Ranurado de aceiro endurecido con cortador de PCBN
Ranurado de aceiro templado con cortador de PCBN
Na última década, o ranurado de precisión de pezas de aceiro endurecido con insercións de nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) substituíu gradualmente o moenda tradicional. Tyler Economan, xestor de enxeñería de licitación de Index, EUA, dixo: "En xeral, as ranuras de rectificado son un proceso máis estable que proporciona unha precisión dimensional máis alta que a rañura. Non obstante, a xente aínda quere poder completar a peza nun torno. Requírese unha variedade de procesamentos".
Varios materiais de pezas de traballo que foron endurecidos inclúen aceiro de alta velocidade, aceiro de matriz, aceiro para rodamentos e aceiro de aliaxe. Só os metais férreos poden ser endurecidos, e os procesos de endurecemento adoitan aplicarse a aceiros baixos en carbono. A través do tratamento de endurecemento, a dureza externa da peza pódese aumentar e levar, mentres que o interior ten unha mellor dureza. As pezas feitas de aceiro endurecido inclúen mandriles, eixes, conectores, rodas motrices, eixes de levas, engrenaxes, buxos, eixes de transmisión, rodamentos e similares.
Non obstante, "materiais duros" é un concepto relativo e cambiante. Algunhas persoas pensan que os materiais de pezas cunha dureza de 40-55 HRC son materiais duros; outros cren que a dureza dos materiais duros debe ser de 58-60 HRC ou superior. Nesta categoría pódense utilizar ferramentas PCBN.
Despois do endurecemento por indución, a capa endurecida superficialmente pode ter un grosor de ata 1,5 mm e a dureza pode alcanzar 58-60 HRC, mentres que o material debaixo da capa superficial adoita ser moito máis suave. Neste caso, é importante asegurarse de que a maior parte do corte se faga por debaixo da capa endurecida da superficie.
As máquinas-ferramentas con potencia e rixidez suficientes son unha condición necesaria para o ranurado de pezas endurecidas. Segundo Economan, “Canto mellor sexa a rixidez da máquina ferramenta e canto maior sexa a potencia, máis eficiente será o ranurado do material endurecido. Para materiais de pezas cunha dureza superior a 50 HRC, moitas máquinas-ferramentas lixeiras non cumpren as condicións de corte requiridas. Se se supera a capacidade da máquina (potencia, par e especialmente rixidez), o mecanizado non se pode completar con éxito".
A rixidez é moi importante para o dispositivo de suxeición da peza porque a superficie de contacto do bordo cortante coa peza é grande durante o proceso de ranurado e a ferramenta exerce unha gran presión sobre a peza. Cando se suxeitan pezas de aceiro endurecido, pódese usar unha abrazadeira ampla para dispersar a superficie de suxeición. Paul Ratzki, director de mercadotecnia de Sumitomo Electric Hard Alloy Co., dixo: "As pezas a mecanizar deben estar firmemente apoiadas. Ao mecanizar materiais endurecidos, a vibración e a presión da ferramenta xeradas son moito maiores que cando se mecanizan pezas ordinarias, o que pode producir a suxeición da peza. Non se pode voar fóra da máquina nin facer que a lámina de CBN se rompa ou mesmo se rompa".
O vástago que suxeita a inserción de ranurado debe ser o máis curto posible para minimizar o saliente e aumentar a rixidez da ferramenta. Matthew Schmitz, xerente de produtos GRIP en Isca, sinala que, en xeral, as ferramentas monolíticas son máis adecuadas para o ranurado de materiais endurecidos. Non obstante, a compañía tamén ofrece un sistema modular de ranuras. "O vástago modular pódese usar en situacións de mecanizado onde a ferramenta é propensa a fallas súbitas", di. "Non tes que substituír todo o vástago, só tes que substituír un compoñente menos custoso. O vástago modular tamén ofrece unha variedade de opcións de mecanizado. O sistema modular Grip de Iskar pódese instalar nunha variedade de produtos diferentes. Podes usar un soporte de ferramentas con 7 láminas diferentes para 7 liñas de produtos ou calquera número de láminas para diferentes procesamentos. A mesma liña de produtos con ancho de ranura."
Os portaferramentas de Sumitomo Electric para agarrar insercións tipo CGA usan un método de suxeición superior que tira a folla cara atrás no soporte. Este soporte tamén dispón dun parafuso de fixación lateral para axudar a mellorar a estabilidade do agarre e prolongar a vida útil da ferramenta. Rich Maton, asistentexerente do departamento de deseño da empresa, dixo: "Este soporte de ferramentas está deseñado para o ranurado de pezas de traballo endurecidas. Se a folla se move no soporte, a folla desgasta co paso do tempo e a vida útil da ferramenta cambia. Para os requisitos de mecanizado de alta produtividade da industria automotriz. industria (como 50-100 ou 150 pezas por filo), a previsibilidade da vida útil da ferramenta é particularmente importante e os cambios na vida útil da ferramenta poden ter un impacto significativo na produción".
