Slot Keluli Tegar Dengan Pemotong PCBN

Slotting keluli keras dengan pemotong PCBN

Dalam dekad yang lalu, alur ketepatan bahagian keluli yang dikeraskan dengan sisipan boron nitrida padu polihabluran (PCBN) telah secara beransur-ansur menggantikan pengisaran tradisional. Tyler Economan, pengurus kejuruteraan pembidaan di Index, Amerika Syarikat, berkata, “Secara umumnya, alur pengisaran ialah proses yang lebih stabil yang memberikan ketepatan dimensi yang lebih tinggi daripada alur. Walau bagaimanapun, orang masih mahu dapat menyiapkan bahan kerja pada mesin pelarik. Pelbagai pemprosesan diperlukan."

Pelbagai bahan bahan kerja yang telah dikeraskan termasuk keluli berkelajuan tinggi, keluli mati, keluli galas dan keluli aloi. Hanya logam ferus boleh dikeraskan, dan proses pengerasan biasanya digunakan pada keluli karbon rendah. Melalui rawatan pengerasan, kekerasan luaran bahan kerja boleh dibuat lebih tinggi dan boleh dipakai, manakala bahagian dalam mempunyai keliatan yang lebih baik. Bahagian yang diperbuat daripada keluli yang dikeraskan termasuk mandrel, gandar, penyambung, roda pemacu, aci sesondol, gear, sesendal, aci pemacu, galas, dan seumpamanya.

Walau bagaimanapun, "bahan keras" adalah konsep yang relatif, berubah. Sesetengah orang berpendapat bahawa bahan bahan kerja dengan kekerasan 40-55 HRC adalah bahan keras; yang lain percaya bahawa kekerasan bahan keras harus 58-60 HRC atau lebih tinggi. Dalam kategori ini, alat PCBN boleh digunakan.

Selepas pengerasan aruhan, lapisan keras permukaan boleh mencapai ketebalan sehingga 1.5mm dan kekerasan boleh mencapai 58-60 HRC, manakala bahan di bawah lapisan permukaan biasanya lebih lembut. Dalam kes ini, adalah penting untuk memastikan bahawa kebanyakan pemotongan dilakukan di bawah lapisan permukaan yang mengeras.

Alat mesin dengan kuasa dan ketegaran yang mencukupi adalah syarat yang diperlukan untuk mengalur bahagian yang mengeras. Menurut Economan, “Lebih baik ketegaran alat mesin dan lebih tinggi kuasa, lebih cekap alur bahan yang dikeraskan. Untuk bahan bahan kerja dengan kekerasan lebih daripada 50 HRC, banyak alatan mesin ringan tidak memenuhi syarat pemotongan yang diperlukan. Jika kapasiti mesin (kuasa, tork, dan terutamanya ketegaran) melebihi, pemesinan tidak dapat disiapkan dengan jayanya."

Ketegaran adalah sangat penting untuk peranti pegangan bahan kerja kerana permukaan sentuhan tepi pemotong dengan bahan kerja adalah besar semasa proses grooving, dan alat memberikan tekanan yang hebat pada bahan kerja. Apabila mengapit bahan kerja keluli keras, pengapit lebar boleh digunakan untuk menyuraikan permukaan pengapit. Paul Ratzki, pengurus pemasaran Sumitomo Electric Hard Alloy Co., berkata, "Bahagian-bahagian yang akan dimesin mesti disokong dengan kukuh. Apabila pemesinan bahan yang dikeraskan, getaran dan tekanan alat yang dihasilkan adalah lebih besar daripada semasa pemesinan bahan kerja biasa, yang boleh mengakibatkan pengapitan bahan kerja. Tidak boleh terbang keluar dari mesin, atau menyebabkan bilah CBN patah atau pecah."

