregelmäßigen Schneidvorgängen und beschleunigter Werkzeugbeschädigung führen, wenn das angehängte Material abreißt.

Aufgebaute Kanten treten häufig bei der Bearbeitung von weichen, duktilen Materialien wie Aluminium oder kohlenstoffarmem Stahl bei niedrigen Schneidgeschwindigkeiten auf.

Durch die Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit, die Verwendung schärferer Werkzeuge und die Anwendung geeigneter Schneidflüssigkeiten kann die Bildung von Kanten reduziert werden.Auch Werkzeugbeschichtungen mit geringen Reibungseigenschaften verringern die Haftung.

Kantensplitter und -bruch

Schnittkanten und Frakturen stellen schwerwiegendere Formen von Werkzeugverschleiß oder -schäden dar. Diese Muster treten auf, wenn die Schneide durch übermäßige mechanische Belastung, Vibration oder thermischen Schock bricht.Unterbrochene Schnitte, harte Einschlüsse im Werkstück und falsche Werkzeugwahl sind häufige Ursachen.

Im Gegensatz zu allmählichem Verschleiß führt das Kantensplittern häufig zu plötzlichen Werkzeugversagen und Schrottteilen.und die richtige Werkzeuggeometrie.

Die Verwendung von härteren Werkzeugmaterialien, die Verringerung der Zufuhrgeschwindigkeit und die Minimierung von Vibrationen durch starre Aufbauten können dazu beitragen, Splitter und Bruch der Kanten zu verhindern.

Thermisches Cracken

Thermische Risse treten als kleine Risse auf der Werkzeugoberfläche auf, die normalerweise senkrecht zur Schneidkante liegen.Es wird durch wiederholte Heiz- und Kühlzyklen während des intermittierenden Schneidens oder durch inkonsistente Anwendung von Kühlmittel verursacht.

Diese Risse schwächen das Werkzeug und können schließlich zu einem katastrophalen Ausfall führen.

Um thermische Rissbildung zu bekämpfen, können Hersteller konsistente Kühlstrategien wie Überschwemmungskühlmittel oder Trockenbearbeitung anstelle von intermittierender Kühlung verwenden.Die Auswahl von Werkzeugmaterialien mit hoher Wärmeschlagfestigkeit ist ebenfalls wichtig.

Diffusions- und Oxidationsverschleiß

Bei hohen Temperaturen können chemische Reaktionen zwischen Werkzeug und Werkstückmaterialien zu Diffusions- oder Oxidationsverschleiß führen.Schwäche der WerkzeugstrukturDer oxidative Verschleiß tritt auf, wenn die Werkzeugoberfläche bei erhöhten Temperaturen mit Sauerstoff reagiert.

Diese Verschleißmechanismen sind insbesondere bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und beim Schneiden von schwierigen Materialien wie Titanlegierungen oder Nickel-basierten Superlegierungen von Bedeutung.

Die Verringerung der Schneidtemperatur, die Verwendung fortschrittlicher Beschichtungen und die Auswahl von Werkzeugmaterialien, die für eine Hochtemperaturstabilität ausgelegt sind, sind wirksame Lösungen zur Bekämpfung von Diffusions- und Oxidationsverschleiß.

Strategien für das Management von Werkzeugverschleiß

Ein effektives Werkzeugverschleißmanagement beinhaltet eine Kombination aus Prozessoptimierung, Werkzeugwahl und Überwachung.Die Wahl des richtigen Werkzeugmaterials und der richtigen Beschichtung für das jeweilige Werkstückmaterial ist ein wichtiger erster SchrittDie Optimierung von Schneidparametern wie Geschwindigkeit, Zuführung und Schneidtiefe hilft, Produktivität und Werkzeuglebensdauer auszugleichen.

Systeme zur Überwachung des Werkzeugzustands, einschließlich sensorbasierter und datenbasierter Ansätze, ermöglichen es den Herstellern, Verschleißmuster frühzeitig zu erkennen und Werkzeugwechsel proaktiv zu planen.Dies reduziert ungeplante Ausfallzeiten und verbessert die allgemeine Prozesssicherheit.

Schlussfolgerung

Die Verwendungsmuster von Werkzeugen liefern wertvolle Einblicke in die Gesundheit und Effizienz von Bearbeitungsprozessen.Hersteller können gezielte Lösungen umsetzen, die die Lebensdauer von Werkzeugen verlängern, die Oberflächenqualität zu verbessern und die Kosten zu senken.

Anstatt Werkzeugverschleiß als unvermeidliche Kosten zu betrachten, behandelt die moderne Fertigung es als einen kontrollierbaren Faktor.Werkzeugverschleiß kann wirksam gehandhabt werden, was zu einer gleichbleibenderen und produktiveren Bearbeitung in einer Vielzahl von Branchen führt.