Karastatud terase pilustamine PCBN-lõikuriga

Karastatud terase pilustamine PCBN-lõikuriga

Viimase kümnendi jooksul on karastatud terasest detailide täppissoonte lõikamine polükristallilise kuupmeetri boornitriidi (PCBN) sisetükkidega järk-järgult asendanud traditsioonilise lihvimise. USA Indexi pakkumisinsenerijuht Tyler Economan ütles: "Üldiselt on soonte lihvimine stabiilsem protsess, mis tagab suurema mõõtmete täpsuse kui soonte lõikamine. Inimesed tahavad aga ikkagi, et saaks töödeldava detaili treipingil valmis teha. Vaja on mitmesugust töötlemist."

Erinevate karastatud tooriku materjalide hulka kuuluvad kiirteras, surveteras, laagriteras ja legeerteras. Karastada saab ainult mustmetalle ja tavaliselt rakendatakse karastamisprotsesse madala süsinikusisaldusega teraste puhul. Karastustöötluse abil saab töödeldava detaili välist kõvadust kõrgemaks ja kulumiskindlaks muuta, sisemuses aga paremat sitkust. Karastatud terasest valmistatud osade hulka kuuluvad tornid, teljed, pistikud, veorattad, nukkvõllid, hammasrattad, puksid, veovõllid, laagrid jms.

"Kõvad materjalid" on aga suhteline, muutuv mõiste. Mõned inimesed arvavad, et tooriku materjalid kõvadusega 40–55 HRC on kõvad materjalid; teised usuvad, et kõvade materjalide kõvadus peaks olema 58–60 HRC või kõrgem. Selles kategoorias saab kasutada PCBN-tööriistu.

Pärast induktsioonkarastamist võib pinnakarastatud kiht olla kuni 1,5 mm paksune ja kõvadus ulatuda 58-60 HRC-ni, samas kui pinnakihi all olev materjal on tavaliselt palju pehmem. Sel juhul on oluline jälgida, et suurem osa lõikamisest toimuks pinnakarastatud kihi all.

Piisava võimsuse ja jäikusega tööpingid on karastunud detailide soonimise vajalik tingimus. Economani sõnul „Mida parem on tööpingi jäikus ja suurem võimsus, seda tõhusam on karastatud materjali soonimine. Üle 50 HRC kõvadusega tooriku materjalide puhul ei vasta paljud kerged tööpingid nõutavatele lõiketingimustele. Masina võimsuse (võimsus, pöördemoment ja eriti jäikus) ületamisel ei saa töötlemist edukalt lõpule viia.

Jäikus on tooriku hoidmisseadme jaoks väga oluline, kuna lõikeserva kokkupuutepind toorikuga on soone tegemise ajal suur ning tööriist avaldab toorikule suurt survet. Karastatud terasest toorikute kinnitamisel saab kinnituspinna hajutamiseks kasutada laia klambrit. Sumitomo Electric Hard Alloy Co. turundusjuht Paul Ratzki ütles: „Töödeldatavad osad peavad olema kindlalt toestatud. Karastatud materjalide töötlemisel on vibratsioon ja tööriista surve palju suurem kui tavaliste toorikute töötlemisel, mis võib põhjustada tooriku kinnikiilumist. Ei saa masinast välja lennata ega põhjustada CBN-i tera purunemist või isegi purunemist.

Vars, mis hoiab soonte sisestust, peaks olema võimalikult lühike, et minimeerida üleulatust ja suurendada tööriista jäikust. Isca GRIP-toodete juht Matthew Schmitz juhib tähelepanu, et üldiselt sobivad monoliitsed tööriistad karastatud materjalide soonte tegemiseks. Ettevõte pakub aga ka modulaarset soontesüsteemi. "Modulaarset varre saab kasutada töötlemisolukordades, kus tööriist on altid ootamatule rikkele," ütleb ta. "Te ei pea kogu varre välja vahetama, peate lihtsalt asendama odavama komponendi. Modulaarne vars pakub ka mitmesuguseid töötlusvõimalusi. Iskari Grip moodulsüsteemi saab paigaldada mitmesugustesse erinevatesse toodetesse. Saate kasutada 7 erineva teraga tööriistahoidjat 7 tootesarja jaoks või suvalise arvu teradega erineva töötlemise jaoks. Sama tootesari pilu laiusega.

Sumitomo Electricu tööriistahoidikud CGA-tüüpi sisetükkide haaramiseks kasutavad ülevalt kinnitusmeetodit, mis tõmbab tera tagasi hoidikusse. Sellel hoidikul on ka külgmine kinnituskruvi, mis aitab parandada haarde stabiilsust ja pikendada tööriista eluiga. Rikas Maton, assistentEttevõtte disainiosakonna juhataja ütles: "See tööriistahoidik on mõeldud karastatud toorikute soonte tegemiseks. Kui tera liigub hoidikus, kulub tera aja jooksul ja tööriista eluiga muutub. Autotööstuse kõrge tootlikkusega töötlemise nõuete jaoks tööstuses (näiteks 50–100 või 150 toorikut lõiketera kohta), on tööriista eluea prognoositavus eriti oluline ja tööriista eluea muutused võivad tootmist oluliselt mõjutada.

