Slotting Baja yang Dikeraskan Dengan Pemotong PCBN

Slotting baja yang dikeraskan dengan pemotong PCBN

Dalam dekade terakhir, grooving presisi bagian baja yang dikeraskan dengan sisipan polikristalin kubik boron nitrida (PCBN) secara bertahap menggantikan penggilingan tradisional. Tyler Economan, manajer teknik penawaran di Index, AS, mengatakan, “Secara umum, alur penggilingan adalah proses yang lebih stabil yang memberikan akurasi dimensi lebih tinggi daripada alur. Namun, orang tetap ingin dapat menyelesaikan benda kerja pada mesin bubut. Berbagai pemrosesan diperlukan."

Berbagai material benda kerja yang telah dikeraskan antara lain high speed steel, die steel, bearing steel dan alloy steel. Hanya logam besi yang dapat dikeraskan, dan proses pengerasan biasanya diterapkan pada baja karbon rendah. Melalui perlakuan pengerasan, kekerasan luar benda kerja dapat dibuat lebih tinggi dan dapat dipakai, sedangkan bagian dalam memiliki ketangguhan yang lebih baik. Bagian yang terbuat dari baja yang dikeraskan antara lain mandrel, as, konektor, roda penggerak, poros bubungan, roda gigi, busing, poros penggerak, bantalan, dan sejenisnya.

Namun, "bahan keras" adalah konsep yang relatif berubah. Beberapa orang beranggapan bahwa material benda kerja dengan kekerasan 40-55 HRC adalah material yang keras; yang lain percaya bahwa kekerasan bahan keras harus 58-60 HRC atau lebih tinggi. Dalam kategori ini, alat PCBN dapat digunakan.

Setelah pengerasan induksi, lapisan pengerasan permukaan bisa mencapai ketebalan 1,5 mm dan kekerasannya bisa mencapai 58-60 HRC, sedangkan bahan di bawah lapisan permukaan biasanya jauh lebih lembut. Dalam hal ini, penting untuk memastikan bahwa sebagian besar pemotongan dilakukan di bawah lapisan pengerasan permukaan.

Perkakas mesin dengan kekuatan dan kekakuan yang cukup merupakan kondisi yang diperlukan untuk membuat alur pada bagian yang mengeras. Menurut Economan, “Semakin baik kekakuan alat mesin dan semakin tinggi daya, semakin efisien alur material yang dikeraskan. Untuk material benda kerja dengan kekerasan lebih dari 50 HRC, banyak mesin perkakas ringan tidak memenuhi kondisi pemotongan yang disyaratkan. Jika kapasitas mesin (daya, torsi, dan terutama kekakuan) terlampaui, pemesinan tidak dapat diselesaikan dengan sukses."

Kekakuan sangat penting untuk perangkat penahan benda kerja karena permukaan kontak ujung tombak dengan benda kerja besar selama proses grooving, dan pahat memberikan tekanan yang besar pada benda kerja. Saat menjepit benda kerja baja yang dikeraskan, penjepit lebar dapat digunakan untuk membubarkan permukaan penjepit. Paul Ratzki, manajer pemasaran Sumitomo Electric Hard Alloy Co., mengatakan, “Suku cadang yang akan dikerjakan harus didukung dengan kuat. Saat pemesinan material yang dikeraskan, getaran dan tekanan pahat yang dihasilkan jauh lebih besar daripada saat pemesinan benda kerja biasa, yang dapat mengakibatkan penjepitan benda kerja. Tidak dapat terbang keluar dari mesin, atau menyebabkan bilah CBN terkelupas atau bahkan patah."

