Прорязване на закалена стомана с PCBN резачка

Прорязване на закалена стомана с PCBN фреза

През последното десетилетие прецизното нарязване на закалени стоманени части с вложки от поликристален кубичен борен нитрид (PCBN) постепенно замени традиционното шлайфане. Тайлър Икономън, инженерен мениджър за наддаване в Index, САЩ, каза: „Като цяло, шлифоването на канали е по-стабилен процес, който осигурява по-висока точност на размерите от нарязването на канали. Въпреки това хората все още искат да могат да завършат детайла на струг. Необходима е разнообразна обработка."

Различни материали за заготовки, които са били закалени, включват високоскоростна стомана, матрица, лагерна стомана и легирана стомана. Само черни метали могат да бъдат закалени, а процесите на закаляване обикновено се прилагат за нисковъглеродни стомани. Чрез обработката за втвърдяване външната твърдост на детайла може да бъде по-висока и годна за носене, докато вътрешността има по-добра здравина. Частите, изработени от закалена стомана, включват дорници, оси, съединители, задвижващи колела, разпределителни валове, зъбни колела, втулки, задвижващи валове, лагери и други подобни.

Въпреки това, "твърдите материали" е относително, променящо се понятие. Някои хора смятат, че материалите за детайли с твърдост 40-55 HRC са твърди материали; други смятат, че твърдостта на твърдите материали трябва да бъде 58-60 HRC или по-висока. В тази категория могат да се използват PCBN инструменти.

След индукционно втвърдяване, повърхностно втвърденият слой може да бъде с дебелина до 1,5 mm и твърдостта може да достигне 58-60 HRC, докато материалът под повърхностния слой обикновено е много по-мек. В този случай е важно да се гарантира, че по-голямата част от рязането се извършва под повърхностно втвърдения слой.

Машините с достатъчна мощност и твърдост са необходимо условие за нарязване на закалени части. Според Economan, „Колкото по-добра е твърдостта на машинния инструмент и колкото по-висока е мощността, толкова по-ефективно е нарязването на канали на втвърдения материал. За материали на детайли с твърдост над 50 HRC, много леки машини не отговарят на необходимите условия на рязане. Ако капацитетът на машината (мощност, въртящ момент и особено твърдост) е надвишен, обработката не може да бъде завършена успешно."

Твърдостта е много важна за устройството за задържане на детайла, тъй като контактната повърхност на режещия ръб с детайла е голяма по време на процеса на нарязване и инструментът упражнява голям натиск върху детайла. При захващане на детайли от закалена стомана може да се използва широка скоба за разпръскване на затягащата повърхност. Пол Рацки, маркетинг мениджър на Sumitomo Electric Hard Alloy Co., каза: „Частите, които ще бъдат обработени, трябва да бъдат здраво поддържани. При обработка на закалени материали генерираните вибрации и налягане на инструмента са много по-големи, отколкото при обработка на обикновени детайли, което може да доведе до затягане на детайла. Не може да излети от машината или да причини CBN острието да се отчупи или дори да се счупи."

Дръжката, която държи вложката за канали, трябва да е възможно най-къса, за да се сведе до минимум надвесът и да се увеличи твърдостта на инструмента. Матю Шмитц, мениджър на продуктите GRIP в Isca, посочва, че като цяло монолитните инструменти са по-подходящи за нарязване на втвърдени материали. Въпреки това, компанията предлага и модулна система за нарязване на канали. „Модулният остов може да се използва в ситуации на обработка, при които инструментът е склонен към внезапна повреда“, казва той. „Не е нужно да сменяте целия дръжка, просто трябва да замените по-евтин компонент. Модулната опашка също предлага разнообразие от опции за обработка. Модулната система Grip на Iskar може да се монтира в различни продукти. Можете да използвате държач за инструменти със 7 различни остриета за 7 продуктови линии или произволен брой остриета за различна обработка. Същата продуктова линия с ширина на процепа."

Инструментодържачите на Sumitomo Electric за захващане на вложки от тип CGA използват метод на затягане отгоре, който изтегля острието обратно в държача. Този държач разполага и със страничен закрепващ винт за подобряване на стабилността на захващането и удължаване на живота на инструмента. Рич Матън, асистентмениджър на отдела за проектиране на компанията, каза: "Този държач за инструменти е предназначен за нарязване на закалени детайли. Ако острието се движи в държача, острието се износва с течение на времето и животът на инструмента се променя. За изискванията за висока производителност на машинната обработка на автомобилите промишлеността (като 50-100 или 150 детайла на режещ ръб), предвидимостта на живота на инструмента е особено важна и промените в живота на инструмента могат да окажат значително влияние върху производството."

