Prorezivanje kaljenog čelika PCBN rezačem

Prorezivanje kaljenog čelika PCBN rezačem

U posljednjem desetljeću, precizno urezivanje dijelova od kaljenog čelika s umetcima od polikristalnog kubičnog bor nitrida (PCBN) postupno je zamijenilo tradicionalno brušenje. Tyler Economan, voditelj inženjeringa u Indexu, SAD, rekao je: “Općenito, žljebovi za brušenje su stabilniji proces koji pruža veću točnost dimenzija od utora. Međutim, ljudi i dalje žele moći dovršiti izradak na tokarskom stroju. Potrebna je raznovrsna obrada."

Različiti materijali izratka koji su kaljeni uključuju brzorezni čelik, čelik za matrice, čelik za ležajeve i legirani čelik. Stvrdnjavati se mogu samo crni metali, a postupci kaljenja se obično primjenjuju na čelike s niskim udjelom ugljika. Obradom kaljenja, vanjska tvrdoća izratka može biti veća i nosiva, dok unutarnja ima bolju žilavost. Dijelovi izrađeni od kaljenog čelika uključuju trnove, osovine, konektore, pogonske kotače, bregaste osovine, zupčanike, čahure, pogonske osovine, ležajeve i slično.

Međutim, "tvrdi materijali" je relativan koncept koji se mijenja. Neki ljudi misle da su materijali izradaka s tvrdoćom od 40-55 HRC tvrdi materijali; drugi smatraju da bi tvrdoća tvrdih materijala trebala biti 58-60 HRC ili viša. U ovoj kategoriji mogu se koristiti PCBN alati.

Nakon indukcijskog stvrdnjavanja, površinski stvrdnuti sloj može biti debljine do 1,5 mm, a tvrdoća može doseći 58-60 HRC, dok je materijal ispod površinskog sloja obično mnogo mekši. U tom slučaju, važno je osigurati da se većina rezanja obavi ispod površinski očvrslog sloja.

Alatni strojevi dovoljne snage i krutosti nužan su uvjet za urezivanje kaljenih dijelova. Prema Economanu, „Što je veća krutost alatnog stroja i veća snaga, učinkovitije je izrezivanje očvrslog materijala. Za materijale izradaka s tvrdoćom većom od 50 HRC, mnogi laki alatni strojevi ne zadovoljavaju tražene uvjete rezanja. Ako je kapacitet stroja (snaga, moment, a posebno krutost) prekoračen, obrada se ne može uspješno završiti."

Čvrstoća je vrlo važna za uređaj za držanje obratka jer je kontaktna površina reznog ruba s obratkom velika tijekom procesa utora, a alat vrši veliki pritisak na izradak. Prilikom stezanja obradaka od kaljenog čelika može se koristiti široka stezaljka za raspršivanje stezne površine. Paul Ratzki, voditelj marketinga tvrtke Sumitomo Electric Hard Alloy Co., rekao je: „Dijelovi koji se obrađuju moraju biti čvrsto poduprti. Prilikom obrade kaljenih materijala, vibracije i pritisak alata koji se stvaraju su mnogo veći nego kod obrade običnih izratka, što može rezultirati stezanjem izratka. Ne može izletjeti iz stroja ili uzrokovati lomljenje ili čak lomljenje CBN oštrice."

Drška koja drži umetak za utore treba biti što je moguće kraća kako bi se minimizirao prevjes i povećala krutost alata. Matthew Schmitz, menadžer GRIP proizvoda u Isci, ističe da su općenito monolitni alati prikladniji za urezivanje tvrdih materijala. Međutim, tvrtka također nudi modularni sustav za utore. “Modularna drška može se koristiti u situacijama obrade u kojima je alat sklon iznenadnom kvaru”, kaže on. „Ne morate zamijeniti cijelu dršku, samo trebate zamijeniti jeftiniju komponentu. Modularna drška također nudi razne mogućnosti obrade. Iskarov modularni sustav Grip može se ugraditi u razne proizvode. Možete koristiti držač alata sa 7 različitih noževa za 7 linija proizvoda ili bilo koji broj noževa za različite obrade Ista linija proizvoda sa širinom utora."

Sumitomo Electricovi držači alata za hvatanje umetaka tipa CGA koriste metodu stezanja odozgo koja povlači oštricu natrag u držač. Ovaj držač također ima bočni vijak za pričvršćivanje koji pomaže poboljšati stabilnost prianjanja i produljiti vijek trajanja alata. Rich Maton, asistentvoditelj odjela dizajna tvrtke, rekao je: "Ovaj držač alata dizajniran je za urezivanje kaljenih izrataka. Ako se oštrica pomiče u držaču, oštrica se s vremenom troši i vijek trajanja alata se mijenja. Za zahtjeve visoke produktivnosti strojne obrade u automobilskoj industriji industriji (kao što je 50-100 ili 150 izradaka po reznoj oštrici), predvidljivost vijeka trajanja alata je posebno važna, a promjene u vijeku trajanja alata mogu imati značajan utjecaj na proizvodnju."

