Rezanje kaljenega jekla z rezalnikom PCBN

Rezanje kaljenega jekla z rezalnikom PCBN

V zadnjem desetletju je natančno izrezovanje kaljenih jeklenih delov z vložki iz polikristalnega kubičnega borovega nitrida (PCBN) postopoma nadomestilo tradicionalno brušenje. Tyler Economan, vodja inženiringa ponudb pri Indexu v ZDA, je dejal: »Na splošno so utori za brušenje stabilnejši proces, ki zagotavlja večjo dimenzijsko natančnost kot utoranje. Vendar ljudje še vedno želijo imeti možnost dokončanja obdelovanca na stružnici. Potrebne so različne obdelave."

Različni materiali obdelovancev, ki so bili utrjeni, vključujejo hitrorezno jeklo, jeklo za matrice, jeklo za ležaje in legirano jeklo. Kaljemo lahko samo železne kovine, postopki kaljenja pa se običajno uporabljajo za nizkoogljična jekla. Z obdelavo utrjevanja lahko zunanjo trdoto obdelovanca povečamo in ga nosimo, notranjost pa boljšo žilavost. Deli iz kaljenega jekla vključujejo trne, osi, konektorje, pogonska kolesa, odmične gredi, zobnike, puše, pogonske gredi, ležaje in podobno.

Vendar so "trdi materiali" relativni, spreminjajoči se koncept. Nekateri ljudje mislijo, da so materiali obdelovancev s trdoto 40-55 HRC trdi materiali; drugi menijo, da mora biti trdota trdih materialov 58-60 HRC ali več. V tej kategoriji se lahko uporabljajo orodja PCBN.

Po indukcijskem utrjevanju je površinsko utrjena plast lahko debela do 1,5 mm, trdota pa lahko doseže 58-60 HRC, medtem ko je material pod površinsko plastjo običajno veliko mehkejši. V tem primeru je pomembno zagotoviti, da se večina rezanja opravi pod površinsko utrjenim slojem.

Obdelovalni stroji z zadostno močjo in togostjo so nujen pogoj za utoritev utrjenih delov. Po Economanu: »Boljša kot je togost obdelovalnega stroja in večja kot je moč, učinkovitejše je urezovanje utrjenega materiala. Za materiale obdelovancev s trdoto več kot 50 HRC veliko lahkih obdelovalnih strojev ne izpolnjuje zahtevanih pogojev rezanja. Če je zmogljivost stroja (moč, navor in zlasti togost) presežena, obdelave ni mogoče uspešno zaključiti."

Togost je zelo pomembna za napravo za držanje obdelovanca, saj je kontaktna površina rezalnega roba z obdelovancem med postopkom utora velika in orodje izvaja velik pritisk na obdelovanec. Pri vpenjanju obdelovancev iz kaljenega jekla lahko uporabite široko objemko za razpršitev vpenjalne površine. Paul Ratzki, vodja trženja podjetja Sumitomo Electric Hard Alloy Co., je dejal: »Deli, ki jih je treba obdelati, morajo biti trdno podprti. Pri obdelavi utrjenih materialov sta ustvarjena vibracija in pritisk orodja veliko večja kot pri obdelavi običajnih obdelovancev, kar lahko povzroči vpenjanje obdelovanca. Ne more leteti iz stroja ali povzročiti, da bi se rezilo CBN odrezalo ali celo zlomilo."

Držalo, ki drži vložek za utore, mora biti čim krajše, da se čim bolj zmanjša previs in poveča togost orodja. Matthew Schmitz, vodja izdelkov GRIP v podjetju Isca, poudarja, da so na splošno monolitna orodja primernejša za urezovanje utrjenih materialov. Vendar pa podjetje ponuja tudi modularni sistem žlebov. "Modularni steblo se lahko uporablja v obdelovalnih situacijah, kjer je orodje nagnjeno k nenadni okvari," pravi. »Ni vam treba zamenjati celotnega stebla, zamenjati morate le cenejšo komponento. Modularno steblo ponuja tudi različne možnosti obdelave. Iskarjev modularni sistem Grip je mogoče vgraditi v različne izdelke. Uporabite lahko držalo za orodje s 7 različnimi rezili za 7 proizvodnih linij ali poljubno število rezil za različno obdelavo Enako linijo izdelkov s širino utorov."

Držala orodja Sumitomo Electric za prijemanje vložkov tipa CGA uporabljajo metodo zgornjega vpenjanja, ki potegne rezilo nazaj v držalo. To držalo ima tudi stranski pritrdilni vijak, ki pomaga izboljšati stabilnost oprijema in podaljša življenjsko dobo orodja. Rich Maton, asistentvodja oddelka za načrtovanje podjetja, je dejal: "Ta držalo za orodje je zasnovano za urezovanje utrjenih obdelovancev. Če se rezilo premika v držalu, se rezilo sčasoma obrabi in življenjska doba orodja se spremeni. Za zahteve visokoproduktivne strojne obdelave v avtomobilski industriji industriji (kot je 50-100 ali 150 obdelovancev na rezalni rob), je predvidljivost življenjske dobe orodja še posebej pomembna, spremembe življenjske dobe orodja pa lahko pomembno vplivajo na proizvodnjo."