Според докладите модулната система за нарязване на канали от серията GY на Mitsubishi Materials Tri-Lock е сравнима по твърдост с вградените патронници за остриета. Системата надеждно захваща остриетата за нарязване от три посоки (периферна, предна и горна). Двата му структурен дизайн предотвратяват изместването на острието по време на нарязване: V-образната издатина предотвратява движението на острието настрани; предпазният ключ елиминира движението напред на острието, причинено от силата на рязане по време на обработка на процепа.

Често използваните вложки за нарязване на канали за закалени стоманени части включват прости квадратни вложки, оформящи вложки, вложки с прорези и други подобни. Като цяло, изрязаните канали трябва да имат добро покритие на повърхността, тъй като имат съвпадаща част, а някои са О-пръстени или канали за щракави пръстени. Според Марк Менкони, продуктов специалист в Mitsubishi Materials, „Тези процеси могат да бъдат разделени на обработка на канали с вътрешен диаметър и обработка на канали с външен диаметър, но повечето операции за нарязване изискват фино рязане, включително лека прецизност на докосване от около 0,25 mm дълбочина на рязане. пълен разрез с дълбочина около 0,5 мм."

Нарязването на закалена стомана изисква използването на инструменти с по-висока твърдост, по-добра износоустойчивост и подходяща геометрия. Ключът е да разберете дали трябва да се използва карбидна вложка, керамична вложка или PCBN вложка. Шмиц каза: „Почти винаги избирам карбидни пластини, когато обработвам детайли с твърдост под 50 HRC. За детайли с твърдост 50-58 HRC, керамичните вложки са много икономичен избор. Само когато CBN вложките трябва да се вземат предвид за твърдост до 58 HRC. CBN вложките са особено подходящи за обработка на такива високо твърди материали, тъй като механизмът за обработка не е режещ материал, а интерфейс инструмент/заготовка. Разтопете материала.

За нарязване на закалени стоманени части с твърдост над 58 HRC контролът на стружката не е проблем. Тъй като обикновено се използва сухо нарязване, чиповете са по-скоро като прах или много малки частици и могат да бъдат отстранени с ръчен удар. Матон от Sumitomo Electric каза: „Обикновено този вид стружка ще се счупи и разпадне, когато удари нещо, така че контактът на стружка с детайла няма да повреди детайла. Ако хванете стружка, те ще се разбият в ръката ви.

Една от причините CBN пластините да са подходящи за сухо рязане е, че въпреки че тяхната топлоустойчивост е много добра, производителността на обработка е значително намалена в случай на температурни колебания. Economan казва: „Всъщност, когато CBN вложката е в контакт с материала на детайла, тя произвежда топлина на рязане на върха, но тъй като CBN вложката е по-малко адаптивна към температурните промени, е трудно да се охлади адекватно, за да се поддържа постоянна температура. състояние. CBN е много твърд, но също така е много крехък и може да се спука поради температурни промени."

При рязане на стоманени части с ниска твърдост (като 45-50 HRC) с циментирани карбидни, керамични или PCBN вложки, генерираните стружки трябва да са възможно най-къси. Това ефективно премахва топлината от рязане в материала на инструмента по време на процеса на рязане, тъй като стружки могат да отнесат голямо количество топлина.

Schmitz на Iskar също препоръчва инструментът да се обработва в "обърнато" състояние. Той обясни: „Когато инсталирате инструмент върху машинен инструмент, предпочитаният инструмент на производителя на металорежещи машини се монтира чрез отрязване на острието с лице нагоре, тъй като това позволявазавъртане на детайла за упражняване на натиск надолу върху релсата на машината, за да поддържа машината стабилна. Въпреки това, когато острието се нарязва в материала на детайла, образуваните стружки могат да останат върху острието и детайла. Ако държачът на инструмента се обърне и инструментът е монтиран с главата надолу, острието няма да се вижда и потокът от стружки автоматично ще избяга от зоната на рязане под действието на гравитацията."

Повърхностното втвърдяване е прост метод за подобряване на твърдостта на нисковъглеродната стомана. Принципът е да се увеличи съдържанието на въглерод на определена дълбочина под повърхността на материала. Когато дълбочината на нарязване надвишава дебелината на повърхностно втвърдения слой, могат да възникнат някои проблеми поради смяната на острието за нарязване от по-твърд материал към по-мек материал. За тази цел производителите на инструменти са разработили няколко класа остриета за различни видове материали за детайли.