Shank yang menahan insert grooving harus sesingkat mungkin untuk meminimalkan overhang dan meningkatkan kekakuan pahat. Matthew Schmitz, manajer produk GRIP di Isca, menunjukkan bahwa secara umum, alat monolitik lebih cocok untuk membuat alur pada material yang dikeraskan. Namun, perusahaan juga menawarkan sistem grooving modular. “Shank modular dapat digunakan dalam situasi pemesinan di mana alat ini rentan terhadap kegagalan mendadak,” katanya. “Anda tidak perlu mengganti seluruh shank, Anda hanya perlu mengganti komponen yang lebih murah. Shank modular juga menawarkan berbagai opsi pemesinan. Sistem modular Grip Iskar dapat dipasang di berbagai produk yang berbeda. Anda dapat menggunakan pemegang alat dengan 7 bilah yang berbeda untuk 7 lini produk atau sejumlah bilah untuk pemrosesan yang berbeda Lini produk yang sama dengan lebar slot."

Toolholder Sumitomo Electric untuk mencengkeram insert tipe CGA menggunakan metode top-clamping yang menarik blade kembali ke holder. Dudukan ini juga dilengkapi sekrup pengencang samping untuk membantu meningkatkan stabilitas genggaman dan memperpanjang masa pakai alat. Rich Maton, asistenmanajer departemen desain perusahaan, mengatakan, "Pegangan pahat ini dirancang untuk membuat alur benda kerja yang mengeras. Jika bilah bergerak di dalam penahan, bilah akan aus seiring waktu dan masa pakai pahat berubah. Untuk persyaratan pemesinan produktivitas tinggi dari otomotif industri (seperti 50-100 atau 150 benda kerja per mata potong), prediktabilitas umur pahat sangat penting, dan perubahan dalam masa pakai pahat dapat berdampak signifikan pada produksi."

Menurut laporan, sistem grooving modular Tri-Lock seri GY dari Mitsubishi Materials sebanding dalam kekakuannya dengan chuck blade integral. Sistem dengan andal menggenggam bilah grooving dari tiga arah (periferal, depan, dan atas). Dua desain strukturalnya mencegah bilah dipindahkan selama pembuatan alur: proyeksi berbentuk V mencegah bilah bergerak ke samping; kunci pengaman menghilangkan gerakan maju blade yang disebabkan oleh gaya potong selama pemesinan slot.

Sisipan grooving yang umum digunakan untuk bagian baja yang dikeraskan termasuk sisipan persegi sederhana, sisipan pembentuk, sisipan berlubang, dan sejenisnya. Umumnya, alur potong dituntut memiliki permukaan akhir yang baik karena memiliki bagian kawin, dan ada pula yang berupa alur ring-O atau snap ring. Menurut Mark Menconi, spesialis produk di Mitsubishi Materials, "Proses ini dapat dibagi menjadi pemesinan alur diameter dalam dan pemesinan alur diameter luar, tetapi sebagian besar operasi grooving memerlukan pemotongan halus, termasuk presisi sentuhan ringan dari kedalaman pemotongan sekitar 0,25 mm. potongan penuh dengan kedalaman sekitar 0,5 mm."

Alur baja yang dikeraskan memerlukan penggunaan perkakas dengan kekerasan yang lebih tinggi, ketahanan aus yang lebih baik, dan geometri yang sesuai. Kuncinya adalah untuk mengetahui apakah sisipan karbida, sisipan keramik atau sisipan PCBN harus digunakan. Schmitz berkata, “Saya hampir selalu memilih sisipan karbida saat mengerjakan benda kerja dengan kekerasan di bawah 50 HRC. Untuk benda kerja dengan kekerasan 50-58 HRC, insert keramik adalah pilihan yang sangat ekonomis. Hanya jika sisipan CBN benda kerja harus dipertimbangkan untuk kekerasan hingga 58 HRC. Sisipan CBN sangat cocok untuk pemesinan material dengan tingkat kekerasan tinggi seperti itu karena mekanisme pemesinan bukanlah material pemotongan tetapi antarmuka pahat/benda kerja. Lelehkan bahannya.

