Slotting Ng Matigas na Bakal Gamit ang PCBN Cutter

Slotting ng tumigas na bakal gamit ang PCBN cutter

Sa nakalipas na dekada, unti-unting pinalitan ng precision grooving ng mga hardened steel parts na may polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) ang tradisyonal na paggiling. Sinabi ni Tyler Economan, bidding engineering manager sa Index, USA, “Sa pangkalahatan, ang grinding grooves ay isang mas matatag na proseso na nagbibigay ng mas mataas na dimensional accuracy kaysa grooving. Gayunpaman, gusto pa rin ng mga tao na makumpleto ang workpiece sa isang lathe. Iba't ibang pagproseso ang kailangan."

Ang iba't ibang mga materyales sa workpiece na pinatigas ay kinabibilangan ng high speed steel, die steel, bearing steel at alloy steel. Ang mga ferrous na metal lamang ang maaaring tumigas, at ang mga proseso ng hardening ay karaniwang inilalapat sa mababang carbon steels. Sa pamamagitan ng hardening treatment, ang panlabas na tigas ng workpiece ay maaaring gawing mas mataas at naisusuot, habang ang interior ay may mas mahusay na tigas. Ang mga bahaging gawa sa matigas na bakal ay kinabibilangan ng mga mandrel, axle, connectors, drive wheels, camshafts, gears, bushings, drive shafts, bearings, at iba pa.

Gayunpaman, ang "matigas na materyales" ay isang kamag-anak, nagbabagong konsepto. Ang ilang mga tao ay nag-iisip na ang mga materyales sa workpiece na may tigas na 40-55 HRC ay mga matitigas na materyales; ang iba ay naniniwala na ang tigas ng matitigas na materyales ay dapat na 58-60 HRC o mas mataas. Sa kategoryang ito, maaaring gamitin ang mga tool ng PCBN.

Pagkatapos ng induction hardening, ang surface hardened layer ay maaaring hanggang 1.5mm ang kapal at ang tigas ay maaaring umabot sa 58-60 HRC, habang ang materyal sa ibaba ng surface layer ay kadalasang mas malambot. Sa kasong ito, mahalagang tiyakin na ang karamihan sa pagputol ay ginagawa sa ibaba ng ibabaw na pinatigas na layer.

Ang mga kagamitan sa makina na may sapat na lakas at tigas ay isang kinakailangang kondisyon para sa pag-ukit ng mga tumigas na bahagi. Ayon kay Economan, “Kung mas mabuti ang tigas ng makina at mas mataas ang kapangyarihan, mas mahusay ang pag-ukit ng matigas na materyal. Para sa mga materyales sa workpiece na may tigas na higit sa 50 HRC, maraming mga light machine tool ang hindi nakakatugon sa mga kinakailangang kondisyon ng pagputol. Kung ang kapasidad ng makina (kapangyarihan, metalikang kuwintas, at lalo na ang tigas) ay lumampas, ang machining ay hindi matagumpay na makumpleto."

Napakahalaga ng rigidity para sa workpiece holding device dahil ang contact surface ng cutting edge na may workpiece ay malaki sa panahon ng proseso ng grooving, at ang tool ay nagdudulot ng matinding pressure sa workpiece. Kapag ang clamping hardened steel workpieces, isang malawak na clamp ay maaaring gamitin upang ikalat ang clamping surface. Paul Ratzki, marketing manager ng Sumitomo Electric Hard Alloy Co., ay nagsabi, "Ang mga bahagi na gagawing makina ay dapat na matibay na suportado. Kapag nagmi-machining ng mga hardened na materyales, ang vibration at presyon ng tool na nabuo ay mas malaki kaysa sa pagmachining ng mga ordinaryong workpiece, na maaaring magresulta sa pag-clamping ng workpiece. Hindi maaaring lumipad palabas ng makina, o maging sanhi ng pagkaputol o pagkabasag ng talim ng CBN."

