Edzett acél hornyolása PCBN-vágóval
Edzett acél hornyolása PCBN-vágóval
Az elmúlt évtizedben az edzett acél alkatrészek polikristályos köbös bór-nitrid (PCBN) betétekkel történő precíziós hornyolása fokozatosan felváltotta a hagyományos köszörülést. Tyler Economan, az Index (USA) pályázati mérnöki menedzsere a következőket mondta: „Általában a hornyok csiszolása egy stabilabb folyamat, amely nagyobb méretpontosságot biztosít, mint a hornyolás. Az emberek azonban továbbra is szeretnék, ha a munkadarabot esztergagépen tudják befejezni. Különféle feldolgozás szükséges."
Különféle edzett munkadarab-anyagok közé tartozik a gyorsacél, a présacél, a csapágyacél és az ötvözött acél. Csak a vasfémek edzhetők, az edzési eljárásokat általában alacsony széntartalmú acéloknál alkalmazzák. Az edzési kezelés révén a munkadarab külső keménysége magasabbra és kophatóvá tehető, míg a belső szívóssága jobb. Az edzett acélból készült alkatrészek közé tartoznak a tüskék, tengelyek, csatlakozók, hajtott kerekek, vezérműtengelyek, fogaskerekek, perselyek, hajtótengelyek, csapágyak és hasonlók.
A „kemény anyagok” azonban relatív, változó fogalom. Vannak, akik úgy gondolják, hogy a 40-55 HRC keménységű munkadarabok kemény anyagok; mások úgy vélik, hogy a kemény anyagok keménységének 58-60 HRC vagy magasabbnak kell lennie. Ebben a kategóriában PCBN eszközök használhatók.
Az indukciós edzés után a felületi edzett réteg akár 1,5 mm vastag is lehet, keménysége pedig elérheti az 58-60 HRC-t, míg a felületi réteg alatti anyag általában sokkal puhább. Ebben az esetben fontos gondoskodni arról, hogy a vágás nagy része a felületi megkeményedett réteg alatt történjen.
Az edzett részek hornyolásának elengedhetetlen feltétele a megfelelő teljesítményű és merev szerszámgép. Az Economan szerint „Minél jobb a szerszámgép merevsége és minél nagyobb a teljesítmény, annál hatékonyabb az edzett anyag hornyolása. Az 50 HRC-nél nagyobb keménységű munkadarab anyagoknál sok könnyű szerszámgép nem felel meg a szükséges forgácsolási feltételeknek. Ha a gép kapacitását (teljesítmény, nyomaték és különösen merevség) túllépik, a megmunkálást nem lehet sikeresen befejezni."
A merevség nagyon fontos a munkadarab befogó szerkezeténél, mert a vágóél érintkezési felülete a munkadarabbal nagy a hornyolási folyamat során, és a szerszám nagy nyomást gyakorol a munkadarabra. Edzett acél munkadarabok befogásánál széles bilincs használható a szorítófelület szétoszlatására. Paul Ratzki, a Sumitomo Electric Hard Alloy Co. marketingmenedzsere elmondta: „A megmunkálandó alkatrészeket szilárdan alá kell támasztani. Edzett anyagok megmunkálásánál sokkal nagyobb a vibráció és a szerszámnyomás, mint a hagyományos munkadarabok megmunkálásánál, ami a munkadarab befogását eredményezheti. Nem tud kirepülni a gépből, és nem okozhatja a CBN penge feltörését vagy akár eltörését."