Prema izvješćima, modularni sustav za urezivanje tri-Lock GY serije Mitsubishi Materials usporediv je po krutosti s integralnim steznim glavama za oštrice. Sustav pouzdano hvata noževe za utore iz tri smjera (periferni, prednji i gornji). Njegov dvostruki dizajn sprječava pomicanje oštrice tijekom utora: izbočina u obliku slova V sprječava pomicanje oštrice u stranu; sigurnosni ključ eliminira pomicanje oštrice prema naprijed uzrokovano silom rezanja tijekom obrade utora.

Uobičajeni umetci za utore za dijelove od kaljenog čelika uključuju jednostavne kvadratne umetke, umetke za oblikovanje, umetke s prorezima i slično. Općenito, izrezani žljebovi moraju imati dobru završnu obradu jer imaju spojni dio, a neki su O-prstenovi ili utori za uskočne prstenove. Prema Marku Menconiju, stručnjaku za proizvode u Mitsubishi Materials, "Ovi se procesi mogu podijeliti na obradu utora unutarnjeg promjera i obradu utora vanjskog promjera, ali većina operacija utora zahtijeva fino rezanje, uključujući preciznost laganog dodira od oko 0,25 mm dubine rezanja. Rezanje na puni rez s dubinom od oko 0,5 mm."

Urezivanje kaljenog čelika zahtijeva korištenje alata veće tvrdoće, bolje otpornosti na habanje i odgovarajuće geometrije. Ključno je shvatiti treba li se koristiti karbidni umetak, keramički umetak ili PCBN umetak. Schmitz je rekao: „Gotovo uvijek biram umetke od tvrdog metala kada obrađujem izratke s tvrdoćom ispod 50 HRC. Za izratke s tvrdoćom od 50-58 HRC, keramički umetci su vrlo ekonomičan izbor. Samo kada se radi o CBN umetcima treba uzeti u obzir tvrdoću do 58 HRC. CBN umetci su posebno prikladni za obradu takvih visoko tvrdih materijala jer mehanizam za obradu nije materijal za rezanje već sučelje alat/obradak. Otopiti materijal.

Za žlijebljenje dijelova od kaljenog čelika tvrdoće preko 58 HRC kontrola strugotine nije problem. Budući da se obično koristi suho urezivanje, strugotine su više poput prašine ili vrlo sitnih čestica i mogu se ukloniti ručnim udarcem. Maton iz Sumitomo Electrica rekao je: "Obično će se ova vrsta strugotine slomiti i raspasti kada udari u bilo što, tako da kontakt strugotine s izratkom neće oštetiti izradak. Ako zgrabite strugotine, oni će se razbiti u vašoj ruci."

Jedan od razloga zašto su CBN umetci prikladni za suho rezanje je taj što iako je njihova otpornost na toplinu vrlo dobra, učinak obrade je uvelike smanjen u slučaju temperaturnih fluktuacija. Economan kaže: „Zapravo, kada je CBN umetak u kontaktu s materijalom obratka, proizvodi toplinu rezanja na vrhu, ali budući da je CBN umetak manje prilagodljiv na promjene temperature, teško ga je adekvatno ohladiti kako bi se održao konstantan temperatura. Država. CBN je vrlo tvrd, ali je također vrlo krhak i može puknuti zbog temperaturnih promjena."

Prilikom rezanja čeličnih dijelova niske tvrdoće (kao što je 45-50 HRC) s umetcima od cementnog karbida, keramike ili PCBN, generirani strugoti trebaju biti što kraći. Time se učinkovito uklanja toplina rezanja u materijalu alata tijekom procesa rezanja jer strugotine mogu odnijeti veliku količinu topline.

Iskarov Schmitz također preporuča da se alat obrađuje u "obrnutom" stanju. Objasnio je: „Kada se alat ugrađuje na alatni stroj, željeni alat proizvođača alatnih strojeva postavlja se rezanjem oštrice licem prema gore, jer to omogućujerotacija obratka radi pritiska prema dolje na tračnicu stroja kako bi se stroj održao stabilnim. Međutim, kada se oštrica izreže u materijal izratka, formirana strugotina može ostati na oštrici i izratku. Ako se držač alata okrene i alat se postavi naopako, oštrica neće biti vidljiva, a strugotine će automatski pobjeći iz područja rezanja pod djelovanjem gravitacije."

Površinsko kaljenje je jednostavna metoda za poboljšanje tvrdoće niskougljičnog čelika. Princip je povećanje sadržaja ugljika na određenoj dubini ispod površine materijala. Kada dubina utora premašuje debljinu površinski očvrslog sloja, mogu nastati neki problemi zbog promjene oštrice za utorenje iz tvrđeg u mekši materijal. U tu svrhu, proizvođači alata razvili su nekoliko razreda oštrica za različite vrste materijala izratka.