Batang yang memegang sisipan beralur hendaklah sesingkat mungkin untuk meminimumkan tidak terjual dan meningkatkan ketegaran alat. Matthew Schmitz, pengurus produk GRIP di Isca, menunjukkan bahawa secara amnya, alat monolitik lebih sesuai untuk mengalur bahan yang dikeraskan. Walau bagaimanapun, syarikat itu juga menawarkan sistem alur modular. "Batang modular boleh digunakan dalam situasi pemesinan di mana alat itu terdedah kepada kegagalan mengejut," katanya. “Anda tidak perlu menggantikan keseluruhan shank, anda hanya perlu menggantikan komponen yang lebih murah. Batang modular juga menawarkan pelbagai pilihan pemesinan. Sistem modular Grip Iskar boleh dipasang dalam pelbagai produk yang berbeza. Anda boleh menggunakan pemegang alat dengan 7 bilah berbeza untuk 7 barisan produk atau sebarang bilangan bilah untuk pemprosesan berbeza Barisan produk yang sama dengan lebar slot."

Pemegang alat Sumitomo Electric untuk mencengkam sisipan jenis CGA menggunakan kaedah pengapit atas yang menarik bilah kembali ke dalam pemegang. Pemegang ini juga mempunyai skru pengikat sisi untuk membantu meningkatkan kestabilan cengkaman dan memanjangkan hayat alat. Rich Maton, pembantupengurus bahagian reka bentuk syarikat, berkata, "Pemegang alat ini direka untuk mengalur bahan kerja yang dikeraskan. Jika bilah bergerak di dalam pemegang, bilah itu haus dari semasa ke semasa dan hayat alat berubah. Untuk keperluan pemesinan produktiviti tinggi automotif industri (seperti 50-100 atau 150 bahan kerja setiap canggih), kebolehramalan hayat alat adalah sangat penting, dan perubahan dalam hayat alat boleh memberi kesan yang ketara kepada pengeluaran."

Menurut laporan, sistem alur modular Tri-Lock siri GY Mitsubishi Materials adalah setanding dalam ketegaran kepada chuck bilah integral. Sistem ini dapat mencengkam bilah beralur dari tiga arah (periferi, depan dan atas). Dua reka bentuk strukturnya menghalang bilah daripada disesarkan semasa alur: unjuran berbentuk V menghalang bilah daripada bergerak ke sisi; kunci keselamatan menghilangkan pergerakan ke hadapan bilah yang disebabkan oleh daya pemotongan semasa pemesinan slot.

Sisipan alur yang biasa digunakan untuk bahagian keluli yang dikeraskan termasuk sisipan segi empat tepat, sisipan membentuk, sisipan berlubang, dan seumpamanya. Secara amnya, alur yang dipotong dikehendaki mempunyai kemasan permukaan yang baik kerana ia mempunyai bahagian mengawan, dan sesetengahnya adalah cincin O atau alur cincin snap. Menurut Mark Menconi, pakar produk di Mitsubishi Materials, "Proses ini boleh dibahagikan kepada pemesinan alur diameter dalam dan pemesinan alur diameter luar, tetapi kebanyakan operasi alur memerlukan pemotongan halus, termasuk ketepatan sentuhan ringan dari kira-kira 0.25 mm kedalaman potongan. Potong ke potongan penuh dengan kedalaman kira-kira 0.5mm."

Alur keluli yang dikeraskan memerlukan penggunaan alat dengan kekerasan yang lebih tinggi, rintangan haus yang lebih baik dan geometri yang sesuai. Perkara utama adalah untuk mengetahui sama ada sisipan karbida, sisipan seramik atau sisipan PCBN harus digunakan. Schmitz berkata, “Saya hampir selalu memilih sisipan karbida apabila pemesinan bahan kerja dengan kekerasan di bawah 50 HRC. Untuk bahan kerja dengan kekerasan 50-58 HRC, sisipan seramik adalah pilihan yang sangat menjimatkan. Hanya apabila bahan kerja memasukkan CBN harus dipertimbangkan untuk kekerasan sehingga 58 HRC. Sisipan CBN amat sesuai untuk pemesinan bahan keras tinggi sedemikian kerana mekanisme pemesinan bukanlah bahan pemotong tetapi antara muka alat/bahan kerja. Cairkan bahan.