Segundo os informes, o sistema de rañuras modulares Tri-Lock da serie GY de Mitsubishi Materials é comparable en rixidez aos portabrocas integrais. O sistema agarra de forma fiable as láminas de rañura desde tres direccións (periférico, frontal e superior). Os seus dous deseños estruturais evitan que a lámina se desprace durante o ranurado: a proxección en forma de V impide que a lámina se desprace cara aos lados; a chave de seguridade elimina o movemento cara adiante da folla causado pola forza de corte durante o mecanizado de ranuras.
As insercións de rañuras de uso habitual para pezas de aceiro endurecido inclúen insercións cadradas simples, insercións de formación, insercións ranuradas e similares. Xeralmente, as rañuras cortadas deben ter un bo acabado superficial porque teñen unha parte de acoplamento, e algunhas son juntas tóricas ou rañuras de aneis de presión. Segundo Mark Menconi, especialista en produtos de Mitsubishi Materials, "Estes procesos pódense dividir en mecanizado de ranuras de diámetro interior e mecanizado de ranuras de diámetro exterior, pero a maioría das operacións de ranuras requiren un corte fino, incluíndo unha precisión de toque lixeiro a partir duns 0,25 mm de profundidade de corte. un corte completo cunha profundidade duns 0,5 mm".
O ranurado do aceiro endurecido require o uso de ferramentas de maior dureza, mellor resistencia ao desgaste e xeometría axeitada. A clave é descubrir se se debe usar un inserto de carburo, un inserto cerámico ou un inserto PCBN. Schmitz dixo: "Case sempre escollo insercións de carburo ao mecanizar pezas con durezas inferiores a 50 HRC. Para pezas de traballo cunha dureza de 50-58 HRC, as insercións cerámicas son unha opción moi económica. Só cando as insercións de CBN da peza deben considerarse para unha dureza de ata 58 HRC. As insercións CBN son especialmente adecuadas para mecanizar materiais tan duros porque o mecanismo de mecanizado non é un material de corte senón unha interface ferramenta/peça de traballo. Derreter o material.
Para o ranurado de pezas de aceiro endurecido cunha dureza superior a 58 HRC, o control de viruta non é un problema. Dado que adoita utilizarse o rañurado en seco, as lascas parécense máis ao po ou a partículas moi pequenas e pódense eliminar mediante un golpe manual. Maton de Sumitomo Electric dixo: "Normalmente, este tipo de viruta romperase e desintegrarase cando golpea calquera cousa, polo que o contacto da viruta coa peza de traballo non danará a peza de traballo. Se colles unha viruta, romperán a túa man ".
Unha das razóns polas que as insercións de CBN son adecuadas para o corte en seco é que aínda que a súa resistencia á calor é moi boa, o rendemento do procesado redúcese moito no caso de flutuacións de temperatura. Economan di: "De feito, cando a inserción de CBN está en contacto co material da peza de traballo, produce calor de corte na punta, pero debido a que a inserción de CBN é menos adaptable aos cambios de temperatura, é difícil arrefriar adecuadamente para manter unha temperatura constante. temperatura. Estado. O CBN é moi duro, pero tamén é moi fráxil e pode romper debido aos cambios de temperatura".
Ao cortar pezas de aceiro con baixa dureza (como 45-50 HRC) con insercións de carburo cementado, cerámica ou PCBN, as fichas xeradas deben ser o máis curtas posible. Isto elimina eficazmente a calor de corte no material da ferramenta durante o proceso de corte porque as fichas poden levar unha gran cantidade de calor.
Schmitz de Iskar tamén recomenda que a ferramenta se procese nun estado "invertido". Explicou: "Ao instalar unha ferramenta nunha máquina-ferramenta, a ferramenta preferida do fabricante da máquina-ferramenta instálase cortando a folla cara arriba, xa que isto permiterotación da peza de traballo para exercer presión cara abaixo sobre o carril da máquina para manter a máquina estable. Non obstante, cando a folla se corta no material da peza de traballo, as fichas formadas poden permanecer na folla e na peza de traballo. Se se dá a volta ao soporte da ferramenta e a ferramenta está montada boca abaixo, a folla non será visible e o fluxo de viruta escapará automaticamente da zona de corte baixo a acción da gravidade.
O endurecemento superficial é un método sinxelo para mellorar a dureza do aceiro baixo en carbono. O principio é aumentar o contido de carbono a unha certa profundidade baixo a superficie do material. Cando a profundidade de ranurado supera o grosor da capa endurecida superficialmente, poden xurdir algúns problemas debido ao cambio da lámina de ranurado dun material máis duro a un material máis brando. Para iso, os fabricantes de ferramentas desenvolveron varios tipos de follas para diferentes tipos de materiais de pezas de traballo.