Ang shank na humahawak sa grooving insert ay dapat na kasing ikli hangga't maaari upang mabawasan ang overhang at mapataas ang higpit ng tool. Itinuro ni Matthew Schmitz, tagapamahala ng mga produkto ng GRIP sa Isca, na sa pangkalahatan, ang mga monolitikong kasangkapan ay mas angkop para sa pag-ukit ng mga tumigas na materyales. Gayunpaman, nag-aalok din ang kumpanya ng modular grooving system. "Ang modular shank ay maaaring gamitin sa mga sitwasyon sa machining kung saan ang tool ay madaling kapitan ng biglaang pagkabigo," sabi niya. "Hindi mo kailangang palitan ang buong shank, kailangan mo lang palitan ang isang mas murang bahagi. Ang modular shank ay nag-aalok din ng iba't ibang mga opsyon sa machining. Maaaring i-install ang Iskar's Grip modular system sa iba't ibang produkto. Maaari kang gumamit ng tool holder na may 7 magkaibang blades para sa 7 linya ng produkto o anumang bilang ng blades para sa iba't ibang pagproseso Ang parehong linya ng produkto na may lapad ng slot."

Gumagamit ang mga toolholder ng Sumitomo Electric para sa paghawak ng mga insert na uri ng CGA ng top-clamping na paraan na hinihila pabalik ang talim sa lalagyan. Nagtatampok din ang holder na ito ng side fastening screw upang makatulong na mapabuti ang grip stability at pahabain ang buhay ng tool. Rich Maton, katulongmanager ng departamento ng disenyo ng kumpanya, "Ang tool holder na ito ay idinisenyo para sa pag-ukit ng mga hardened workpieces. Kung ang talim ay gumagalaw sa holder, ang talim ay nagsusuot sa paglipas ng panahon at ang buhay ng tool ay nagbabago. Para sa mataas na produktibong mga kinakailangan sa machining ng automotive industriya (tulad ng 50-100 o 150 workpieces bawat cutting edge), ang predictability ng tool life ay partikular na mahalaga, at ang mga pagbabago sa tool life ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa produksyon."

Ayon sa mga ulat, ang GY series ng Mitsubishi Materials na Tri-Lock modular grooving system ay maihahambing sa rigidity sa integral blade chucks. Ang sistema ay mapagkakatiwalaang humahawak sa mga grooving blades mula sa tatlong direksyon (peripheral, harap at itaas). Ang dalawang istrukturang disenyo nito ay pumipigil sa talim na maalis sa panahon ng pag-ukit: pinipigilan ng hugis-V na projection ang talim na lumipat sa mga gilid; inaalis ng safety key ang pasulong na paggalaw ng talim na dulot ng puwersa ng pagputol sa panahon ng slot machining.

Kasama sa karaniwang ginagamit na mga grooving insert para sa mga hardened na bahagi ng bakal ang mga simpleng square insert, forming insert, slotted insert, at iba pa. Sa pangkalahatan, ang mga cut groove ay kinakailangang magkaroon ng magandang surface finish dahil mayroon silang mating portion, at ang ilan ay O-rings o snap ring grooves. Ayon kay Mark Menconi, espesyalista sa produkto sa Mitsubishi Materials, "Ang mga prosesong ito ay maaaring hatiin sa inner diameter groove machining at outer diameter groove machining, ngunit karamihan sa mga grooving operation ay nangangailangan ng fine cutting, kabilang ang light touch precision mula sa humigit-kumulang 0.25 mm depth ng cut. isang buong hiwa na may lalim na humigit-kumulang 0.5mm."

Ang grooving ng hardened steel ay nangangailangan ng paggamit ng mga tool na may mas mataas na tigas, mas mahusay na wear resistance at angkop na geometry. Ang susi ay upang malaman kung isang carbide insert, isang ceramic insert o isang PCBN insert ang dapat gamitin. Sinabi ni Schmitz, "Halos palagi akong pumipili ng mga carbide insert kapag ginagawa ang mga workpiece na may hardness na mas mababa sa 50 HRC. Para sa mga workpiece na may tigas na 50-58 HRC, ang mga ceramic insert ay isang napakatipid na pagpipilian. Lamang kapag ang workpiece CBN insert ay dapat isaalang-alang para sa katigasan hanggang sa 58 HRC. Ang mga pagsingit ng CBN ay partikular na angkop para sa pagmachining ng mga naturang high-hard na materyales dahil ang mekanismo ng pagma-machine ay hindi isang cutting material ngunit isang tool/workpiece interface. Matunaw ang materyal.