Aruannete kohaselt on Mitsubishi Materialsi GY-seeria Tri-Locki moodulsoonte süsteem jäikuse poolest võrreldav integreeritud terapadrunite omaga. Süsteem haarab soonelabadest usaldusväärselt kinni kolmest suunast (väliskülg, ees ja ülemine). Selle kaks konstruktsioonikonstruktsiooni takistavad tera nihkumist soone tegemise ajal: V-kujuline eend takistab tera liikumist külgedele; turvavõti välistab lõikejõust põhjustatud tera ettepoole liikumise pilu töötlemisel.

Karastatud terasest osade jaoks tavaliselt kasutatavad soonedetailid hõlmavad lihtsaid ruudukujulisi sisetükke, vormivaid sisetükke, piludega sisestusi jms. Üldiselt peavad lõigatud sooned olema hea pinnaviimistlusega, kuna neil on vastav osa ja mõned on O-rõngad või kinnitusrõnga sooned. Mitsubishi Materialsi tootespetsialisti Mark Menconi sõnul võib neid protsesse jagada siseläbimõõduga soone töötlemiseks ja välisläbimõõduga soone töötlemiseks, kuid enamik soonimistoiminguid nõuab peent lõikamist, sealhulgas kerge puudutuse täpsust alates umbes 0,25 mm lõikesügavusest. täislõige umbes 0,5 mm sügavusega."

Karastatud terase soonte tegemiseks on vaja kasutada suurema kõvadusega, parema kulumiskindlusega ja sobiva geomeetriaga tööriistu. Peamine on välja selgitada, kas kasutada tuleks karbiidist, keraamilist või PCBN-i. Schmitz ütles: "Ma valin peaaegu alati karbiidist sisetükid, kui töödeldakse toorikud kõvadusega alla 50 HRC. 50-58 HRC kõvadusega detailide jaoks on keraamilised sisetükid väga ökonoomne valik. Ainult siis, kui töödeldava detaili CBN-i tuleks arvesse võtta kõvadusega kuni 58 HRC. CBN-i vahetükid sobivad eriti hästi selliste suure kõvadusega materjalide töötlemiseks, kuna töötlemismehhanism ei ole lõikematerjal, vaid tööriista/tooriku liides. Sulata materjal.

Karastatud terasdetailide, mille kõvadus on üle 58 HRC, soonte tegemisel pole laastu kontroll probleemiks. Kuna tavaliselt kasutatakse kuivsooni, on laastud pigem tolmu või väga väikeste osakeste moodi ning neid saab käsitsi puhumisega eemaldada. Sumitomo Electricu Maton ütles: "Tavaliselt puruneb ja laguneb selline laast, kui see millelegi vastu põrkab, nii et killu kokkupuude töödeldava detailiga ei kahjusta töödeldavat detaili. Kui te võtate killust kinni, purunevad need teie käes.

Üks põhjus, miks CBN-i sisetükid kuivlõikamiseks sobivad, on see, et kuigi nende kuumakindlus on väga hea, väheneb temperatuurikõikumiste korral töötlemise jõudlus oluliselt. Economan ütleb: "Tegelikult, kui CBN-i sisetükk puutub kokku töödeldava detaili materjaliga, tekitab see otsale lõikesoojuse, kuid kuna CBN-i sisetükk on temperatuurimuutustega vähem kohanemisvõimeline, on seda raske piisavalt jahutada, et hoida konstantset temperatuuri. temperatuuri. osariik. CBN on väga kõva, kuid see on ka väga rabe ja võib temperatuurimuutuste tõttu puruneda.

Madala kõvadusega (nt 45–50 HRC) terasdetailide lõikamisel tsementeeritud karbiidi, keraamiliste või PCBN-i sisestusdetailidega peaksid tekkivad laastud olema võimalikult lühikesed. See eemaldab lõikamisprotsessi ajal tõhusalt tööriista materjalist lõikesoojuse, sest laastud võivad suurel hulgal soojust ära kanda.

Iskari Schmitz soovitab ka tööriista töödelda "ümberpööratud" olekus. Ta selgitas: "Tööriista paigaldamisel tööpinkile paigaldatakse tööpingi valmistaja eelistatud tööriist, lõigates tera ülespoole, kuna see võimaldabtöödeldava detaili pöörlemine, et avaldada masina siinile allapoole suunatud survet, et hoida masinat stabiilsena. Kui aga tera lõigatakse tooriku materjali, võivad tekkinud laastud jääda terale ja toorikule. Kui tööriistahoidik on ümber pööratud ja tööriist on tagurpidi paigaldatud, ei ole tera näha ja laastude vool väljub gravitatsiooni mõjul lõikepiirkonnast automaatselt.