Untuk grooving bagian baja yang dikeraskan dengan kekerasan lebih dari 58 HRC, kontrol chip tidak menjadi masalah. Karena grooving kering biasanya digunakan, serpihan lebih seperti debu atau partikel yang sangat kecil dan dapat dihilangkan dengan pukulan tangan. Maton Sumitomo Electric mengatakan, “Biasanya swarf semacam ini akan pecah dan hancur ketika mengenai sesuatu, sehingga kontak swarf dengan benda kerja tidak akan merusak benda kerja. Jika Anda mengambil swarf, mereka akan pecah di tangan Anda. ”

Salah satu alasan mengapa insert CBN cocok untuk pemotongan kering adalah meskipun ketahanan panasnya sangat baik, kinerja pemrosesan sangat berkurang jika terjadi fluktuasi suhu. Economan mengatakan, “Bahkan, ketika sisipan CBN bersentuhan dengan material benda kerja, itu menghasilkan panas pemotongan pada ujungnya, tetapi karena sisipan CBN kurang dapat beradaptasi dengan perubahan suhu, sulit untuk mendinginkan secara memadai untuk mempertahankan suhu konstan. suhu. Negara. CBN sangat keras, tetapi juga sangat rapuh dan dapat pecah karena perubahan suhu."

Saat memotong bagian baja dengan kekerasan rendah (seperti 45-50 HRC) dengan sisipan karbida, keramik, atau PCBN yang disemen, chip yang dihasilkan harus sesingkat mungkin. Ini secara efektif menghilangkan panas pemotongan pada material pahat selama proses pemotongan karena serpihan dapat membawa banyak panas.

Schmitz dari Iskar juga merekomendasikan agar alat tersebut diproses dalam keadaan "terbalik". Ia menjelaskan, “Saat memasang pahat pada perkakas mesin, perkakas pilihan pembuat perkakas mesin dipasang dengan memotong bilah menghadap ke atas, karena ini memungkinkanrotasi benda kerja untuk memberikan tekanan ke bawah pada rel mesin agar mesin tetap stabil. Namun, ketika bilah dipotong menjadi bahan benda kerja, serpihan yang terbentuk mungkin tetap berada di bilah dan benda kerja. Jika pemegang pahat dibalik dan pahat dipasang terbalik, bilah tidak akan terlihat, dan aliran chip akan secara otomatis keluar dari area pemotongan di bawah aksi gravitasi."

Pengerasan permukaan adalah metode sederhana untuk meningkatkan kekerasan baja karbon rendah. Prinsipnya adalah meningkatkan kandungan karbon pada kedalaman tertentu di bawah permukaan material. Ketika kedalaman alur melebihi ketebalan lapisan pengerasan permukaan, beberapa masalah mungkin timbul karena perubahan bilah alur dari bahan yang lebih keras ke bahan yang lebih lembut. Untuk tujuan ini, produsen alat telah mengembangkan beberapa tingkat pisau untuk berbagai jenis bahan benda kerja.

Duane Drape, manajer penjualan di Horn (AS), mengatakan, "Saat mengganti bahan yang lebih keras ke bahan yang lebih lembut, pengguna tidak selalu ingin mengganti bilahnya, jadi kami harus menemukan alat terbaik untuk jenis pemesinan ini. Jika sisipan karbida yang disemen digunakan, itu akan menghadapi masalah keausan yang berlebihan saat bilah memotong permukaan yang keras. Jika sisipan CBN yang cocok untuk memotong bahan yang sangat keras digunakan untuk memotong bagian yang lunak, mudah merusaknya. "

Drape berkata, “Anda dapat menggunakan insert CBN untuk memotong material benda kerja secara efektif dengan kekerasan 45-50 HRC, tetapi geometri blade harus disesuaikan. Sisipan CBN tipikal memiliki talang negatif di ujung tombak. Sisipan CBN talang negatif ini lebih lembut untuk mesin. Saat material benda kerja digunakan, material akan memiliki efek tarik dan umur pahat akan dipersingkat. Jika grade CBN dengan kekerasan lebih rendah digunakan dan geometri ujung tombak diubah, material benda kerja dengan kekerasan 45-50 HRC dapat berhasil dipotong."