A hornyos betétet tartó szárnak a lehető legrövidebbnek kell lennie a túlnyúlás minimalizálása és a szerszám merevségének növelése érdekében. Matthew Schmitz, az Isca GRIP termékek menedzsere rámutat, hogy általában a monolit szerszámok alkalmasabbak edzett anyagok hornyolására. A cég azonban moduláris hornyolórendszert is kínál. „A moduláris szár olyan megmunkálási helyzetekben használható, ahol a szerszám hajlamos hirtelen meghibásodásra” – mondja. „Nem kell a teljes szárat cserélni, csak egy olcsóbb alkatrészt kell cserélni. A moduláris szár számos megmunkálási lehetőséget is kínál. Az Iskar Grip moduláris rendszere számos különböző termékbe beépíthető. Használhat egy szerszámtartót 7 különböző pengével 7 terméksorhoz, vagy tetszőleges számú pengével a különböző megmunkálásokhoz Ugyanaz a terméksor résszélességgel."
A Sumitomo Electric CGA-típusú lapkák megfogására szolgáló szerszámbefogói felső rögzítési módszert alkalmaznak, amely visszahúzza a pengét a tartóba. Ez a tartó oldalsó rögzítőcsavarral is rendelkezik, amely javítja a markolat stabilitását és meghosszabbítja a szerszám élettartamát. Gazdag Maton, asszisztensA cég tervezési részlegének vezetője elmondta: "Ezt a szerszámtartót edzett munkadarabok hornyolására tervezték. Ha a penge elmozdul a tartóban, a fűrészlap idővel elhasználódik és a szerszám élettartama megváltozik. Az autóipar nagy termelékenységű megmunkálási követelményeihez iparban (például 50-100 vagy 150 munkadarab forgácsolóélenként), a szerszám élettartamának kiszámíthatósága különösen fontos, és a szerszám élettartamának változásai jelentős hatással lehetnek a termelésre."
A jelentések szerint a Mitsubishi Materials GY sorozatú Tri-Lock moduláris hornyolórendszere merevsége összehasonlítható a beépített pengetokmányokkal. A rendszer három irányból (periférikus, elöl és felül) megbízhatóan fogja meg a hornyolólapátokat. Két szerkezeti kialakítása megakadályozza a penge elmozdulását a hornyolás során: a V-alakú kiemelkedés megakadályozza, hogy a penge oldalra mozduljon; a biztonsági kulcs kiküszöböli a fűrészlap előremozgását, amelyet a vágóerő okoz a horonymegmunkálás során.
Az edzett acél alkatrészekhez általánosan használt hornyolóbetétek közé tartoznak az egyszerű négyzet alakú lapkák, formázóbetétek, hornyolt betétek és hasonlók. Általában a vágott hornyoknak jó felületkezeléssel kell rendelkezniük, mert van egy illeszkedő részük, és néhány O-gyűrű vagy rögzítőgyűrű hornya. Mark Menconi, a Mitsubishi Materials termékspecialistája szerint "Ezek a folyamatok a belső átmérőjű horony megmunkálására és a külső átmérőjű horony megmunkálására oszthatók, de a legtöbb hornyolási művelet finom vágást igényel, beleértve a könnyű érintési pontosságot körülbelül 0,25 mm vágásmélységtől. Vágás teljes vágás körülbelül 0,5 mm mélységgel."
Az edzett acél hornyolásához nagyobb keménységű, jobb kopásállóságú és megfelelő geometriájú szerszámokat kell használni. A kulcs az, hogy kitaláljuk, hogy keményfém lapkát, kerámiabetétet vagy PCBN-betétet kell-e használni. Schmitz elmondta: „50 HRC alatti keménységű munkadarabok megmunkálásakor szinte mindig keményfém lapkát választok. Az 50-58 HRC keménységű munkadarabokhoz a kerámia lapkák rendkívül gazdaságos választást jelentenek. Csak akkor, ha a munkadarab CBN lapkáit kell figyelembe venni 58 HRC keménységig. A CBN lapkák különösen alkalmasak ilyen nagy keménységű anyagok megmunkálására, mivel a megmunkáló mechanizmus nem vágóanyag, hanem szerszám/munkadarab interfész. Olvassa fel az anyagot.