Untuk alur bahagian keluli yang dikeraskan dengan kekerasan melebihi 58 HRC, kawalan cip tidak menjadi masalah. Oleh kerana alur kering biasanya digunakan, serpihannya lebih seperti habuk atau zarah yang sangat kecil dan boleh dikeluarkan dengan pukulan tangan. Sumitomo Electric's Maton berkata, "Biasanya, swarf seperti ini akan pecah dan hancur apabila terkena apa-apa, jadi sentuhan swarf dengan bahan kerja tidak akan merosakkan bahan kerja. Jika anda meraih swarf, ia akan hancur di tangan anda."

Salah satu sebab mengapa sisipan CBN sesuai untuk pemotongan kering ialah walaupun rintangan habanya sangat baik, prestasi pemprosesan sangat berkurangan dalam kes turun naik suhu. Economan berkata, "Malah, apabila sisipan CBN bersentuhan dengan bahan bahan kerja, ia menghasilkan haba pemotongan pada hujungnya, tetapi kerana sisipan CBN kurang menyesuaikan diri dengan perubahan suhu, sukar untuk menyejukkan dengan secukupnya untuk mengekalkan pemalar. suhu. negeri. CBN sangat keras, tetapi ia juga sangat rapuh dan mungkin pecah akibat perubahan suhu."

Apabila memotong bahagian keluli dengan kekerasan rendah (seperti 45-50 HRC) dengan sisipan karbida, seramik atau PCBN bersimen, cip yang dihasilkan hendaklah sesingkat mungkin. Ini berkesan menghilangkan haba pemotongan dalam bahan alat semasa proses pemotongan kerana cip boleh membawa jauh sejumlah besar haba.

Iskar's Schmitz juga mengesyorkan agar alat tersebut diproses dalam keadaan "terbalik". Beliau menjelaskan, “Apabila memasang alat pada alat mesin, alat pilihan pembuat alat mesin dipasang dengan memotong bilah menghadap ke atas, kerana ini membolehkanputaran bahan kerja untuk memberikan tekanan ke bawah pada rel mesin untuk memastikan mesin stabil. Walau bagaimanapun, apabila bilah dipotong ke dalam bahan bahan kerja, serpihan yang terbentuk mungkin kekal pada bilah dan bahan kerja. Jika pemegang alat dibalikkan dan alat dipasang terbalik, bilah tidak akan kelihatan, dan aliran cip secara automatik akan terlepas dari kawasan pemotongan di bawah tindakan graviti."

Pengerasan permukaan adalah kaedah mudah untuk meningkatkan kekerasan keluli karbon rendah. Prinsipnya adalah untuk meningkatkan kandungan karbon pada kedalaman tertentu di bawah permukaan bahan. Apabila kedalaman alur melebihi ketebalan lapisan permukaan yang dikeraskan, beberapa masalah mungkin timbul disebabkan oleh perubahan bilah alur daripada bahan yang lebih keras kepada bahan yang lebih lembut. Untuk tujuan ini, pengeluar alat telah membangunkan beberapa gred bilah untuk pelbagai jenis bahan bahan kerja.

Duane Drape, pengurus jualan di Horn (AS), berkata, "Apabila menukar daripada bahan yang lebih keras kepada bahan yang lebih lembut, pengguna tidak selalu mahu menukar bilah, jadi kami perlu mencari alat terbaik untuk jenis pemesinan ini. . Jika sisipan karbida bersimen digunakan, ia akan menghadapi masalah haus yang berlebihan apabila bilah memotong permukaan yang keras. Jika sisipan CBN yang sesuai untuk memotong bahan keras tinggi digunakan untuk memotong bahagian yang lembut, ia mudah merosakkan bilah. Kita boleh menggunakan kompromi: sisipan karbida kekerasan tinggi + salutan super pelincir, atau gred sisipan CBN yang agak lembut + sisipan pemotongan yang sesuai untuk memotong bahan biasa (daripada pemesinan keras).