Sisipan alur S117 HORN yang dikembangkan oleh perusahaan menggunakan ujung PCBN, dan kedalaman pemotongan sekitar 0,15-0,2 mm saat lebar roda gigi dipotong dengan tepat. Untuk mencapai permukaan akhir yang baik, bilah memiliki bidang pengikisan pada masing-masing ujung tombak di kedua sisi.

Pilihan lain adalah mengubah parameter pemotongan. Menurut Economan Index, “Setelah memotong lapisan yang mengeras, parameter pemotongan yang lebih besar dapat digunakan. Jika kedalaman pengerasan hanya 0,13mm atau 0,25mm, setelah memotong melalui kedalaman ini, baik bilah yang berbeda diganti atau masih Gunakan bilah yang sama, tetapi tingkatkan parameter pemotongan ke tingkat yang sesuai."

Untuk mencakup pemrosesan yang lebih luas, nilai blade PCBN meningkat. Nilai kekerasan yang lebih tinggi memungkinkan kecepatan pemotongan yang lebih cepat, sementara nilai dengan ketangguhan yang lebih baik dapat digunakan di lingkungan pemrosesan yang lebih tidak stabil. Untuk pemotongan terus menerus atau terputus, nilai sisipan PCBN yang berbeda juga dapat digunakan. Maton Sumitomo Electric menunjukkan bahwa karena kerapuhan alat PCBN, ujung tombak yang tajam cenderung pecah saat mengerjakan baja yang dikeraskan. “Kita harus melindungi ujung tombak, terutama dalam pemotongan terputus, ujung tombak harus disiapkan lebih dari pada pemotongan terus menerus, dan sudut pemotongan harus lebih besar.”

Nilai IB10H dan IB20H Iskar yang baru dikembangkan semakin memperluas lini produk Groove Turn PCBN. IB10H adalah grade PCBN berbutir halus untuk pemotongan baja yang dikeraskan secara terus menerus dengan kecepatan sedang hingga tinggi; sedangkan IB20H terdiri dari butiran PCBN ukuran butiran halus dan sedang, memberikan ketahanan aus dan ketahanan benturan yang baik. Keseimbangan dapat menahan kondisi yang lebih keras dari pemotongan baja yang dikeraskan. Mode kegagalan normal alat PCBN adalah bahwa ujung tombak ausdaripada tiba-tiba retak atau retak.

Kelas PCBN berlapis BNC30G yang diperkenalkan oleh Sumitomo Electric digunakan untuk grooving yang terputus dari benda kerja baja yang dikeraskan. Untuk grooving berkelanjutan, perusahaan merekomendasikan grade blade universal BN250. Maton berkata, “Saat memotong terus menerus, bilah dipotong untuk waktu yang lama, yang akan menghasilkan banyak panas pemotongan. Oleh karena itu, perlu menggunakan pisau dengan ketahanan aus yang baik. Dalam kasus grooving intermiten, bilah terus masuk dan keluar dari pemotongan. Ini memiliki dampak yang besar pada tip. Oleh karena itu, perlu menggunakan pisau dengan ketangguhan yang baik dan dapat menahan benturan yang terputus-putus. Selain itu, pelapis blade juga membantu memperpanjang umur pahat."

Terlepas dari jenis alur yang dikerjakan, bengkel yang sebelumnya mengandalkan penggilingan untuk menyelesaikan bagian baja yang dikeraskan dapat diubah menjadi alur dengan alat PCBN untuk meningkatkan produktivitas. Alur keras dapat mencapai akurasi dimensi yang sebanding dengan penggilingan, sekaligus secara signifikan mengurangi waktu pemesinan.