Σχισμές από σκληρυμένο χάλυβα με κόφτη PCBN

Σχισμές από σκληρυμένο χάλυβα με κόφτη PCBN

Την περασμένη δεκαετία, η αυλάκωση ακριβείας εξαρτημάτων από σκληρυμένο χάλυβα με ένθετα πολυκρυσταλλικού κυβικού νιτριδίου του βορίου (PCBN) αντικατέστησε σταδιακά την παραδοσιακή λείανση. Ο Tyler Economan, υπεύθυνος μηχανικής υποβολής προσφορών στο Index, ΗΠΑ, είπε: «Γενικά, οι αυλακώσεις λείανσης είναι μια πιο σταθερή διαδικασία που παρέχει μεγαλύτερη ακρίβεια διαστάσεων από την αυλάκωση. Ωστόσο, οι άνθρωποι εξακολουθούν να θέλουν να μπορούν να ολοκληρώσουν το τεμάχιο εργασίας σε έναν τόρνο. Απαιτείται ποικιλία επεξεργασίας».

Διάφορα υλικά τεμαχίου κατεργασίας που έχουν σκληρυνθεί περιλαμβάνουν χάλυβα υψηλής ταχύτητας, χάλυβα μήτρας, χάλυβα ρουλεμάν και κράμα χάλυβα. Μόνο τα σιδηρούχα μέταλλα μπορούν να σκληρυνθούν και οι διαδικασίες σκλήρυνσης εφαρμόζονται συνήθως σε χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Μέσω της επεξεργασίας σκλήρυνσης, η εξωτερική σκληρότητα του τεμαχίου εργασίας μπορεί να γίνει υψηλότερη και να φορεθεί, ενώ το εσωτερικό έχει καλύτερη σκληρότητα. Τα μέρη που κατασκευάζονται από σκληρυμένο χάλυβα περιλαμβάνουν στελέχη, άξονες, συνδετήρες, κινητήριους τροχούς, εκκεντροφόρους άξονες, γρανάζια, δακτυλίους, κινητήριους άξονες, ρουλεμάν και παρόμοια.

Ωστόσο, τα «σκληρά υλικά» είναι μια σχετική, μεταβαλλόμενη έννοια. Μερικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι τα υλικά τεμαχίου με σκληρότητα 40-55 HRC είναι σκληρά υλικά. άλλοι πιστεύουν ότι η σκληρότητα των σκληρών υλικών πρέπει να είναι 58-60 HRC ή μεγαλύτερη. Σε αυτή την κατηγορία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν εργαλεία PCBN.

Μετά την επαγωγική σκλήρυνση, το επιφανειακό σκληρυμένο στρώμα μπορεί να έχει πάχος έως και 1,5 mm και η σκληρότητα μπορεί να φτάσει τα 58-60 HRC, ενώ το υλικό κάτω από το επιφανειακό στρώμα είναι συνήθως πολύ πιο μαλακό. Σε αυτή την περίπτωση, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι το μεγαλύτερο μέρος της κοπής γίνεται κάτω από το επιφανειακό σκληρυμένο στρώμα.

Οι εργαλειομηχανές με επαρκή ισχύ και ακαμψία είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την αυλάκωση των σκληρυμένων μερών. Σύμφωνα με τον Economan, «Όσο καλύτερη είναι η ακαμψία της εργαλειομηχανής και όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η αυλάκωση του σκληρυμένου υλικού. Για υλικά τεμαχίου με σκληρότητα μεγαλύτερη από 50 HRC, πολλές ελαφριές εργαλειομηχανές δεν πληρούν τις απαιτούμενες συνθήκες κοπής. Εάν ξεπεραστεί η χωρητικότητα της μηχανής (ισχύς, ροπή και ιδιαίτερα ακαμψία), η κατεργασία δεν μπορεί να ολοκληρωθεί με επιτυχία."

Η ακαμψία είναι πολύ σημαντική για τη συσκευή συγκράτησης του τεμαχίου εργασίας επειδή η επιφάνεια επαφής της κοπτικής ακμής με το τεμάχιο εργασίας είναι μεγάλη κατά τη διαδικασία αυλάκωσης και το εργαλείο ασκεί μεγάλη πίεση στο τεμάχιο εργασίας. Κατά τη σύσφιξη τεμαχίων εργασίας από σκληρυμένο χάλυβα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας φαρδύς σφιγκτήρας για τη διασπορά της επιφάνειας σύσφιξης. Ο Paul Ratzki, διευθυντής μάρκετινγκ της Sumitomo Electric Hard Alloy Co., δήλωσε: «Τα εξαρτήματα που πρόκειται να κατεργαστούν πρέπει να υποστηρίζονται σταθερά. Κατά την κατεργασία σκληρυμένων υλικών, οι κραδασμοί και η πίεση του εργαλείου που δημιουργούνται είναι πολύ μεγαλύτερες από ό,τι κατά την κατεργασία συνηθισμένων τεμαχίων, γεγονός που μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τη σύσφιξη του τεμαχίου εργασίας. Δεν μπορεί να πετάξει έξω από το μηχάνημα ή να προκαλέσει τη κοπή της λεπίδας CBN ή ακόμα και να σπάσει."