Glede na poročila je modularni sistem za izrezovanje žlebov serije GY Tri-Lock podjetja Mitsubishi Materials po togosti primerljiv z integriranimi vpenjali rezil. Sistem zanesljivo oprime rezila za utore iz treh smeri (obrobno, spredaj in zgoraj). Njena dva strukturna zasnova preprečuje premik rezila med utorom: štrlina v obliki črke V preprečuje premikanje rezila na straneh; varnostni ključ odpravlja premikanje rezila naprej, ki ga povzroča rezalna sila med obdelavo utorov.

Običajno uporabljeni utorni vložki za dele iz kaljenega jekla vključujejo preproste kvadratne vložke, vložke za oblikovanje, vložke z režami in podobno. Na splošno se zahteva, da imajo vrezani utori dobro površinsko obdelavo, ker imajo spojni del, nekateri pa so O-obroči ali utori za zaskočne obroče. Po besedah ​​Marka Menconija, strokovnjaka za izdelke pri Mitsubishi Materials, "te postopke lahko razdelimo na obdelavo žlebov z notranjim premerom in obdelavo utorov z zunanjim premerom, vendar večina postopkov urezovanja zahteva fino rezanje, vključno z natančnostjo rahlega dotika od približno 0,25 mm globine reza. Rezanje na popoln rez z globino približno 0,5 mm."

Utorjenje kaljenega jekla zahteva uporabo orodij z večjo trdoto, boljšo odpornostjo proti obrabi in primerno geometrijo. Ključno je ugotoviti, ali je treba uporabiti karbidni vložek, keramični vložek ali PCBN vložek. Schmitz je dejal: »Pri obdelavi obdelovancev s trdoto pod 50 HRC skoraj vedno izberem karbidne ploščice. Za obdelovance s trdoto 50-58 HRC so keramični vložki zelo ekonomična izbira. Samo pri obdelovancih CBN vložkov je treba upoštevati za trdoto do 58 HRC. CBN vložki so še posebej primerni za obdelavo tako visoko trdih materialov, ker obdelovalni mehanizem ni rezalni material, ampak vmesnik orodje/obdelovanec. Stopite material.

Za utorevanje kaljenih jeklenih delov s trdoto nad 58 HRC nadzor odrezkov ni problem. Ker se običajno uporablja suho žlebljenje, so odrezki bolj podobni prahu ali zelo majhnim delcem in jih je mogoče odstraniti z ročnim udarcem. Maton iz podjetja Sumitomo Electric je dejal: "Običajno se tovrstni odrezki zlomijo in razpadejo, ko zadenejo karkoli, tako da stik odrezka z obdelovancem ne bo poškodoval obdelovanca. Če zgrabite odrez, se vam bodo razbili v roki."

Eden od razlogov, zakaj so CBN vložki primerni za suho rezanje, je ta, da čeprav je njihova toplotna odpornost zelo dobra, se zmogljivost obdelave močno zmanjša v primeru temperaturnih nihanj. Economan pravi: »Dejansko, ko je CBN vložek v stiku z materialom obdelovanca, proizvaja toploto rezanja na konici, a ker je CBN vložek manj prilagodljiv na temperaturne spremembe, ga je težko ustrezno ohladiti, da bi ohranili konstantno temperaturo. Država. CBN je zelo trd, vendar je tudi zelo krhek in lahko poči zaradi temperaturnih sprememb."

Pri rezanju jeklenih delov z nizko trdoto (npr. 45-50 HRC) s cementnimi karbidnimi, keramičnimi ali PCBN vložki naj bodo nastali odrezki čim krajši. To učinkovito odstrani toploto rezanja v materialu orodja med postopkom rezanja, ker lahko odrezki odnesejo veliko toplote.

Iskarjev Schmitz priporoča tudi obdelavo orodja v »obrnjenem« stanju. Pojasnil je: »Pri nameščanju orodja na strojno orodje je prednostno orodje izdelovalca obdelovalnega stroja nameščeno tako, da rezilo prereže navzgor, saj to omogočavrtenje obdelovanca, da se pritisne navzdol na tirnico stroja, da ostane stroj stabilen. Ko pa rezilo zarežemo v material obdelovanca, lahko nastali odrezki ostanejo na rezilu in obdelovancu. Če je držalo orodja obrnjeno in je orodje nameščeno narobe, rezilo ne bo vidno, tok ostružkov pa bo pod delovanjem gravitacije samodejno ušel iz območja rezanja."

Površinsko kaljenje je preprosta metoda za izboljšanje trdote nizkoogljičnega jekla. Načelo je povečati vsebnost ogljika na določeni globini pod površino materiala. Ko globina utora preseže debelino površinsko utrjene plasti, lahko nastanejo nekatere težave zaradi menjave rezila za utor iz tršega materiala v mehkejši material. V ta namen so proizvajalci orodij razvili več razredov rezil za različne vrste materialov obdelovanca.