Duane Drape, xerente de vendas de Horn (EE. UU.), dixo: "Ao cambiar dun material máis duro a un material máis brando, o usuario non sempre quere cambiar a folla, polo que temos que buscar a mellor ferramenta para este tipo de mecanizado. . Se se utiliza unha inserción de carburo cementado, atoparase co problema de desgaste excesivo cando a folla corta unha superficie dura. Se se usa unha inserción de CBN adecuada para cortar materiais de alta dureza para cortar unha parte branda, é fácil danar a lámina. Podemos usar un compromiso: insercións de carburo de alta dureza + revestimentos superlubricados ou calidades de inserción CBN relativamente suaves + insercións de corte adecuadas para cortar materiais comúns (en lugar de mecanizado duro)."
Drape dixo: "Podes usar insercións de CBN para cortar eficazmente materiais de pezas cunha dureza de 45-50 HRC, pero a xeometría da folla debe ser axustada. As insercións CBN típicas teñen un chaflán negativo no bordo de corte. Este inserto CBN de chaflán negativo é máis suave para a máquina. Cando se utiliza o material da peza de traballo, o material terá un efecto de extracción e acurtarase a vida útil da ferramenta. Se se usa o grao CBN cunha dureza máis baixa e se cambia a xeometría do bordo de corte, o material da peza de traballo cunha dureza de 45-50 HRC pódese cortar con éxito".
A inserción de ranura S117 HORN desenvolvida pola compañía usa unha punta PCBN e a profundidade de corte é de aproximadamente 0,15-0,2 mm cando o ancho da engrenaxe se corta con precisión. Para conseguir un bo acabado superficial, a folla dispón dun plano raspador en cada un dos bordos de corte en ambos os dous lados.
Outra opción é cambiar os parámetros de corte. Segundo o Economan de Index, "Despois de cortar a capa endurecida, pódense usar parámetros de corte máis grandes. Se a profundidade endurecida é só de 0,13 mm ou 0,25 mm, despois de cortar a través desta profundidade, substitúense as diferentes láminas ou aínda use a mesma folla, pero aumente os parámetros de corte ao nivel adecuado.
Co fin de cubrir unha gama máis ampla de procesamento, as calidades de láminas de PCBN están aumentando. As calidades de dureza máis altas permiten velocidades de corte máis rápidas, mentres que as calidades con mellor dureza poden usarse en ambientes de procesamento máis inestables. Para cortes continuos ou interrompidos, tamén se poden utilizar diferentes calidades de insertos de PCBN. Maton de Sumitomo Electric sinalou que, debido á fraxilidade das ferramentas de PCBN, os bordos cortantes afiados son propensos a astillarse ao mecanizar aceiro endurecido. "Debemos protexer o filo de corte, especialmente no corte interrompido, o filo debe estar preparado máis que no corte continuo e o ángulo de corte debe ser maior".
As novas calidades IB10H e IB20H de Iskar amplían aínda máis a súa liña de produtos Groove Turn PCBN. IB10H é un grao de PCBN de gran fino para corte continuo de velocidade media a alta de aceiro endurecido; mentres que IB20H consiste en grans de PCBN de tamaño de gran fino e medio, que proporcionan unha boa resistencia ao desgaste e ao impacto. A balanza pode soportar as condicións máis duras do corte interrompido de aceiro endurecido. O modo de falla normal dunha ferramenta PCBN debe ser que o bordo de corte se desgasteen lugar de rachar ou rachar de súpeto.
O grao de PCBN revestido BNC30G introducido por Sumitomo Electric úsase para o ranurado interrompido de pezas de aceiro endurecido. Para o ranurado continuo, a compañía recomenda o seu grao de folla universal BN250. Maton dixo: "Ao cortar continuamente, a folla córtase durante moito tempo, o que xerará moita calor de corte. Polo tanto, é necesario utilizar unha folla con boa resistencia ao desgaste. No caso de ranurado intermitente, a lámina entra e sae continuamente do corte. Ten un gran impacto na punta. Polo tanto, é necesario utilizar unha lámina cunha boa dureza e que resista impactos intermitentes. Ademais, o revestimento da folla tamén axuda a prolongar a vida útil da ferramenta".
Independentemente do tipo de ranura que se mecaniza, os talleres que antes se basaban na rectificación para rematar pezas de aceiro endurecido pódense converter en ranuras con ferramentas PCBN para aumentar a produtividade. O ranurado duro pode acadar unha precisión dimensional comparable á moenda, mentres que reduce significativamente o tempo de mecanizado.