Το στέλεχος που συγκρατεί το ένθετο αυλάκωσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντό για να ελαχιστοποιηθεί η προεξοχή και να αυξηθεί η ακαμψία του εργαλείου. Ο Matthew Schmitz, διευθυντής προϊόντων GRIP στην Isca, επισημαίνει ότι γενικά, τα μονολιθικά εργαλεία είναι πιο κατάλληλα για αυλάκωση σκληρυμένων υλικών. Ωστόσο, η εταιρεία προσφέρει επίσης ένα αρθρωτό σύστημα αυλάκωσης. "Το αρθρωτό στέλεχος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταστάσεις μηχανικής κατεργασίας όπου το εργαλείο είναι επιρρεπές σε ξαφνική αστοχία", λέει. «Δεν χρειάζεται να αντικαταστήσετε ολόκληρο το στέλεχος, απλά πρέπει να αντικαταστήσετε ένα λιγότερο ακριβό εξάρτημα. Το αρθρωτό στέλεχος προσφέρει επίσης μια ποικιλία επιλογών κατεργασίας. Το αρθρωτό σύστημα Grip της Iskar μπορεί να εγκατασταθεί σε μια ποικιλία διαφορετικών προϊόντων. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια βάση εργαλείων με 7 διαφορετικές λεπίδες για 7 σειρές προϊόντων ή οποιοδήποτε αριθμό λεπίδων για διαφορετική επεξεργασία. Η ίδια σειρά προϊόντων με πλάτος σχισμής."

Οι εργαλειοθήκες της Sumitomo Electric για το πιάσιμο των ενθέτων τύπου CGA χρησιμοποιούν μια μέθοδο σύσφιξης από την κορυφή που τραβάει τη λεπίδα πίσω στη βάση. Αυτό το στήριγμα διαθέτει επίσης μια πλευρική βίδα στερέωσης για να βελτιώσει τη σταθερότητα της λαβής και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Rich Maton, βοηθόςδιευθυντής του τμήματος σχεδιασμού της εταιρείας, είπε: "Αυτή η βάση εργαλείων έχει σχεδιαστεί για την αυλάκωση σκληρυμένων τεμαχίων. Εάν η λεπίδα μετακινηθεί στη βάση, η λεπίδα φθείρεται με την πάροδο του χρόνου και η διάρκεια ζωής του εργαλείου αλλάζει. Για τις απαιτήσεις μηχανικής κατεργασίας υψηλής παραγωγικότητας του αυτοκινήτου βιομηχανία (όπως 50-100 ή 150 τεμάχια ανά αιχμή κοπής), η προβλεψιμότητα της διάρκειας ζωής του εργαλείου είναι ιδιαίτερα σημαντική και οι αλλαγές στη διάρκεια ζωής του εργαλείου μπορούν να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην παραγωγή."

Σύμφωνα με αναφορές, το αρθρωτό σύστημα αυλάκωσης Tri-Lock της σειράς GY της Mitsubishi Materials είναι συγκρίσιμο σε ακαμψία με τα ενσωματωμένα τσοκ λεπίδων. Το σύστημα πιάνει αξιόπιστα τις λεπίδες αυλάκωσης από τρεις κατευθύνσεις (περιφερειακή, μπροστινή και επάνω). Ο δύο δομικός σχεδιασμός του εμποδίζει τη μετατόπιση της λεπίδας κατά την αυλάκωση: η προβολή σε σχήμα V εμποδίζει τη μετατόπιση της λεπίδας στα πλάγια. το κλειδί ασφαλείας εξαλείφει την κίνηση της λεπίδας προς τα εμπρός που προκαλείται από τη δύναμη κοπής κατά τη διάρκεια της κατεργασίας με αυλακώσεις.

Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα ένθετα αυλακώσεων για σκληρυμένα χαλύβδινα μέρη περιλαμβάνουν απλά τετράγωνα ένθετα, ένθετα μορφοποίησης, ένθετα με σχισμή και παρόμοια. Γενικά, οι κομμένες αυλακώσεις απαιτείται να έχουν καλό φινίρισμα επιφάνειας επειδή έχουν ένα τμήμα ζευγαρώματος, και μερικές είναι δακτύλιοι Ο ή αυλακώσεις δακτυλίου κουμπώματος. Σύμφωνα με τον Mark Menconi, ειδικό προϊόντων στη Mitsubishi Materials, "Αυτές οι διαδικασίες μπορούν να χωριστούν σε κατεργασία αυλακώσεων εσωτερικής διαμέτρου και κατεργασία αυλακώσεων εξωτερικής διαμέτρου, αλλά οι περισσότερες εργασίες αυλάκωσης απαιτούν λεπτή κοπή, συμπεριλαμβανομένης της ελαφριάς ακρίβειας αφής από περίπου 0,25 mm βάθος κοπής. Κόψτε σε μια πλήρης κοπή με βάθος περίπου 0,5 χιλιοστών."

Η αυλάκωση του σκληρυμένου χάλυβα απαιτεί τη χρήση εργαλείων με μεγαλύτερη σκληρότητα, καλύτερη αντοχή στη φθορά και κατάλληλη γεωμετρία. Το κλειδί είναι να καταλάβετε εάν πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα ένθετο καρβιδίου, ένα κεραμικό ένθετο ή ένα ένθετο PCBN. Ο Schmitz είπε, «Σχεδόν πάντα επιλέγω ένθετα καρβιδίου όταν κατεργάζομαι τεμάχια με σκληρότητα κάτω από 50 HRC. Για τεμάχια με σκληρότητα 50-58 HRC, τα κεραμικά ένθετα είναι μια πολύ οικονομική επιλογή. Μόνο όταν τα ένθετα CBN του τεμαχίου εργασίας θα πρέπει να ληφθούν υπόψη για σκληρότητα έως 58 HRC. Τα ένθετα CBN είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για κατεργασία τέτοιων υλικών υψηλής σκληρότητας, επειδή ο μηχανισμός κατεργασίας δεν είναι ένα υλικό κοπής αλλά μια διεπαφή εργαλείου/τεμαχίου εργασίας. Λιώνουμε το υλικό.

Για την αυλάκωση εξαρτημάτων από σκληρυμένο χάλυβα με σκληρότητα πάνω από 58 HRC, ο έλεγχος τσιπ δεν αποτελεί πρόβλημα. Δεδομένου ότι συνήθως χρησιμοποιείται ξηρή αυλάκωση, τα τσιπ μοιάζουν περισσότερο με σκόνη ή πολύ μικρά σωματίδια και μπορούν να αφαιρεθούν με το χτύπημα με το χέρι. Ο Maton της Sumitomo Electric είπε: "Συνήθως, αυτό το είδος μήκους θα σπάσει και θα αποσυντεθεί όταν χτυπήσει οτιδήποτε, επομένως η επαφή του μήκους με το τεμάχιο εργασίας δεν θα βλάψει το τεμάχιο εργασίας. Εάν πιάσετε ένα νήσο, θα σπάσουν στο χέρι σας."

Ένας από τους λόγους για τους οποίους τα ένθετα CBN είναι κατάλληλα για στεγνή κοπή είναι ότι παρόλο που η αντοχή τους στη θερμότητα είναι πολύ καλή, η απόδοση επεξεργασίας μειώνεται σημαντικά σε περίπτωση διακυμάνσεων της θερμοκρασίας. Ο Economan λέει, «Στην πραγματικότητα, όταν το ένθετο CBN έρχεται σε επαφή με το υλικό του τεμαχίου εργασίας, παράγει θερμότητα κοπής στο άκρο, αλλά επειδή το ένθετο CBN είναι λιγότερο προσαρμόσιμο στις αλλαγές θερμοκρασίας, είναι δύσκολο να ψύχεται επαρκώς για να διατηρείται σταθερή θερμοκρασία. Κατάσταση. Το CBN είναι πολύ σκληρό, αλλά είναι επίσης πολύ εύθραυστο και μπορεί να σπάσει λόγω αλλαγών θερμοκρασίας».

Όταν κόβετε χαλύβδινα μέρη με χαμηλή σκληρότητα (όπως 45-50 HRC) με τσιμεντοειδές καρβίδιο, κεραμικά ή PCBN ένθετα, τα τσιπ που δημιουργούνται πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά. Αυτό αφαιρεί αποτελεσματικά τη θερμότητα κοπής στο υλικό του εργαλείου κατά τη διαδικασία κοπής, επειδή τα τσιπς μπορούν να παρασύρουν μεγάλη ποσότητα θερμότητας.