Para sa pag-ukit ng mga tumigas na bahagi ng bakal na may tigas na higit sa 58 HRC, ang kontrol ng chip ay hindi isang problema. Dahil karaniwang ginagamit ang dry grooving, ang mga chips ay mas katulad ng alikabok o napakaliit na particle at maaaring alisin sa pamamagitan ng hand blow. Sinabi ng Maton ng Sumitomo Electric, "Kadalasan, ang ganitong uri ng swarf ay masisira at madidisintegrate kapag ito ay tumama sa anumang bagay, kaya ang pagkakadikit ng swarf sa workpiece ay hindi makakasira sa workpiece. Kung kukuha ka ng swarf, sila ay madudurog sa iyong kamay."

Ang isa sa mga dahilan kung bakit ang mga insert ng CBN ay angkop para sa dry cutting ay na bagaman ang kanilang heat resistance ay napakahusay, ang pagganap ng pagproseso ay lubhang nababawasan sa kaso ng mga pagbabago sa temperatura. Sabi ng Economan, “Sa katunayan, kapag ang CBN insert ay nadikit sa workpiece material, ito ay naglalabas ng init ng paghiwa sa dulo, ngunit dahil ang CBN insert ay hindi gaanong naaangkop sa mga pagbabago sa temperatura, ito ay mahirap na sapat na malamig upang mapanatili ang isang pare-pareho. temperatura. Estado. Ang CBN ay napakahirap, ngunit ito rin ay napakabasag at maaaring masira dahil sa mga pagbabago sa temperatura."

Kapag pinuputol ang mga bahagi ng bakal na may mababang tigas (tulad ng 45-50 HRC) na may sementadong carbide, ceramic o PCBN inserts, ang nabuong chips ay dapat na maikli hangga't maaari. Ito ay epektibong nag-aalis ng init ng pagputol sa materyal ng tool sa panahon ng proseso ng pagputol dahil ang mga chips ay maaaring magdala ng malaking halaga ng init.

Inirerekomenda din ni Iskar's Schmitz na ang tool ay iproseso sa isang "baligtad" na estado. Ipinaliwanag niya, “Kapag nag-i-install ng tool sa isang machine tool, ang gustong tool ng machine tool builder ay ini-install sa pamamagitan ng pagputol ng blade nang nakaharap, dahil pinapayagan nito angpag-ikot ng workpiece upang bigyan ng pababang presyon ang riles ng makina upang mapanatiling matatag ang makina. Gayunpaman, kapag ang talim ay pinutol sa materyal ng workpiece, ang nabuong mga chip ay maaaring manatili sa talim at sa workpiece. Kung ang lalagyan ng tool ay nakatalikod at ang tool ay naka-mount nang baligtad, ang talim ay hindi makikita, at ang daloy ng chip ay awtomatikong lalabas mula sa lugar ng pagputol sa ilalim ng pagkilos ng gravity."

Ang pagpapatigas sa ibabaw ay isang simpleng paraan upang mapabuti ang katigasan ng mababang carbon steel. Ang prinsipyo ay upang madagdagan ang nilalaman ng carbon sa isang tiyak na lalim sa ilalim ng ibabaw ng materyal. Kapag ang lalim ng grooving ay lumampas sa kapal ng pinatigas na layer ng ibabaw, maaaring lumitaw ang ilang mga problema dahil sa pagbabago ng talim ng grooving mula sa isang mas matigas na materyal patungo sa isang mas malambot na materyal. Sa layuning ito, ang mga tagagawa ng tool ay nakabuo ng ilang mga marka ng talim para sa iba't ibang uri ng mga materyales sa workpiece.

Si Duane Drape, sales manager sa Horn (USA), ay nagsabi, "Kapag lumipat mula sa isang mas mahirap na materyal patungo sa isang mas malambot na materyal, ang gumagamit ay hindi palaging nais na baguhin ang talim, kaya kailangan nating hanapin ang pinakamahusay na tool para sa ganitong uri ng machining. . Kung gumamit ng cemented carbide insert, makakatagpo ito ng problema sa labis na pagkasira kapag naputol ang blade sa matigas na ibabaw. blade. Maaari tayong gumamit ng kompromiso: high hardness carbide insert + super lubricated coatings, o medyo malambot na CBN insert grade + cutting insert na angkop para sa pagputol ng mga karaniwang materyales (sa halip na hard machining)."