Duane Drape, voditelj prodaje u Hornu (SAD), rekao je: "Kada se mijenja s tvrđeg materijala na mekši materijal, korisnik ne želi uvijek mijenjati oštricu, stoga moramo pronaći najbolji alat za ovu vrstu strojne obrade . Ako se koristi umetak od cementnog karbida, naići će na problem prekomjernog trošenja kada oštrica reže tvrdu površinu. Ako se za rezanje mekog dijela koristi CBN umetak pogodan za rezanje visoko tvrdih materijala, lako je oštetiti Oštrica. Možemo koristiti kompromis: umetci od karbida visoke tvrdoće + super podmazani premazi ili relativno mekani CBN umetci + rezni umetci prikladni za rezanje uobičajenih materijala (umjesto za tvrdu strojnu obradu)."

Drape je rekao: „Možete koristiti CBN umetke za učinkovito rezanje materijala izradaka tvrdoće od 45-50 HRC, ali geometrija oštrice se mora prilagoditi. Tipični CBN umetci imaju negativnu kosinu na reznom rubu. Ovaj CBN umetak s negativnim kosim zarezima je mekši za obradu. Kada se koristi materijal izratka, materijal će imati učinak izvlačenja i vijek trajanja alata će se skratiti. Ako se koristi CBN razred niže tvrdoće i promijeni geometrija reznog ruba, materijal izratka tvrdoće 45-50 HRC može se uspješno rezati."

Umetak za utore S117 HORN koji je razvila tvrtka koristi PCBN vrh, a dubina rezanja je oko 0,15-0,2 mm kada je širina zupčanika precizno izrezana. Kako bi se postigla dobra završna obrada površine, oštrica ima ravninu za struganje na svakom od reznih rubova s ​​obje strane.

Druga mogućnost je promjena parametara rezanja. Prema Indexovom Economanu, “Nakon rezanja očvrslog sloja, mogu se koristiti veći parametri rezanja. Ako je očvrsnuta dubina samo 0,13 mm ili 0,25 mm, nakon rezanja kroz ovu dubinu ili se mijenjaju različite oštrice ili se i dalje koristi ista oštrica, ali povećajte parametre rezanja na odgovarajuću razinu."

Kako bi se pokrio širi raspon obrade, klase PCBN oštrica se povećavaju. Viši razredi tvrdoće omogućuju veće brzine rezanja, dok se razredi s boljom žilavošću mogu koristiti u nestabilnijim okruženjima obrade. Za kontinuirano ili prekinuto rezanje, također se mogu koristiti različite vrste PCBN pločica. Maton iz tvrtke Sumitomo Electric istaknuo je da su zbog krhkosti PCBN alata, oštri rezni rubovi skloni lomovima pri obradi kaljenog čelika. "Moramo zaštititi rezni rub, posebno kod prekinutog rezanja, rezni rub treba biti pripremljen više nego kod kontinuiranog rezanja, a kut rezanja trebao bi biti veći."

Iskarove novorazvijene vrste IB10H i IB20H dodatno proširuju svoju liniju proizvoda Groove Turn PCBN. IB10H je finozrnati PCBN razred za srednje do velike brzine kontinuirano rezanje kaljenog čelika; dok se IB20H sastoji od finog i srednjeg zrna PCBN zrna, što pruža dobru otpornost na habanje i udarce. Vaga može izdržati teže uvjete rezanja s prekidima od kaljenog čelika. Normalan način kvara PCBN alata trebao bi biti da se oštrica istrošia ne iznenada popucati ili popucati.

BNC30G presvučena PCBN klasa koju je uveo Sumitomo Electric koristi se za isprekidano žlijebljenje radnih komada od kaljenog čelika. Za kontinuirano urezivanje, tvrtka preporučuje svoju univerzalnu oštricu BN250. Maton je rekao: „Prilikom kontinuiranog rezanja, oštrica se reže dugo vremena, što će stvoriti veliku toplinu rezanja. Stoga je potrebno koristiti oštricu s dobrom otpornošću na habanje. U slučaju povremenih žlijebova, oštrica kontinuirano ulazi i izlazi iz rezanja. Ima veliki utjecaj na vrh. Stoga je potrebno koristiti oštricu dobre žilavosti i koja može izdržati povremene udarce. Osim toga, premaz oštrice također pomaže produljiti vijek trajanja alata."

Bez obzira na vrstu utora koji se obrađuje, radionice koje su se ranije oslanjale na brušenje za završnu obradu kaljenih čeličnih dijelova mogu se pretvoriti u žlijebove PCBN alatima kako bi se povećala produktivnost. Tvrdim žlijebovima može se postići točnost dimenzija usporediva s brušenjem, uz značajno smanjenje vremena obrade.