Ο Schmitz του Iskar συνιστά επίσης την επεξεργασία του εργαλείου σε "ανεστραμμένη" κατάσταση. Εξήγησε, «Κατά την εγκατάσταση ενός εργαλείου σε μια εργαλειομηχανή, το προτιμώμενο εργαλείο του κατασκευαστή εργαλειομηχανών εγκαθίσταται κόβοντας τη λεπίδα με την όψη προς τα επάνω, καθώς αυτό επιτρέπει τηνπεριστροφή του τεμαχίου εργασίας για την άσκηση πίεσης προς τα κάτω στη ράγα μηχανής για να διατηρείται η μηχανή σταθερή. Ωστόσο, όταν η λεπίδα κόβεται στο υλικό του κατεργαζόμενου τεμαχίου, τα σχηματισμένα τσιπ μπορεί να παραμείνουν στη λεπίδα και στο τεμάχιο εργασίας. Εάν η θήκη εργαλείου αναποδογυριστεί και το εργαλείο τοποθετηθεί ανάποδα, η λεπίδα δεν θα είναι ορατή και η ροή του τσιπ θα διαφύγει αυτόματα από την περιοχή κοπής υπό την επίδραση της βαρύτητας."

Η επιφανειακή σκλήρυνση είναι μια απλή μέθοδος για τη βελτίωση της σκληρότητας του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Η αρχή είναι να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε άνθρακα σε ένα ορισμένο βάθος κάτω από την επιφάνεια του υλικού. Όταν το βάθος αυλάκωσης υπερβαίνει το πάχος του επιφανειακού σκληρυμένου στρώματος, μπορεί να προκύψουν ορισμένα προβλήματα λόγω της αλλαγής της λεπίδας αυλάκωσης από σκληρότερο υλικό σε πιο μαλακό υλικό. Για το σκοπό αυτό, οι κατασκευαστές εργαλείων έχουν αναπτύξει διάφορες ποιότητες λεπίδων για διαφορετικούς τύπους υλικών κομματιού προς κατεργασία.

Ο Duane Drape, διευθυντής πωλήσεων στο Horn (ΗΠΑ), δήλωσε: "Όταν αλλάζεις από ένα πιο σκληρό υλικό σε ένα πιο μαλακό, ο χρήστης δεν θέλει πάντα να αλλάξει τη λεπίδα, επομένως πρέπει να βρούμε το καλύτερο εργαλείο για αυτόν τον τύπο μηχανικής κατεργασίας Εάν χρησιμοποιηθεί ένθετο καρβιδίου με τσιμέντο, θα αντιμετωπίσει το πρόβλημα της υπερβολικής φθοράς όταν η λεπίδα κόβει μια σκληρή επιφάνεια. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν συμβιβασμό: ένθετα καρβιδίου υψηλής σκληρότητας + υπερλιπασμένες επιστρώσεις ή σχετικά μαλακά ένθετα CBN + ένθετα κοπής κατάλληλα για κοπή κοινών υλικών (και όχι σκληρή μηχανική κατεργασία)."

Ο Drape είπε: «Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένθετα CBN για να κόψετε αποτελεσματικά υλικά τεμαχίου εργασίας με σκληρότητα 45-50 HRC, αλλά η γεωμετρία της λεπίδας πρέπει να ρυθμιστεί. Τα τυπικά ένθετα CBN έχουν αρνητική λοξότμηση στην κοπτική άκρη. Αυτό το ένθετο CBN αρνητικής λοξότμησης είναι πιο μαλακό στη μηχανή. Όταν χρησιμοποιείται το υλικό του κατεργαζόμενου τεμαχίου, το υλικό θα έχει αποτέλεσμα έλξης και η διάρκεια ζωής του εργαλείου θα μειωθεί. Εάν χρησιμοποιηθεί ο βαθμός CBN με χαμηλότερη σκληρότητα και αλλάξει η γεωμετρία της κοπτικής ακμής, το υλικό τεμαχίου με σκληρότητα 45-50 HRC μπορεί να κοπεί με επιτυχία."

Το ένθετο αυλάκωσης S117 HORN που αναπτύχθηκε από την εταιρεία χρησιμοποιεί μύτη PCBN και το βάθος κοπής είναι περίπου 0,15-0,2 mm όταν το πλάτος του γραναζιού κόβεται με ακρίβεια. Προκειμένου να επιτευχθεί ένα καλό φινίρισμα επιφάνειας, η λεπίδα έχει ένα επίπεδο απόξεσης σε κάθε μία από τις ακμές κοπής και στις δύο πλευρές.

