Slot de oțel întărit cu tăietor PCBN
Slot de oțel călit cu tăietor PCBN
În ultimul deceniu, canelarea de precizie a pieselor din oțel întărit cu inserții cu nitrură de bor policristalină (PCBN) a înlocuit treptat șlefuirea tradițională. Tyler Economan, manager de inginerie de licitație la Index, SUA, a declarat: „În general, canelurile de șlefuire sunt un proces mai stabil care oferă o precizie dimensională mai mare decât canelarea. Cu toate acestea, oamenii încă doresc să poată finaliza piesa de prelucrat pe un strung. Sunt necesare o varietate de procesări.”
Diverse materiale pentru piese de prelucrat care au fost călite includ oțel rapid, oțel pentru matriță, oțel pentru rulmenți și oțel aliat. Numai metalele feroase pot fi călite, iar procesele de călire sunt de obicei aplicate oțelurilor cu conținut scăzut de carbon. Prin tratamentul de întărire, duritatea exterioară a piesei de prelucrat poate fi crescută și poate fi purtată, în timp ce interiorul are o duritate mai bună. Părțile din oțel călit includ dornuri, osii, conectori, roți de antrenare, arbori cu came, angrenaje, bucșe, arbori de antrenare, rulmenți și altele asemenea.
Cu toate acestea, „materialele dure” este un concept relativ, în schimbare. Unii oameni cred că materialele piesei de prelucrat cu o duritate de 40-55 HRC sunt materiale dure; alții consideră că duritatea materialelor dure ar trebui să fie de 58-60 HRC sau mai mare. În această categorie, instrumentele PCBN pot fi utilizate.
După întărirea prin inducție, stratul întărit la suprafață poate avea o grosime de până la 1,5 mm, iar duritatea poate ajunge la 58-60 HRC, în timp ce materialul de sub stratul de suprafață este de obicei mult mai moale. În acest caz, este important să vă asigurați că cea mai mare parte a tăierii se face sub stratul întărit la suprafață.
Mașinile-unelte cu putere și rigiditate suficiente sunt o condiție necesară pentru canelarea pieselor călite. Potrivit Economan, „Cu cât rigiditatea mașinii-unelte este mai bună și cu cât puterea este mai mare, cu atât canelarea materialului întărit este mai eficientă. Pentru materialele piesei de prelucrat cu o duritate mai mare de 50 HRC, multe mașini-unelte ușoare nu îndeplinesc condițiile de tăiere necesare. Dacă capacitatea mașinii (putere, cuplu și în special rigiditate) este depășită, prelucrarea nu poate fi finalizată cu succes.”
Rigiditatea este foarte importantă pentru dispozitivul de fixare a piesei de prelucrat deoarece suprafața de contact a muchiei de tăiere cu piesa de prelucrat este mare în timpul procesului de canelare, iar unealta exercită o presiune mare asupra piesei de prelucrat. La strângerea pieselor din oțel călit, se poate folosi o clemă largă pentru a dispersa suprafața de prindere. Paul Ratzki, manager de marketing al Sumitomo Electric Hard Alloy Co., a declarat: „Piesele care urmează să fie prelucrate trebuie să fie susținute ferm. La prelucrarea materialelor întărite, vibrațiile și presiunea sculei generate sunt mult mai mari decât la prelucrarea pieselor obișnuite, ceea ce poate duce la strângerea piesei de prelucrat. Nu pot să zboare din mașină sau să provoace ciobirea lamei CBN sau chiar să se spargă.”