Pinna karastamine on lihtne meetod madala süsinikusisaldusega terase kõvaduse parandamiseks. Põhimõte on süsinikusisalduse suurendamine teatud sügavusel materjali pinna all. Kui soone sügavus ületab pinnakarastatud kihi paksuse, võib tekkida probleeme, mis on tingitud soonetera muutumisest kõvemast materjalist pehmema materjali vastu. Selleks on tööriistatootjad välja töötanud mitu tera klassi erinevat tüüpi tooriku materjalide jaoks.

Horni (USA) müügijuht Duane Drape ütles: "Kõvemalt materjalilt pehmema materjali vastu vahetades ei taha kasutaja alati tera vahetada, seega peame leidma seda tüüpi töötlemiseks parima tööriista . Kui kasutatakse tsementeeritud karbiidist sisetükki, tekib teraga kõva pinna lõikamisel liigse kulumise probleem. Kui pehme osa lõikamiseks kasutatakse kõrge kõvadusega materjalide lõikamiseks sobivat CBN-i, on seda lihtne kahjustada. Saame kasutada kompromissi: suure kõvadusega karbiidist sisetükid + ülimääritud katted või suhteliselt pehmed CBN-i lõiketerad + tavaliste materjalide lõikamiseks sobivad lõiketerad (mitte kõva töötlemiseks)."

Drape ütles: "Võite kasutada CBN-i sisestusi, et tõhusalt lõigata töödeldava detaili materjale kõvadusega 45–50 HRC, kuid tera geomeetriat tuleb reguleerida. Tüüpilistel CBN-i sisestustel on lõikeserval negatiivne faasi. See negatiivse faasiga CBN sisestus on pehmem töödelda. Töödeldava detaili materjali kasutamisel on materjalil väljatõmbeefekt ja tööriista eluiga lüheneb. Kui kasutada madalama kõvadusega CBN marki ja muuta lõiketera geomeetriat, saab töödeldava detaili materjali kõvadusega 45-50 HRC edukalt lõigata.

Ettevõtte poolt välja töötatud soonega sisetükis S117 HORN on kasutusel PCBN otsik ja lõikesügavus on hammasratta laiuse täpsel lõikamisel umbes 0,15-0,2 mm. Hea pinnaviimistluse saavutamiseks on tera mõlemal lõikeserval kaabitsatasand.

Teine võimalus on muuta lõikeparameetreid. Indexi Economani teatel „Pärast kõvastunud kihi läbilõikamist saab kasutada suuremaid lõikeparameetreid. Kui karastatud sügavus on ainult 0,13 mm või 0,25 mm, siis pärast selle sügavuse läbilõikamist kas vahetatakse erinevad terad välja või kasuta ikka sama tera, kuid tõsta lõikeparameetreid sobivale tasemele.

Laiema töötlemisvaliku katmiseks suureneb PCBN-i tera klassid. Kõrgema kõvadusega klassid võimaldavad suuremat lõikekiirust, samas kui parema sitkusega klasse saab kasutada ebastabiilsemates töötlemiskeskkondades. Pideva või katkendliku lõikamise jaoks võib kasutada ka erinevaid PCBN-i lõiketerade klasse. Sumitomo Electricu Maton juhtis tähelepanu sellele, et PCBN-tööriistade rabeduse tõttu võivad teravad lõikeservad karastatud terase töötlemisel puruneda. "Peame kaitsma lõikeserva, eriti katkestatud lõikamisel, lõikeserv peaks olema rohkem ette valmistatud kui pideva lõikamise korral ja lõikenurk peaks olema suurem."

Iskari äsja väljatöötatud IB10H ja IB20H klassid laiendavad veelgi oma Groove Turn PCBN tootesarja. IB10H on peeneteraline PCBN klass karastatud terase keskmise kuni suure kiirusega pidevaks lõikamiseks; samas kui IB20H koosneb peenest ja keskmise tera suurusega PCBN teradest, pakkudes head kulumis- ja löögikindlust. Tasakaal talub karmimaid tingimusi karastatud terasest katkestatud lõikamise korral. PCBN-tööriista tavaline rikkerežiim peaks olema see, et lõikeserv kulubselle asemel, et järsku mõraneda või praguneda.

Sumitomo Electricu kasutusele võetud BNC30G kaetud PCBN-klassi kasutatakse karastatud terasest toorikute katkestatud soonte tegemiseks. Pidevaks soonte tegemiseks soovitab ettevõte oma universaalset tera BN250. Maton ütles: "Pidevalt lõikamisel lõigatakse tera pikka aega, mis tekitab palju lõikamissoojust. Seetõttu on vaja kasutada hea kulumiskindlusega tera. Vahelduva soone korral siseneb ja väljub lõiketera pidevalt. Sellel on suur mõju otsale. Seetõttu on vaja kasutada tera, millel on hea sitkus ja mis talub vahelduvaid lööke. Lisaks aitab tera kate pikendada ka tööriista eluiga.

Olenemata töödeldava soone tüübist saab töökojad, mis varem kasutasid karastatud terasest osade viimistlemisel lihvimist, muuta tootlikkuse suurendamiseks PCBN-tööriistadega soonetöödeks. Kõva soonega saab saavutada lihvimisega võrreldava mõõtmete täpsuse, vähendades samal ajal oluliselt töötlemisaega.