الشق من الفولاذ الصلب مع قاطع PCBN

شق الفولاذ المقوى باستخدام قاطع PCBN

في العقد الماضي ، حل الحز الدقيق للأجزاء الفولاذية المتصلدة بإدراج مكعب نيتريد البورون (PCBN) محل الطحن التقليدي تدريجياً. قال تايلر إيكونومان ، مدير هندسة العطاءات في إندكس بالولايات المتحدة الأمريكية ، "بشكل عام ، تعد أخاديد الطحن عملية أكثر استقرارًا توفر دقة أبعاد أعلى من الحز. ومع ذلك ، لا يزال الناس يريدون أن يكونوا قادرين على إكمال قطعة العمل على مخرطة. مجموعة متنوعة من المعالجة المطلوبة ".

المواد المختلفة لقطع العمل التي تم تقويتها تشمل الفولاذ عالي السرعة ، فولاذ القالب ، الفولاذ المحمل وسبائك الفولاذ. يمكن تقسية المعادن الحديدية فقط ، وعادة ما يتم تطبيق عمليات التقسية على الفولاذ منخفض الكربون. من خلال معالجة الصلابة ، يمكن جعل الصلابة الخارجية لقطعة العمل أعلى ويمكن ارتداؤها ، في حين أن الداخل يتمتع بمتانة أفضل. تشمل الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقوى الشياق ، والمحاور ، والموصلات ، وعجلات القيادة ، وأعمدة الكامات ، والتروس ، والبطانات ، وأعمدة الإدارة ، والمحامل ، وما شابه ذلك.

ومع ذلك ، فإن "المواد الصلبة" مفهوم نسبي ومتغير. يعتقد بعض الناس أن مواد قطع العمل ذات الصلابة 40-55 HRC هي مواد صلبة ؛ يعتقد البعض الآخر أن صلابة المواد الصلبة يجب أن تكون 58-60 HRC أو أعلى. في هذه الفئة ، يمكن استخدام أدوات PCBN.

بعد التصلب التعريفي ، يمكن أن تصل سماكة الطبقة المقواة السطحية إلى 1.5 مم ويمكن أن تصل الصلابة إلى 58-60 HRC ، في حين أن المادة الموجودة أسفل الطبقة السطحية تكون عادةً أكثر ليونة. في هذه الحالة ، من المهم التأكد من أن معظم القطع يتم تحت الطبقة الصلبة السطحية.

تعتبر الأدوات الآلية ذات القوة والصلابة الكافية شرطًا ضروريًا لحفر الأجزاء الصلبة. وفقًا لإيكونومان ، "كلما كانت صلابة أداة الماكينة أفضل وزادت القوة ، زادت كفاءة حفر المادة المتصلبة. بالنسبة لمواد قطع العمل ذات الصلابة التي تزيد عن 50 HRC ، فإن العديد من أدوات الماكينات الخفيفة لا تلبي شروط القطع المطلوبة. إذا تم تجاوز سعة الماكينة (القوة ، عزم الدوران ، وخاصة الصلابة) ، فلن يمكن إكمال المعالجة بنجاح. "

الصلابة مهمة جدًا لجهاز تثبيت قطعة العمل لأن سطح التلامس لحافة القطع بقطعة العمل كبير أثناء عملية الحز ، وتمارس الأداة ضغطًا كبيرًا على قطعة العمل. عند تثبيت قطع العمل الفولاذية الصلبة ، يمكن استخدام مشبك عريض لتفريق سطح التثبيت. قال بول راتزكي ، مدير التسويق بشركة Sumitomo Electric Hard Alloy Co ، "يجب دعم الأجزاء المراد تشكيلها بقوة. عند معالجة المواد الصلبة بالآلة ، يكون الاهتزاز وضغط الأداة الناتج أكبر بكثير مما يحدث عند تصنيع قطع العمل العادية ، مما قد يؤدي إلى تثبيت قطعة العمل. لا يمكن أن يطير خارج الجهاز ، أو يتسبب في تشقق شفرة CBN أو حتى كسرها ".