Μια άλλη επιλογή είναι να αλλάξετε τις παραμέτρους κοπής. Σύμφωνα με τον Economan του Index, «Μετά την κοπή του σκληρυμένου στρώματος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μεγαλύτερες παράμετροι κοπής. Εάν το σκληρυμένο βάθος είναι μόνο 0,13 mm ή 0,25 mm, μετά την κοπή σε αυτό το βάθος, είτε αντικαθίστανται οι διαφορετικές λεπίδες ή χρησιμοποιείτε ακόμα την ίδια λεπίδα, αλλά αυξήστε τις παραμέτρους κοπής στο κατάλληλο επίπεδο."

Προκειμένου να καλυφθεί ένα ευρύτερο φάσμα επεξεργασίας, οι ποιότητες λεπίδων PCBN αυξάνονται. Οι υψηλότεροι βαθμοί σκληρότητας επιτρέπουν μεγαλύτερες ταχύτητες κοπής, ενώ οι βαθμοί με καλύτερη σκληρότητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πιο ασταθή περιβάλλοντα επεξεργασίας. Για συνεχή ή διακεκομμένη κοπή, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές ποιότητες ενθέτων PCBN. Ο Maton της Sumitomo Electric επεσήμανε ότι λόγω της ευθραυστότητας των εργαλείων PCBN, οι αιχμηρές ακμές κοπής είναι επιρρεπείς σε θρυμματισμό κατά την κατεργασία σκληρυμένου χάλυβα. «Πρέπει να προστατεύσουμε την κοπτική άκρη, ειδικά σε διακεκομμένη κοπή, η κοπτική άκρη πρέπει να προετοιμάζεται περισσότερο από τη συνεχή κοπή και η γωνία κοπής πρέπει να είναι μεγαλύτερη».

Οι νέες ποιότητες IB10H και IB20H της Iskar επεκτείνουν περαιτέρω τη σειρά προϊόντων Groove Turn PCBN. Το IB10H είναι ένα λεπτόκοκκο επίπεδο PCBN για συνεχή κοπή μέτριας έως υψηλής ταχύτητας σκληρυμένου χάλυβα. ενώ το IB20H αποτελείται από λεπτούς και μεσαίου μεγέθους κόκκους PCBN, παρέχοντας καλή αντοχή στη φθορά και αντοχή στην κρούση. Η ζυγαριά μπορεί να αντέξει στις πιο σκληρές συνθήκες της διακοπτόμενης κοπής από σκληρυμένο χάλυβα. Η κανονική λειτουργία αστοχίας ενός εργαλείου PCBN πρέπει να είναι η φθορά της κοπτικής άκρηςαντί να ραγίσει ή να ραγίσει ξαφνικά.

Ο βαθμός PCBN με επίστρωση BNC30G που εισάγεται από τη Sumitomo Electric χρησιμοποιείται για διακεκομμένη αυλάκωση τεμαχίων κατεργασίας σκληρυμένου χάλυβα. Για συνεχή αυλάκωση, η εταιρεία συνιστά την κατηγορία λεπίδας γενικής χρήσης BN250. Ο Maton είπε, «Όταν κόβετε συνεχώς, η λεπίδα κόβεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, κάτι που θα δημιουργήσει πολλή θερμότητα κοπής. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια λεπίδα με καλή αντοχή στη φθορά. Σε περίπτωση διαλείπουσας αυλάκωσης, η λεπίδα εισέρχεται και εξέρχεται συνεχώς από την κοπή. Έχει μεγάλη επίδραση στην άκρη. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια λεπίδα με καλή σκληρότητα και να αντέχει σε διαλείπουσα κρούση. Επιπλέον, η επίστρωση της λεπίδας συμβάλλει επίσης στην παράταση της διάρκειας ζωής του εργαλείου."

Ανεξάρτητα από τον τύπο του αυλακιού που κατασκευάζεται, τα συνεργεία που προηγουμένως βασίζονταν στην λείανση για να φινιρίσουν σκληρυμένα χαλύβδινα μέρη μπορούν να μετατραπούν σε αυλάκωση με εργαλεία PCBN για αύξηση της παραγωγικότητας. Η σκληρή αυλάκωση μπορεί να επιτύχει ακρίβεια διαστάσεων συγκρίσιμη με τη λείανση, ενώ μειώνει σημαντικά τον χρόνο κατεργασίας.