Sinabi ni Drape, "Maaari mong gamitin ang mga insert ng CBN para epektibong maggupit ng mga materyales sa workpiece na may tigas na 45-50 HRC, ngunit dapat ayusin ang geometry ng talim. Ang mga karaniwang pagsingit ng CBN ay may negatibong chamfer sa cutting edge. Ang negatibong chamfer CBN insert na ito ay mas malambot sa makina. Kapag ginamit ang materyal na workpiece, magkakaroon ng pull-out effect ang materyal at paiikliin ang buhay ng tool. Kung ang CBN grade na may mas mababang tigas ay ginamit at ang geometry ng cutting edge ay binago, ang workpiece na materyal na may tigas na 45-50 HRC ay maaaring matagumpay na maputol."

Ang S117 HORN grooving insert na binuo ng kumpanya ay gumagamit ng tip ng PCBN, at ang lalim ng hiwa ay humigit-kumulang 0.15-0.2 mm kapag ang lapad ng gear ay eksaktong pinutol. Upang makamit ang isang mahusay na pagtatapos sa ibabaw, ang talim ay may isang scraping plane sa bawat isa sa mga cutting edge sa magkabilang panig.

Ang isa pang pagpipilian ay ang pagbabago ng mga parameter ng pagputol. Ayon sa Index's Economan, “Pagkatapos hiwain ang tumigas na layer, maaaring gumamit ng mas malalaking parameter ng pagputol. Kung ang pinatigas na lalim ay 0.13mm o 0.25mm lamang, pagkatapos maputol ang lalim na ito, maaaring papalitan ang iba't ibang blades o Gamitin pa rin ang parehong talim, ngunit dagdagan ang mga parameter ng pagputol sa naaangkop na antas."

Upang masakop ang mas malawak na hanay ng pagproseso, tumataas ang mga marka ng blade ng PCBN. Ang mas mataas na hardness grades ay nagbibigay-daan para sa mas mabilis na cutting speed, habang ang mga grade na may mas mahusay na tigas ay maaaring gamitin sa mas hindi matatag na processing environment. Para sa tuloy-tuloy o interrupted cutting, maaari ding gumamit ng iba't ibang PCBN insert grades. Itinuro ng Maton ng Sumitomo Electric na dahil sa brittleness ng mga tool ng PCBN, ang mga matatalas na cutting edge ay madaling maputol kapag gumagawa ng tumigas na bakal. "Dapat nating protektahan ang cutting edge, lalo na sa interrupted cutting, ang cutting edge ay dapat na mas handa kaysa sa tuloy-tuloy na pagputol, at ang cutting angle ay dapat na mas malaki."

Ang mga bagong binuong marka ng IB10H at IB20H ng Iskar ay higit na nagpapalawak ng linya ng produkto nitong Groove Turn PCBN. Ang IB10H ay isang fine-grained na grado ng PCBN para sa medium hanggang high speed na tuloy-tuloy na pagputol ng hardened steel; habang ang IB20H ay binubuo ng pino at katamtamang laki ng butil ng mga butil ng PCBN, na nagbibigay ng magandang wear resistance at impact resistance. Ang balanse ay maaaring makatiis sa mas mahirap na mga kondisyon ng hardened steel interrupted cutting. Ang normal na failure mode ng isang PCBN tool ay dapat na ang cutting edge ay napuputolkaysa biglang pumutok o pumutok.

Ang BNC30G coated PCBN grade na ipinakilala ng Sumitomo Electric ay ginagamit para sa interrupted grooving ng hardened steel workpieces. Para sa tuluy-tuloy na grooving, inirerekomenda ng kumpanya ang BN250 universal blade grade nito. Sinabi ni Maton, “Kapag tuloy-tuloy ang pagputol, ang talim ay pinuputol nang mahabang panahon, na bubuo ng maraming init ng pagputol. Samakatuwid, kinakailangang gumamit ng talim na may mahusay na paglaban sa pagsusuot. Sa kaso ng paulit-ulit na pag-ukit, ang talim ay patuloy na pumapasok at lumalabas sa pagputol. Malaki ang epekto nito sa tip. Samakatuwid, kinakailangang gumamit ng talim na may magandang katigasan at makatiis ng pasulput-sulpot na epekto. Bilang karagdagan, ang blade coating ay nakakatulong din na pahabain ang buhay ng tool."

Anuman ang uri ng uka na ginagawang makina, ang mga pagawaan na dating umasa sa paggiling upang tapusin ang mga tumigas na bahagi ng bakal ay maaaring gawing grooving gamit ang mga tool ng PCBN upang mapataas ang produktibidad. Ang hard grooving ay maaaring makamit ang dimensional accuracy na maihahambing sa paggiling, habang makabuluhang binabawasan ang oras ng machining.