يجب أن تكون السيقان التي تحمل ملحق الحز قصيرة قدر الإمكان لتقليل التراكب وزيادة صلابة الأداة. يشير ماثيو شميتز ، مدير منتجات GRIP في Isca ، إلى أنه بشكل عام ، تعد الأدوات المتجانسة أكثر ملاءمة لحفر المواد الصلبة. ومع ذلك ، تقدم الشركة أيضًا نظام حفر معياري. يقول: "يمكن استخدام السيقان المعيارية في حالات التشغيل الآلي حيث تكون الأداة عرضة للفشل المفاجئ". "لا يتعين عليك استبدال الساق بالكامل ، ما عليك سوى استبدال مكون أقل تكلفة. تقدم الساق المعيارية أيضًا مجموعة متنوعة من خيارات المعالجة. يمكن تثبيت نظام Iskar's Grip المعياري في مجموعة متنوعة من المنتجات المختلفة. يمكنك استخدام حامل أداة به 7 شفرات مختلفة لـ 7 خطوط إنتاج أو أي عدد من الشفرات لمعالجة مختلفة نفس خط الإنتاج مع عرض الفتحة. "

تستخدم حاملات أدوات Sumitomo Electric للإمساك بالإدخالات من نوع CGA طريقة تثبيت علوي تسحب الشفرة مرة أخرى إلى الحامل. يتميز هذا الحامل أيضًا بمسمار تثبيت جانبي للمساعدة في تحسين ثبات القبضة وإطالة عمر الأداة. ريتش ماتون ، مساعدقال مدير قسم التصميم في الشركة ، "تم تصميم حامل الأداة هذا لأخدود قطع العمل المتينة. إذا تحركت الشفرة في الحامل ، فإن الشفرة تتآكل بمرور الوقت وتتغير عمر الأداة. لمتطلبات التصنيع عالية الإنتاجية للسيارة (مثل 50-100 أو 150 قطعة عمل لكل طليعة) ، فإن القدرة على التنبؤ بعمر الأداة لها أهمية خاصة ، ويمكن أن يكون للتغييرات في عمر الأداة تأثير كبير على الإنتاج. "

وفقًا للتقارير ، فإن نظام الحز المعياري ثلاثي القفل من Mitsubishi Materials قابل للمقارنة في الصلابة مع خراطيش الشفرة المتكاملة. يقوم النظام بإمساك شفرات الحز بشكل موثوق من ثلاثة اتجاهات (طرفي ، أمامي ، علوي). يمنع تصميمها الهيكلي الثاني الشفرة من الإزاحة أثناء الحزّ: يمنع الإسقاط على شكل حرف V الشفرة من التحرك إلى الجوانب ؛ يلغي مفتاح الأمان الحركة الأمامية للشفرة الناتجة عن قوة القطع أثناء معالجة الفتحة.

تشمل إدخالات التجويف المستخدمة بشكل شائع للأجزاء الفولاذية المتصلدة إدخالات مربعة بسيطة ، وإدراج تشكيل ، وإدراج مشقوق ، وما شابه ذلك. بشكل عام ، يجب أن يكون للأخاديد المقطوعة تشطيب سطح جيد لأن لها جزء تزاوج ، وبعضها عبارة عن حلقات O أو أخاديد حلقية مبكرة. وفقًا لمارك مينكوني ، متخصص المنتجات في Mitsubishi Materials ، "يمكن تقسيم هذه العمليات إلى تشكيل أخدود بقطر داخلي وآلة أخدود بقطر خارجي ، ولكن تتطلب معظم عمليات الحز قطعًا دقيقة ، بما في ذلك دقة اللمس الخفيف من عمق حوالي 0.25 مم. قطع كامل بعمق حوالي 0.5 مم. "

يتطلب حفر الفولاذ المقوى استخدام أدوات ذات صلابة أعلى ومقاومة تآكل أفضل وهندسة مناسبة. المفتاح هو معرفة ما إذا كان ينبغي استخدام ملحق كربيد أو ملحق سيراميك أو ملحق PCBN. قال شميتز: "أختار دائمًا إدخالات الكربيد عند تصنيع قطع العمل بصلابة أقل من 50 HRC. بالنسبة لقطع العمل ذات الصلابة 50-58 HRC ، تعد إدخالات السيراميك خيارًا اقتصاديًا للغاية. فقط عندما ينبغي النظر في إدراج قطعة العمل CBN لصلابة تصل إلى 58 HRC. تعتبر إدخالات CBN مناسبة بشكل خاص لمعالجة مثل هذه المواد عالية الصلابة لأن آلية المعالجة ليست مادة قطع ولكنها واجهة أداة / قطعة عمل. تذوب المادة.

