NC工具の破損現象

1）先端の微陥没

ワークピースの材料構造、硬度と残量が不均一で、前角が大きすぎて、切削刃の強度が低く、プロセスシステムの剛性が不足して振動を引き起こしたり、間欠的に切削したりして、研削品質が悪い場合、切削刃は微陥没が発生しやすく、つまりエッジ領域に小陥没、切欠き、またははがれが発生しやすい。この場合、工具はいくつかの切削能力を失いますが、作業を続けることができます。さらに切断中に、切断エッジ領域の破損部分が急速に拡大し、より大きな破損を引き起こす可能性があります。

2）切削刃又は先端破砕

この種の損傷は、通常、切削刃の微細破砕または微細破砕のさらなる発展をもたらすよりも深刻な切削条件下で発生する。破片の大きさと範囲がマイクロ破片より大きいため、工具は完全に切削能力を失い、作業を中止せざるを得ない。葉先が破断した場合は通常、葉先脱落と呼ばれる。

3）刃又は刃の破断

切削条件が極めて厳しく、切削量が大きすぎ、衝撃荷重があり、刃又は工具材料に微小割れが発生し、溶接、研磨及び操作の不注意により刃に残留応力が存在する場合、刃又は工具が破断する可能性がある。この形式の破損が発生した後、ツールを使用し続けることができず、廃棄されました。

4）羽根表面のはがれ

TiC含有量の高い硬質合金、セラミックス、PCBNなどの脆性の高い材料では、表面構造中の欠陥や潜在的な亀裂、あるいは溶接と研磨によって表面中に残留応力が発生し、切断過程が安定していないか、工具表面が交差接触応力を受けていると、表面のはがれが発生しやすい。脱落は前羽根表面で発生する可能性があり、葉は後羽根表面で発生する可能性がある。はく離材はシートの形態であり、大きなはく離面積を有する。コーティングツールがはげる可能性が高い。刃が軽くはがれた後も作業を続けることができますが、大きくはがれた後は切断能力が失われます。

5）切断領域の塑性変形

工具鋼と高速鋼の強度と硬度が低いため、切削領域に塑性変形が発生する可能性があります。硬質合金が高温及び三軸圧縮応力下で直接動作すると、表面塑性流動が発生し、切削刃又は刃先端の塑性変形を引き起こし、陥没を引き起こすこともある。陥没は通常、切断量が多く、硬質材料を加工する際に発生します。TiC系硬質合金の弾性率はWC系硬質合金よりも小さいため、前者は塑性変形や急速故障に加速する抵抗力を持っている。PCDとPCBNは基本的に塑性変形しない。

6）ベーンサーマルクラック

工具が交番の機械的荷重と熱荷重を受けると、繰り返しの熱膨張により、切削表面には必然的に交番の熱応力が発生し、工具疲労を亀裂させる。例えば、硬質合金フライスを用いて高速ミリングを行う場合、工具歯は周期的な衝撃と交流熱応力の影響を受け続け、前刃面に櫛状亀裂が発生する。切削工具の中には明らかな交番荷重と応力がないものもありますが、表面と内層の温度が一致しないため、熱応力も発生します。また、工具材料には必然的に欠陥が存在するため、ブレードにも亀裂が発生する可能性がある。亀裂が形成された後、工具は一定時間作業を続けることができ、亀裂が急速に拡大し、ブレードが破断したり、工具表面が大きくはがれたりすることがあります。