Az 58 HRC keménység feletti edzett acél alkatrészek hornyolásához a forgácsszabályozás nem jelent problémát. Mivel általában száraz hornyolást használnak, a forgácsok inkább porhoz vagy nagyon apró részecskékhez hasonlítanak, és kézi fújással eltávolíthatók. A Sumitomo Electric Maton munkatársa azt mondta: "Általában ez a fajta forgács eltörik és szétesik, amikor bármibe ütközik, így a forgács érintkezése a munkadarabbal nem károsítja a munkadarabot. Ha megragad egy forgácsot, az összetörik a kezében."
Az egyik oka annak, hogy a CBN lapkák alkalmasak szárazvágásra, hogy bár hőállóságuk nagyon jó, a feldolgozási teljesítmény nagymértékben csökken a hőmérséklet ingadozása esetén. Economan azt mondja: „Valójában, amikor a CBN lapka érintkezik a munkadarab anyagával, vágási hőt termel a hegyen, de mivel a CBN lapka kevésbé alkalmazkodik a hőmérséklet változásaihoz, nehéz megfelelően hűteni, hogy állandó maradjon. hőfok. Állapot. A CBN nagyon kemény, de nagyon törékeny is, és a hőmérséklet változása miatt felszakadhat."
Alacsony keménységű acél alkatrészek (például 45-50 HRC) keményfém, kerámia vagy PCBN lapkákkal történő vágásakor a keletkező forgácsoknak a lehető legrövidebbnek kell lenniük. Ez hatékonyan távolítja el a vágás hőjét a szerszám anyagában a vágási folyamat során, mert a forgácsok nagy mennyiségű hőt képesek elvinni.
Iskar Schmitz azt is javasolja, hogy a szerszámot "fordított" állapotban dolgozzák fel. Kifejtette: „Amikor egy szerszámot szerel fel egy szerszámgépre, a szerszámgép gyártója által előnyben részesített szerszámot úgy kell beszerelni, hogy a pengét arccal felfelé vágja, mivel ez lehetővé teszi aa munkadarab forgatása, hogy lefelé nyomást gyakoroljon a gépsínre, hogy a gép stabil maradjon. Amikor azonban a pengét a munkadarab anyagába vágják, a keletkezett forgács a pengén és a munkadarabon maradhat. Ha a szerszámtartót megfordítják, és a szerszámot fejjel lefelé szerelik fel, a penge nem lesz látható, és a forgácsáram a gravitáció hatására automatikusan távozik a vágási területről."
A felületi edzés egyszerű módszer az alacsony széntartalmú acél keménységének javítására. Az elv az, hogy az anyag felszíne alatt bizonyos mélységben növeljük a széntartalmat. Ha a hornyolási mélység meghaladja a felületkeményített réteg vastagságát, akkor problémák merülhetnek fel a hornyolólap keményebb anyagról puhábbra váltása miatt. Ennek érdekében a szerszámgyártók többféle pengeminőséget fejlesztettek ki a különböző típusú munkadarab-anyagokhoz.
Duane Drape, a Horn (USA) értékesítési menedzsere elmondta: "Ha keményebb anyagról puhábbra vált, a felhasználó nem mindig akarja cserélni a pengét, ezért meg kell találnunk a legjobb szerszámot az ilyen típusú megmunkálásokhoz. . Ha cementezett keményfém lapkát használunk, akkor a penge kemény felület vágásakor a túlzott kopás problémájával szembesül. Ha nagy keménységű anyagok vágására alkalmas CBN lapkát használunk egy puha rész vágásához, könnyen megsérülhet a Kompromisszumot alkalmazhatunk: nagy keménységű keményfém lapkák + szuperkenésű bevonatok, vagy viszonylag puha CBN lapkaminőségek + vágólapkák, amelyek általános anyagok vágására (kemény megmunkálás helyett) alkalmasak."