بالنسبة لأخدود الأجزاء الفولاذية المتصلدة بصلابة تزيد عن 58 HRC ، فإن التحكم في الرقاقة ليس مشكلة. نظرًا لاستخدام الحز الجاف عادةً ، فإن الرقائق تشبه الغبار أو الجزيئات الصغيرة جدًا ويمكن إزالتها عن طريق النفخ اليدوي. قال ماتون من شركة سوميتومو إلكتريك: "عادة ، هذا النوع من الخنادق سوف ينكسر ويتفكك عندما يصطدم بأي شيء ، لذا فإن ملامسة الخرشفة بقطعة العمل لن تضر بقطعة الشغل. إذا أمسكت بخشبًا ، فسوف يتحطم في يدك."

أحد الأسباب التي تجعل إدخالات CBN مناسبة للقطع الجاف هو أنه على الرغم من أن مقاومتها للحرارة جيدة جدًا ، إلا أن أداء المعالجة ينخفض ​​بشكل كبير في حالة تقلبات درجات الحرارة. تقول إيكونومان ، "في الواقع ، عندما يكون ملحق CBN ملامسًا لمادة قطعة العمل ، فإنه ينتج حرارة القطع على الطرف ، ولكن نظرًا لأن ملحق CBN يكون أقل قابلية للتكيف مع التغيرات في درجات الحرارة ، فمن الصعب تبريده بشكل كافٍ للحفاظ على ثابت درجة الحرارة. ولاية. إن CBN صعب للغاية ، ولكنه أيضًا هش جدًا وقد يتمزق بسبب التغيرات في درجات الحرارة ".

عند قطع الأجزاء الفولاذية بصلابة منخفضة (مثل 45-50 HRC) بإدراج كربيد أو سيراميك أو PCBN ، يجب أن تكون الرقائق الناتجة قصيرة قدر الإمكان. هذا يزيل بشكل فعال حرارة القطع في مادة الأداة أثناء عملية القطع لأن الرقائق يمكن أن تحمل كمية كبيرة من الحرارة.

كما يوصي شميتز من إيسكار بمعالجة الأداة في حالة "معكوسة". وأوضح ، "عند تثبيت أداة على أداة آلية ، يتم تثبيت الأداة المفضلة لمنشئ الأدوات الآلية عن طريق قطع الشفرة لأعلى ، حيث يتيح ذلكدوران قطعة العمل لممارسة ضغط نزولي على سكة الماكينة للحفاظ على استقرار الماكينة. ومع ذلك ، عندما يتم قطع الشفرة في مادة قطعة العمل ، فقد تظل الرقائق المشكلة على الشفرة وقطعة العمل. إذا تم قلب حامل الأداة وتم تركيب الأداة رأسًا على عقب ، فلن تكون الشفرة مرئية ، وسيهرب تدفق الرقاقة تلقائيًا من منطقة القطع تحت تأثير الجاذبية. "

تصلب السطح طريقة بسيطة لتحسين صلابة الفولاذ منخفض الكربون. المبدأ هو زيادة محتوى الكربون على عمق معين تحت سطح المادة. عندما يتجاوز عمق الحز سمك الطبقة الصلبة السطحية ، قد تنشأ بعض المشاكل بسبب تغيير شفرة الحز من مادة صلبة إلى مادة أكثر ليونة. تحقيقا لهذه الغاية ، طور مصنعو الأدوات عدة درجات للشفرة لأنواع مختلفة من مواد قطع العمل.

قال Duane Drape ، مدير المبيعات في Horn (الولايات المتحدة الأمريكية) ، "عند التغيير من مادة صلبة إلى مادة أكثر نعومة ، لا يرغب المستخدم دائمًا في تغيير الشفرة ، لذلك يتعين علينا العثور على أفضل أداة لهذا النوع من الآلات . إذا تم استخدام حشوة كربيد الأسمنت ، فسوف تواجه مشكلة التآكل المفرط عندما تقطع الشفرة سطحًا صلبًا. إذا تم استخدام ملحق CBN مناسب لقطع المواد عالية الصلابة لقطع جزء ناعم ، فمن السهل إتلاف شفرة. يمكننا استخدام حل وسط: حشوات كربيد عالية الصلابة + طبقات مشحمة فائقة ، أو درجات إدراج CBN ناعمة نسبيًا + إدخالات قطع مناسبة لقطع المواد الشائعة (بدلاً من المعالجة الصلبة). "