Дуейн Дрейп, мениджър продажби в Horn (САЩ), каза: „Когато преминавате от по-твърд материал към по-мек материал, потребителят не винаги иска да сменя острието, така че трябва да намерим най-добрия инструмент за този тип обработка . Ако се използва пластина от циментиран карбид, тя ще срещне проблема с прекомерно износване, когато острието реже твърда повърхност. Ако CBN пластина, подходяща за рязане на високо твърди материали, се използва за рязане на мека част, е лесно да се повреди острие. Можем да използваме компромис: карбидни вложки с висока твърдост + супер смазани покрития или относително меки CBN класове на пластини + режещи пластини, подходящи за рязане на обикновени материали (вместо за твърда механична обработка).“

Дрейп каза: „Можете да използвате CBN вложки за ефективно рязане на материали с твърдост 45-50 HRC, но геометрията на острието трябва да се регулира. Типичните CBN пластини имат отрицателна фаска на режещия ръб. Тази CBN вложка с отрицателна фаска е по-мека за обработка. Когато се използва материалът на детайла, материалът ще има ефект на изтегляне и животът на инструмента ще бъде съкратен. Ако се използва клас CBN с по-ниска твърдост и се промени геометрията на режещия ръб, материалът на детайла с твърдост 45-50 HRC може да бъде успешно отрязан."

Разработената от компанията пластина за нарязване S117 HORN използва PCBN накрайник, а дълбочината на рязане е около 0,15-0,2 мм, когато ширината на зъбното колело е прецизно нарязана. За да се постигне добър завършек на повърхността, острието има остъргваща равнина на всеки от режещите ръбове от двете страни.

Друга възможност е да промените параметрите на рязане. Според Economan на Index „След изрязване на втвърдения слой могат да се използват по-големи параметри на рязане. Ако закалената дълбочина е само 0,13 mm или 0,25 mm, след изрязване на тази дълбочина или различните остриета се заменят, или все още се използва същото острие, но увеличете параметрите на рязане до подходящото ниво."

За да се покрие по-широк спектър от обработка, марките PCBN остриета се увеличават. По-високите степени на твърдост позволяват по-бързи скорости на рязане, докато класове с по-добра якост могат да се използват в по-нестабилни среди на обработка. За непрекъснато или прекъснато рязане могат да се използват и различни марки PCBN вложки. Maton от Sumitomo Electric посочи, че поради крехкостта на PCBN инструментите, острите режещи ръбове са податливи на стържене при обработка на закалена стомана. „Трябва да защитим режещия ръб, особено при прекъснато рязане, режещият ръб трябва да бъде подготвен повече, отколкото при непрекъснато рязане, а ъгълът на рязане трябва да бъде по-голям.“

Новоразработените марки IB10H и IB20H на Iskar допълнително разширяват своята продуктова линия Groove Turn PCBN. IB10H е фино-зърнест PCBN клас за средно до високоскоростно непрекъснато рязане на закалена стомана; докато IB20H се състои от фини и средни зърна PCBN зърна, осигуряващи добра устойчивост на износване и устойчивост на удар. Балансът може да издържи на по-суровите условия на прекъснато рязане от закалена стомана. Нормалният режим на повреда на PCBN инструмент трябва да бъде, че режещият ръб се износвавместо внезапно напукване или напукване.

Класът PCBN с покритие BNC30G, въведен от Sumitomo Electric, се използва за прекъсване на нарязване на заготовки от закалена стомана. За непрекъснато нарязване на канали, компанията препоръчва своя универсален клас на острие BN250. Матон каза: „При непрекъснато рязане острието се реже за дълго време, което ще генерира много топлина при рязане. Поради това е необходимо да се използва острие с добра устойчивост на износване. В случай на периодично нарязване, острието непрекъснато влиза и излиза от рязане. Има голямо влияние върху върха. Поради това е необходимо да се използва острие с добра здравина и може да издържи на периодичен удар. В допълнение, покритието на острието също помага да се удължи живота на инструмента."

Независимо от вида на жлеба, който се обработва, работилниците, които преди са разчитали на шлайфане за завършване на закалени стоманени части, могат да бъдат превърнати в жлебване с PCBN инструменти за повишаване на производителността. Твърдото нарязване на канали може да постигне точност на размерите, сравнима с шлайфането, като същевременно намалява значително времето за обработка.