Tija care ține inserția de canelare ar trebui să fie cât mai scurtă posibil pentru a minimiza proeminența și pentru a crește rigiditatea sculei. Matthew Schmitz, managerul produselor GRIP la Isca, subliniază că, în general, sculele monolitice sunt mai potrivite pentru canelarea materialelor întărite. Cu toate acestea, compania oferă și un sistem modular de canelare. „Tija modulară poate fi utilizată în situații de prelucrare în care unealta este predispusă la defecțiuni bruște”, spune el. „Nu trebuie să înlocuiți întreaga tijă, trebuie doar să înlocuiți o componentă mai puțin costisitoare. Tija modulară oferă, de asemenea, o varietate de opțiuni de prelucrare. Sistemul modular Iskar Grip poate fi instalat într-o varietate de produse diferite. Puteți utiliza un suport de scule cu 7 lame diferite pentru 7 linii de produse sau orice număr de lame pentru prelucrare diferită Aceeași linie de produse cu lățime de fante."
Suporturile de scule de la Sumitomo Electric pentru prinderea inserțiilor de tip CGA folosesc o metodă de prindere superioară care trage lama înapoi în suport. Acest suport are, de asemenea, un șurub de fixare lateral pentru a ajuta la îmbunătățirea stabilității prinderii și la extinderea duratei de viață a sculei. Rich Maton, asistentmanagerul departamentului de proiectare al companiei, a declarat: „Acest suport de scule este proiectat pentru canelarea pieselor de prelucrat întărite. Dacă lama se mișcă în suport, lama se uzează în timp și durata de viață a sculei se modifică. Pentru cerințele de prelucrare de înaltă productivitate ale sectorului auto industrie (cum ar fi 50-100 sau 150 de piese pe muchie de tăiere), predictibilitatea duratei de viață a sculei este deosebit de importantă, iar schimbările în durata de viață a sculei pot avea un impact semnificativ asupra producției.”
Potrivit rapoartelor, sistemul de canelure modular Tri-Lock din seria GY de la Mitsubishi Materials este comparabil ca rigiditate cu mandrinele cu lame integrate. Sistemul prinde în mod fiabil lamele de canelare din trei direcții (periferic, frontal și superior). Cele două design-uri structurale împiedică deplasarea lamei în timpul canelării: proeminența în formă de V împiedică deplasarea lamei în lateral; cheia de siguranță elimină mișcarea înainte a lamei cauzată de forța de tăiere în timpul prelucrării cu fante.
Inserțiile de canelură utilizate în mod obișnuit pentru piesele din oțel călit includ inserții pătrate simple, inserții de formare, inserții cu fante și altele asemenea. În general, canelurile tăiate trebuie să aibă o finisare bună a suprafeței, deoarece au o porțiune de împerechere, iar unele sunt inele O sau caneluri pentru inele elastice. Potrivit lui Mark Menconi, specialist de produs la Mitsubishi Materials, „Aceste procese pot fi împărțite în prelucrarea canelurilor cu diametrul interior și prelucrarea canelurilor cu diametrul exterior, dar majoritatea operațiunilor de canelare necesită tăiere fină, inclusiv precizie la atingere ușoară de la aproximativ 0,25 mm adâncime de tăiere. o tăietură completă cu o adâncime de aproximativ 0,5 mm."
Canelarea oțelului călit necesită utilizarea de scule cu duritate mai mare, rezistență mai bună la uzură și geometrie adecvată. Cheia este să vă dați seama dacă trebuie folosită o inserție din carbură, o inserție ceramică sau o inserție PCBN. Schmitz a spus: „Aproape întotdeauna aleg inserții din carbură atunci când prelucrez piese de prelucrat cu durități sub 50 HRC. Pentru piesele de prelucrat cu o duritate de 50-58 HRC, inserțiile ceramice sunt o alegere foarte economică. Doar atunci când inserțiile CBN ale piesei de prelucrat trebuie luate în considerare pentru duritate de până la 58 HRC. Plăcile CBN sunt potrivite în mod special pentru prelucrarea unor astfel de materiale cu dureri ridicate, deoarece mecanismul de prelucrare nu este un material de tăiere, ci o interfață unealtă/piesa de prelucrat. Topiți materialul.