قال Drape ، "يمكنك استخدام إدخالات CBN لقطع مواد قطع العمل بشكل فعال بصلابة 45-50 HRC ، ولكن يجب تعديل هندسة الشفرة. تحتوي إدخالات CBN النموذجية على شطب سلبي على حافة القطع. هذا الملحق المشطوب السلبي CBN أكثر ليونة للآلة. عند استخدام مادة قطعة العمل ، سيكون للمادة تأثير الانسحاب وسيتم تقصير عمر الأداة. إذا تم استخدام درجة CBN ذات الصلابة المنخفضة وتم تغيير هندسة حافة القطع ، فيمكن قطع مادة قطعة العمل بصلابة 45-50 HRC بنجاح. "

يستخدم ملحق الحز S117 HORN الذي طورته الشركة طرف PCBN ، ويبلغ عمق القطع حوالي 0.15-0.2 مم عند قطع عرض الترس بدقة. من أجل تحقيق تشطيب جيد للسطح ، تحتوي الشفرة على مستوى كشط على كل من حواف القطع على كلا الجانبين.

خيار آخر هو تغيير معلمات القطع. وفقًا لمجلة إيكونومان التابعة لمؤشر إندكس ، "بعد قطع الطبقة المتصلبة ، يمكن استخدام معلمات قطع أكبر. إذا كان العمق المتصلب 0.13 مم أو 0.25 مم فقط ، بعد القطع من خلال هذا العمق ، يتم استبدال الشفرات المختلفة أو الاستمرار في استخدام نفس الشفرة ، مع زيادة معلمات القطع إلى المستوى المناسب. "

من أجل تغطية نطاق أوسع من المعالجة ، تزداد درجات شفرة PCBN. تسمح درجات الصلابة العالية بسرعات قطع أسرع ، بينما يمكن استخدام الدرجات ذات الصلابة الأفضل في بيئات المعالجة الأكثر استقرارًا. للقطع المستمر أو المتقطع ، يمكن أيضًا استخدام درجات إدخال PCBN مختلفة. أشار ماتون من شركة Sumitomo Electric إلى أنه نظرًا لهشاشة أدوات PCBN ، فإن حواف القطع الحادة تكون عرضة للتشقق عند تصنيع الفولاذ المقوى. "يجب علينا حماية حافة القطع ، خاصةً في حالة القطع المتقطع ، يجب تحضير حافة القطع أكثر من القطع المستمر ، ويجب أن تكون زاوية القطع أكبر."

درجات IB10H و IB20H المطورة حديثًا من Iskar توسع خط إنتاجها من Groove Turn PCBN. IB10H عبارة عن درجة PCBN دقيقة الحبيبات للقطع المستمر بسرعة متوسطة إلى عالية للفولاذ المقوى ؛ بينما يتكون IB20H من حبيبات PCBN دقيقة ومتوسطة الحجم ، مما يوفر مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة الصدمات. يمكن أن يتحمل الميزان الظروف القاسية للقطع الصلب المتقطع. يجب أن يكون وضع الفشل العادي لأداة PCBN هو أن حافة القطع تتآكلبدلاً من التصدع أو التصدع المفاجئ.

يتم استخدام درجة PCBN المطلية بـ BNC30G التي قدمتها شركة Sumitomo Electric للحفر المتقطع لقطع العمل الفولاذية الصلبة. للحفر المستمر ، توصي الشركة بدرجة الشفرة الشاملة BN250. قال ماتون ، "عند القطع المستمر ، يتم قطع الشفرة لفترة طويلة ، مما ينتج عنه الكثير من حرارة القطع. لذلك ، من الضروري استخدام شفرة ذات مقاومة جيدة للتآكل. في حالة الحز المتقطع ، تدخل الشفرة وتخرج باستمرار من القطع. لها تأثير كبير على الحافة. لذلك ، من الضروري استخدام شفرة ذات صلابة جيدة ويمكنها تحمل الصدمات المتقطعة. بالإضافة إلى ذلك ، يساعد طلاء الشفرة أيضًا على إطالة عمر الأداة ".

بغض النظر عن نوع الأخدود الذي يتم تشكيله ، يمكن تحويل ورش العمل التي كانت تعتمد في السابق على الطحن لإنهاء الأجزاء الفولاذية المقواة إلى حفر باستخدام أدوات PCBN لزيادة الإنتاجية. يمكن أن يحقق الحفر الصلب دقة أبعاد مماثلة للطحن ، مع تقليل وقت المعالجة بشكل كبير.