Sertleştirilmiş Çeliğin PCBN Kesici ile Yerleştirilmesi

Sertleştirilmiş çelikte PCBN kesici ile kanal açma

Geçtiğimiz on yılda, sertleştirilmiş çelik parçalarda polikristal kübik bor nitrür (PCBN) uçlarla hassas kanal açma, yavaş yavaş geleneksel taşlamanın yerini almıştır. ABD, Index'te teklif veren mühendislik müdürü Tyler Economan, "Genel olarak, taşlama kanalları, kanal açmadan daha yüksek boyutsal doğruluk sağlayan daha kararlı bir işlemdir. Ancak insanlar yine de iş parçasını bir torna tezgahında tamamlayabilmek istiyor. Çeşitli işlemler gerekli."

Sertleştirilmiş çeşitli iş parçası malzemeleri arasında yüksek hız çeliği, kalıp çeliği, yatak çeliği ve alaşım çeliği bulunur. Sadece demirli metaller sertleştirilebilir ve sertleştirme işlemleri genellikle düşük karbonlu çeliklere uygulanır. Sertleştirme işlemi sayesinde, iş parçasının dış sertliği daha yüksek ve giyilebilir hale getirilebilirken, iç kısım daha iyi tokluğa sahiptir. Sertleştirilmiş çelikten yapılmış parçalar, mandrelleri, aksları, konektörleri, tahrik tekerleklerini, eksantrik millerini, dişlileri, burçları, tahrik millerini, yatakları ve benzerlerini içerir.

Ancak, "sert malzemeler" göreceli, değişen bir kavramdır. Bazıları 40-55 HRC sertliğe sahip iş parçası malzemelerinin sert malzeme olduğunu düşünür; diğerleri sert malzemelerin sertliğinin 58-60 HRC veya daha yüksek olması gerektiğine inanmaktadır. Bu kategoride PCBN araçları kullanılabilir.

İndüksiyonla sertleştirmeden sonra, yüzey sertleştirilmiş tabaka 1.5 mm kalınlığa kadar olabilir ve sertlik 58-60 HRC'ye ulaşabilirken, yüzey tabakasının altındaki malzeme genellikle çok daha yumuşaktır. Bu durumda, kesimin çoğunun yüzey sertleştirilmiş tabakanın altında yapılmasını sağlamak önemlidir.

Yeterli güce ve rijitliğe sahip takım tezgahları, sertleştirilmiş parçalarda kanal açma için gerekli bir koşuldur. Economan'a göre, "Takım tezgahının rijitliği ne kadar iyi ve güç ne kadar yüksek olursa, sertleştirilmiş malzemenin kanal açma işlemi o kadar verimli olur. 50 HRC'den fazla sertliğe sahip iş parçası malzemeleri için, birçok hafif takım tezgahı gerekli kesme koşullarını karşılamamaktadır. Makine kapasitesi (güç, tork ve özellikle rijitlik) aşılırsa işleme başarıyla tamamlanamaz."

Kesici kenarın iş parçası ile temas yüzeyi kanal açma işlemi sırasında geniş olduğundan ve takım iş parçası üzerinde büyük bir baskı uyguladığından, iş parçası tutma cihazı için rijitlik çok önemlidir. Sertleştirilmiş çelik iş parçalarını kenetlerken, kenetleme yüzeyini dağıtmak için geniş bir kıskaç kullanılabilir. Sumitomo Electric Hard Alloy Co.'nun pazarlama müdürü Paul Ratzki, “İşlenecek parçalar sıkıca desteklenmelidir. Sertleştirilmiş malzemeleri işlerken, üretilen titreşim ve takım basıncı, sıradan iş parçalarının işlenmesinden çok daha fazladır ve bu da iş parçasının kenetlenmesine neden olabilir. Makineden dışarı fırlayamaz veya CBN bıçağının ufalanmasına ve hatta kırılmasına neden olamaz."

Kanal açma ucunu tutan şaft, çıkıntıyı en aza indirmek ve takım rijitliğini artırmak için mümkün olduğunca kısa olmalıdır. Isca'daki GRIP ürünleri müdürü Matthew Schmitz, genel olarak monolitik takımların sertleştirilmiş malzemelerde kanal açma için daha uygun olduğuna dikkat çekiyor. Ancak şirket ayrıca modüler bir kanal açma sistemi de sunuyor. "Modüler şaft, takımın ani arızaya meyilli olduğu işleme durumlarında kullanılabilir" diyor. "Şaftın tamamını değiştirmenize gerek yok, sadece daha ucuz bir bileşeni değiştirmeniz gerekiyor. Modüler şaft ayrıca çeşitli işleme seçenekleri sunar. Iskar'ın Grip modüler sistemi, çeşitli farklı ürünlere kurulabilir. 7 ürün grubu için 7 farklı bıçaklı bir takım tutucu veya farklı işlemler için istediğiniz sayıda bıçak kullanabilirsiniz. Yuva genişliğine sahip aynı ürün grubu."