Pentru canelarea pieselor din oțel călit cu o duritate de peste 58 HRC, controlul așchiilor nu este o problemă. Deoarece se folosește de obicei canelura uscată, așchiile sunt mai mult ca praful sau particule foarte mici și pot fi îndepărtate prin suflare manuală. Maton de la Sumitomo Electric a spus: „De obicei, acest tip de așchii se va rupe și se va dezintegra atunci când lovește orice, astfel încât contactul trunchiului cu piesa de prelucrat nu va deteriora piesa de prelucrat. Dacă apuci un așchion, ele se vor sparge în mână.”
Unul dintre motivele pentru care inserțiile CBN sunt potrivite pentru tăierea uscată este că, deși rezistența lor la căldură este foarte bună, performanța de prelucrare este mult redusă în cazul fluctuațiilor de temperatură. Economan spune: „De fapt, atunci când inserția CBN este în contact cu materialul piesei de prelucrat, produce căldură de tăiere pe vârf, dar deoarece inserția CBN este mai puțin adaptabilă la schimbările de temperatură, este dificil să se răcească în mod adecvat pentru a menține o constantă. temperatura. Stat. CBN este foarte dur, dar este și foarte fragil și se poate rupe din cauza schimbărilor de temperatură.”
Când tăiați piese din oțel cu duritate scăzută (cum ar fi 45-50 HRC) cu inserții din carbură cimentată, ceramică sau PCBN, așchiile generate trebuie să fie cât mai scurte posibil. Acest lucru elimină eficient căldura de tăiere din materialul sculei în timpul procesului de tăiere, deoarece așchiile pot transporta o cantitate mare de căldură.
Iskar's Schmitz recomandă, de asemenea, ca instrumentul să fie procesat într-o stare „inversată”. El a explicat: „Când se instalează o unealtă pe o mașină-uneltă, unealta preferată a constructorului de mașini-unelte este instalată prin tăierea lamei cu fața în sus, deoarece acest lucru permiterotirea piesei de prelucrat pentru a exercita o presiune în jos pe șina mașinii pentru a menține mașina stabilă. Cu toate acestea, atunci când lama este tăiată în materialul piesei de prelucrat, așchiile formate pot rămâne pe lamă și pe piesa de prelucrat. Dacă suportul de scule este răsturnat și unealta este montată cu capul în jos, lama nu va fi vizibilă, iar fluxul de așchii va scăpa automat din zona de tăiere sub acțiunea gravitației.”
Călirea la suprafață este o metodă simplă de îmbunătățire a durității oțelului cu conținut scăzut de carbon. Principiul este de a crește conținutul de carbon la o anumită adâncime sub suprafața materialului. Atunci când adâncimea de canelare depășește grosimea stratului întărit la suprafață, pot apărea unele probleme din cauza schimbării lamei de canelare de la un material mai dur la un material mai moale. În acest scop, producătorii de scule au dezvoltat mai multe tipuri de lame pentru diferite tipuri de materiale pentru piese de prelucrat.
Duane Drape, director de vânzări la Horn (SUA), a declarat: „Când trece de la un material mai dur la unul mai moale, utilizatorul nu dorește întotdeauna să schimbe lama, așa că trebuie să găsim cea mai bună unealtă pentru acest tip de prelucrare. . Dacă se folosește o inserție din carbură cimentată, aceasta va întâmpina problema uzurii excesive atunci când lama taie o suprafață tare.Dacă se folosește o inserție CBN potrivită pentru tăierea materialelor foarte dure pentru a tăia o parte moale, este ușor să deteriorați Lama. Putem folosi un compromis: inserții de carbură de duritate mare + acoperiri super lubrifiate sau grade relativ moi de inserții CBN + inserții de tăiere potrivite pentru tăierea materialelor obișnuite (mai degrabă decât prelucrarea tare)."