Drape azt mondta: „Használhat CBN lapkákat a 45-50 HRC keménységű munkadarab anyagok hatékony vágására, de a penge geometriáját módosítani kell. A tipikus CBN lapkák vágóélén negatív letörés található. Ez a negatív letörésű CBN betét lágyabb a megmunkáláshoz. A munkadarab anyagának használatakor az anyag kihúzó hatású lesz, és a szerszám élettartama lerövidül. Ha az alacsonyabb keménységű CBN minőséget használjuk és a vágóél geometriáját megváltoztatjuk, akkor a 45-50 HRC keménységű munkadarab anyaga sikeresen vágható."
A cég által kifejlesztett S117 HORN hornyolóbetét PCBN csúcsot használ, a fogásmélység a fogaskerék szélesség precíz vágásakor kb. 0,15-0,2 mm. A jó felületminőség elérése érdekében a pengének mindkét oldalán van egy-egy kaparósík a vágóéleken.
Egy másik lehetőség a vágási paraméterek megváltoztatása. Az Index Economan című lapja szerint „Az edzett réteg átvágása után nagyobb vágási paraméterek használhatók. Ha az edzett mélység csak 0,13 mm vagy 0,25 mm, akkor ezen a mélységen történő átvágás után vagy kicserélik a különböző késeket, vagy továbbra is ugyanazt a kést használja, de növelje a vágási paramétereket a megfelelő szintre."
A feldolgozás szélesebb körének lefedése érdekében a PCBN pengeminőségek növekszenek. A nagyobb keménységű fokozatok gyorsabb vágási sebességet tesznek lehetővé, míg a jobb szívósságú fokozatok instabilabb feldolgozási környezetben is használhatók. Folyamatos vagy megszakított forgácsoláshoz különböző PCBN lapkaminőségek is használhatók. A Sumitomo Electric Maton munkatársa rámutatott, hogy a PCBN-szerszámok ridegsége miatt az edzett acél megmunkálása során az éles forgácsolóélek kipattannak. "A vágóélt védeni kell, különösen a megszakított vágásnál, a vágóélt jobban kell előkészíteni, mint a folyamatos vágásnál, és a vágási szögnek nagyobbnak kell lennie."
Az Iskar újonnan kifejlesztett IB10H és IB20H minőségei tovább bővítik Groove Turn PCBN termékcsaládját. Az IB10H egy finomszemcsés PCBN minőség edzett acélok közepes és nagy sebességű folyamatos vágásához; míg az IB20H finom és közepes szemcseméretű PCBN szemcsékből áll, jó kopásállóságot és ütésállóságot biztosítva. A mérleg kibírja az edzett acél megszakított vágás zordabb körülményeit. A PCBN-szerszámok normál meghibásodási módja az legyen, hogy a vágóél elkopikahelyett, hogy hirtelen megrepedne vagy megrepedne.
A Sumitomo Electric által bevezetett BNC30G bevonatos PCBN minőséget edzett acél munkadarabok megszakított hornyolására használják. A folyamatos hornyoláshoz a cég BN250 univerzális pengéjét ajánlja. Maton elmondta: „Folyamatos vágáskor a penge hosszú ideig vágódik, ami sok vágási hőt termel. Ezért jó kopásállóságú pengét kell használni. Szakaszos hornyolás esetén a penge folyamatosan belép és kilép a vágásba. Nagy hatással van a hegyére. Ezért jó szívósságú és időszakos ütéseknek ellenálló pengét kell használni. Ezenkívül a pengebevonat segít meghosszabbítani a szerszám élettartamát."
A megmunkált horony típusától függetlenül a korábban az edzett acél alkatrészek csiszolására támaszkodó műhelyek PCBN-szerszámokkal a termelékenység növelése érdekében hornyolássá alakíthatók. A kemény hornyolás a köszörüléssel összehasonlítható méretpontosságot érhet el, miközben jelentősen csökkenti a megmunkálási időt.