Duane Drape, vodja prodaje v podjetju Horn (ZDA), je dejal: "Pri prehodu iz tršega materiala v mehkejši material uporabnik ne želi vedno zamenjati rezila, zato moramo najti najboljše orodje za to vrsto obdelave. . Če se uporablja vložek iz cementirane karbidne trdine, bo naletel na težavo prekomerne obrabe, ko rezilo reže trdo površino. Če za rezanje mehkega dela uporabite CBN vložek, primeren za rezanje visoko trdih materialov, je enostavno poškodovati Uporabimo lahko kompromis: karbidni vložki visoke trdote + super mazani premazi ali razmeroma mehki razredi ploščic CBN + rezalni vložki, primerni za rezanje običajnih materialov (namesto za trdo obdelavo).«

Drape je dejal: »Za učinkovito rezanje materialov obdelovanca s trdoto 45-50 HRC lahko uporabite CBN vložke, vendar je treba geometrijo rezila prilagoditi. Tipični CBN vložki imajo negativni posnetek na rezalnem robu. Ta CBN vložek z negativnim posnetkom je mehkejši za obdelavo. Ko se uporablja material obdelovanca, bo imel material učinek izvleka in življenjska doba orodja se bo skrajšala. Če se uporabi razred CBN z nižjo trdoto in se spremeni geometrija rezalnega roba, je mogoče uspešno rezati material obdelovanca s trdoto 45-50 HRC."

Vložek za utor S117 HORN, ki ga je razvilo podjetje, uporablja PCBN konico, globina reza pa je približno 0,15-0,2 mm, ko je širina zobnika natančno izrezana. Da bi dosegli dobro površinsko obdelavo, ima rezilo na obeh straneh rezalno ravnino na vsakem rezalnem robu.

Druga možnost je, da spremenite parametre rezanja. Glede na Indexov Economan: »Po rezanju utrjene plasti je mogoče uporabiti večje rezalne parametre. Če je utrjena globina le 0,13 mm ali 0,25 mm, se po rezanju po tej globini bodisi zamenjajo različna rezila ali pa še vedno uporabite isto rezilo, vendar povečajte parametre rezanja na ustrezno raven."

Da bi pokrili širši obseg obdelave, se stopnje rezil PCBN povečujejo. Višje stopnje trdote omogočajo večje hitrosti rezanja, medtem ko se razredi z boljšo žilavostjo lahko uporabljajo v bolj nestabilnih obdelovalnih okoljih. Za neprekinjeno ali prekinjeno rezanje se lahko uporabljajo tudi različne vrste PCBN ploščic. Maton iz podjetja Sumitomo Electric je poudaril, da so zaradi krhkosti PCBN orodij ostri rezalni robovi pri obdelavi kaljenega jekla nagnjeni k lomljenju. "Rezalni rob moramo zaščititi, zlasti pri prekinjenem rezanju, rezalni rob mora biti bolj pripravljen kot pri neprekinjenem rezanju, kot rezanja pa večji."

Iskarjeva na novo razvita razreda IB10H in IB20H dodatno širita linijo izdelkov Groove Turn PCBN. IB10H je drobnozrnat PCBN razred za srednje do visoke hitrosti neprekinjeno rezanje kaljenega jekla; medtem ko je IB20H sestavljen iz finih in srednje velikih zrn PCBN, ki zagotavljajo dobro odpornost proti obrabi in odpornost na udarce. Tehtnica lahko zdrži težje pogoje prekinjenega rezanja kaljenega jekla. Običajni način okvare orodja PCBN bi moral biti, da se rezalni rob obrabinamesto da nenadoma poči ali poči.

Razred PCBN s prevleko BNC30G, ki ga je predstavil Sumitomo Electric, se uporablja za prekinjeno žlebljenje obdelovancev iz kaljenega jekla. Za neprekinjeno obdelavo žlebov podjetje priporoča univerzalno rezilo BN250. Maton je dejal: »Pri neprekinjenem rezanju se rezilo dolgo reže, kar bo povzročilo veliko toplote pri rezu. Zato je treba uporabiti rezilo z dobro odpornostjo proti obrabi. V primeru občasnega utora rezilo neprekinjeno vstopa in izstopa iz rezanja. Ima velik vpliv na konico. Zato je treba uporabiti rezilo z dobro žilavostjo in lahko prenese občasne udarce. Poleg tega prevleka rezila pomaga podaljšati življenjsko dobo orodja."

Ne glede na vrsto utora, ki se obdeluje, je mogoče delavnice, ki so se prej zanašale na brušenje za končno obdelavo kaljenih jeklenih delov, pretvoriti v utorevanje z orodji PCBN za povečanje produktivnosti. Trdo utorjenje lahko doseže dimenzijsko natančnost, primerljivo z brušenjem, hkrati pa znatno skrajša čas obdelave.