Drape a spus: „Puteți folosi inserții CBN pentru a tăia eficient materialele piesei de prelucrat cu o duritate de 45-50 HRC, dar geometria lamei trebuie ajustată. Plăcile CBN tipice au o teșitură negativă pe muchia de tăiere. Această inserție CBN cu teșire negativă este mai moale pentru mașină. Când se utilizează materialul piesei de prelucrat, materialul va avea un efect de extragere și durata de viață a sculei va fi scurtată. Dacă se folosește gradul CBN cu duritate mai mică și se modifică geometria muchiei de tăiere, materialul piesei de prelucrat cu o duritate de 45-50 HRC poate fi tăiat cu succes."
Inserția de canelare S117 HORN dezvoltată de companie folosește un vârf PCBN, iar adâncimea de tăiere este de aproximativ 0,15-0,2 mm atunci când lățimea angrenajului este tăiată cu precizie. Pentru a obține o finisare bună a suprafeței, lama are un plan de răzuire pe fiecare dintre muchiile de tăiere pe ambele părți.
O altă opțiune este modificarea parametrilor de tăiere. Potrivit lui Index Economan, „După tăierea stratului întărit, pot fi utilizați parametri de tăiere mai mari. Dacă adâncimea întărită este de numai 0,13 mm sau 0,25 mm, după tăierea prin această adâncime, fie diferitele lame sunt înlocuite, fie Folosiți în continuare aceeași lamă, dar creșteți parametrii de tăiere la nivelul corespunzător."
Pentru a acoperi o gamă mai largă de procesare, gradele de lame PCBN sunt în creștere. Gradele de duritate mai ridicate permit viteze de tăiere mai mari, în timp ce clasele cu o duritate mai bună pot fi utilizate în medii de procesare mai instabile. Pentru tăierea continuă sau întreruptă, pot fi utilizate, de asemenea, diferite grade de inserție PCBN. Maton de la Sumitomo Electric a subliniat că din cauza fragilității sculelor PCBN, muchiile ascuțite sunt predispuse la așchiere la prelucrarea oțelului călit. „Trebuie să protejăm muchia de tăiere, în special la tăierea întreruptă, muchia de tăiere ar trebui să fie pregătită mai mult decât la tăierea continuă, iar unghiul de tăiere ar trebui să fie mai mare.”
Noile clase IB10H și IB20H dezvoltate de Iskar își extind și mai mult linia de produse Groove Turn PCBN. IB10H este un grad PCBN cu granulație fină pentru tăierea continuă cu viteză medie până la mare a oțelului călit; în timp ce IB20H constă din granule PCBN cu granulație fină și medie, oferind o bună rezistență la uzură și rezistență la impact. Balanța poate rezista la condițiile mai dure ale tăierii întrerupte din oțel călit. Modul normal de eroare al unei scule PCBN ar trebui să fie că muchia de tăiere se uzeazămai degrabă decât să crape sau să crape brusc.
Calitatea PCBN acoperită BNC30G introdusă de Sumitomo Electric este utilizată pentru canelarea întreruptă a pieselor de prelucrat din oțel călit. Pentru canelarea continuă, compania recomandă tipul său de lamă universală BN250. Maton a spus: „Când tăiați continuu, lama este tăiată pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce va genera multă căldură de tăiere. Prin urmare, este necesar să folosiți o lamă cu rezistență bună la uzură. In cazul canelurii intermitente, lama intra si iese continuu prin taiere. Are un mare impact asupra vârfului. Prin urmare, este necesar să folosiți o lamă cu duritate bună și care poate rezista la impactul intermitent. În plus, învelișul lamei ajută, de asemenea, la prelungirea duratei de viață a sculei.”
Indiferent de tipul de canelură prelucrată, atelierele care se bazau anterior pe șlefuire pentru a finisa piesele din oțel întărit pot fi convertite la canelare cu scule PCBN pentru a crește productivitatea. Canelarea dură poate obține o precizie dimensională comparabilă cu șlefuirea, reducând în același timp semnificativ timpul de prelucrare.