Drape berkata, “Anda boleh menggunakan sisipan CBN untuk memotong bahan bahan kerja dengan berkesan dengan kekerasan 45-50 HRC, tetapi geometri bilah mesti dilaraskan. Sisipan CBN biasa mempunyai chamfer negatif pada bahagian canggih. Sisipan CBN chamfer negatif ini lebih lembut kepada mesin. Apabila bahan bahan kerja digunakan, bahan akan mempunyai kesan tarik keluar dan hayat alat akan dipendekkan. Jika gred CBN dengan kekerasan yang lebih rendah digunakan dan geometri canggih ditukar, bahan bahan kerja dengan kekerasan 45-50 HRC boleh berjaya dipotong."

Sisipan alur S117 HORN yang dibangunkan oleh syarikat menggunakan hujung PCBN, dan kedalaman pemotongan adalah kira-kira 0.15-0.2 mm apabila lebar gear dipotong dengan tepat. Untuk mencapai kemasan permukaan yang baik, bilah mempunyai satah pengikis pada setiap tepi pemotong pada kedua-dua belah.

Pilihan lain ialah menukar parameter pemotongan. Menurut Index's Economan, “Selepas memotong lapisan yang mengeras, parameter pemotongan yang lebih besar boleh digunakan. Jika kedalaman yang dikeraskan hanya 0.13mm atau 0.25mm, selepas memotong kedalaman ini, sama ada bilah yang berbeza diganti atau masih Gunakan bilah yang sama, tetapi tingkatkan parameter pemotongan ke tahap yang sesuai."

Untuk merangkumi rangkaian pemprosesan yang lebih luas, gred bilah PCBN semakin meningkat. Gred kekerasan yang lebih tinggi membolehkan kelajuan pemotongan yang lebih pantas, manakala gred dengan keliatan yang lebih baik boleh digunakan dalam persekitaran pemprosesan yang lebih tidak stabil. Untuk pemotongan berterusan atau terputus, gred sisipan PCBN yang berbeza juga boleh digunakan. Maton dari Sumitomo Electric menegaskan bahawa disebabkan oleh kerapuhan alatan PCBN, tepi pemotong yang tajam terdedah kepada serpihan apabila pemesinan keluli yang dikeraskan. "Kita mesti melindungi bahagian pemotongan, terutamanya dalam pemotongan yang terganggu, bahagian pemotongan harus disediakan lebih daripada pemotongan berterusan, dan sudut pemotongan harus lebih besar."

Gred IB10H dan IB20H Iskar yang baru dibangunkan mengembangkan lagi barisan produk Groove Turn PCBNnya. IB10H ialah gred PCBN berbutir halus untuk pemotongan berterusan berkelajuan sederhana hingga tinggi keluli keras; manakala IB20H terdiri daripada butiran PCBN saiz halus dan sederhana, memberikan rintangan haus dan rintangan hentaman yang baik. Baki boleh menahan keadaan lebih keras pemotongan terganggu keluli keras. Mod kegagalan biasa bagi alat PCBN mestilah yang canggih itu hausdaripada tiba-tiba retak atau retak.

Gred PCBN bersalut BNC30G yang diperkenalkan oleh Sumitomo Electric digunakan untuk alur terganggu bahan kerja keluli keras. Untuk grooving berterusan, syarikat mengesyorkan gred bilah universal BN250. Maton berkata, "Apabila memotong secara berterusan, bilah dipotong untuk masa yang lama, yang akan menghasilkan banyak haba pemotongan. Oleh itu, adalah perlu untuk menggunakan bilah dengan rintangan haus yang baik. Dalam kes alur terputus-putus, bilah terus masuk dan keluar pemotongan. Ia mempunyai kesan yang besar pada hujungnya. Oleh itu, adalah perlu untuk menggunakan bilah dengan keliatan yang baik dan boleh menahan kesan terputus-putus. Selain itu, salutan bilah juga membantu memanjangkan hayat alat."

Tidak kira jenis alur yang dimesin, bengkel yang sebelum ini bergantung pada pengisaran untuk menyelesaikan bahagian keluli yang dikeraskan boleh ditukar kepada grooving dengan alat PCBN untuk meningkatkan produktiviti. Alur keras boleh mencapai ketepatan dimensi yang setanding dengan pengisaran, sambil mengurangkan masa pemesinan dengan ketara.