Sumitomo Electric'in CGA tipi kesici uçları kavramaya yönelik takım tutucuları, bıçağı tutucuya geri çeken bir üstten bağlama yöntemi kullanır. Bu tutucu ayrıca kavrama stabilitesini artırmaya ve takım ömrünü uzatmaya yardımcı olmak için bir yandan sabitleme vidasına sahiptir. Zengin Maton, asistanşirketin tasarım departmanı yöneticisi, "Bu takım tutucu, sertleştirilmiş iş parçalarında kanal açmak için tasarlanmıştır. Bıçak tutucuda hareket ederse, bıçak zamanla aşınır ve takım ömrü değişir. Otomotivin yüksek verimli işleme gereksinimleri için endüstride (kesme kenarı başına 50-100 veya 150 iş parçası gibi), takım ömrünün öngörülebilirliği özellikle önemlidir ve takım ömründeki değişiklikler üretim üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir."

Raporlara göre, Mitsubishi Materials'ın GY serisi Tri-Lock modüler kanal açma sistemi, sertlik açısından entegre bıçaklı aynalarla karşılaştırılabilir. Sistem, kanal açma bıçaklarını üç yönden (çevresel, ön ve üst) güvenilir şekilde kavrar. İki yapısal tasarımı, kanal açma sırasında bıçağın yerinden çıkmasını önler: V şeklindeki çıkıntı, bıçağın yanlara doğru hareket etmesini önler; güvenlik anahtarı, kanal işleme sırasında kesme kuvvetinin neden olduğu bıçağın ileri hareketini ortadan kaldırır.

Sertleştirilmiş çelik parçalar için yaygın olarak kullanılan kanal açma ekleri, basit kare ekleri, şekillendirme eklerini, oluklu ekleri ve benzerlerini içerir. Genel olarak, kesilen olukların iyi bir yüzey kalitesine sahip olması gerekir, çünkü bunlar eşleşen bir kısma sahiptir ve bazıları O-ringler veya segman oluklarıdır. Mitsubishi Materials ürün uzmanı Mark Menconi'ye göre, "Bu işlemler iç çapta kanal işleme ve dış çapta kanal işleme olarak ayrılabilir, ancak çoğu kanal açma işlemi, yaklaşık 0,25 mm kesme derinliğinden hafif dokunma hassasiyeti dahil olmak üzere ince kesme gerektirir. yaklaşık 0,5 mm derinliğe sahip tam kesim."

Sertleştirilmiş çeliğin kanal açma işlemi, daha yüksek sertliğe, daha iyi aşınma direncine ve uygun geometriye sahip takımların kullanılmasını gerektirir. Önemli olan, karbür uç mu, seramik uç mu yoksa PCBN uç mu kullanılması gerektiğini anlamaktır. Schmitz, "Sertliği 50 HRC'nin altında olan iş parçalarını işlerken neredeyse her zaman karbür uçlar seçiyorum. 50-58 HRC sertliğe sahip iş parçaları için seramik uçlar çok ekonomik bir seçimdir. Yalnızca iş parçası CBN uçlarının 58 HRC'ye kadar sertlikler için dikkate alınması gerektiğinde. CBN uçlar, bu tür yüksek sert malzemelerin işlenmesi için özellikle uygundur, çünkü işleme mekanizması bir kesme malzemesi değil, bir takım/iş parçası arayüzüdür. Malzemeyi eritin.

58 HRC'nin üzerinde sertliğe sahip sertleştirilmiş çelik parçalarda kanal açmak için talaş kontrolü sorun değildir. Genellikle kuru kanal açma kullanıldığından, talaşlar daha çok toz veya çok küçük parçacıklar gibidir ve elle üfleme ile çıkarılabilir. Sumitomo Electric'ten Maton, "Genellikle bu tür bir talaş herhangi bir şeye çarptığında kırılır ve dağılır, bu nedenle talaşın iş parçası ile teması iş parçasına zarar vermez. Bir talaş alırsanız elinizde parçalanır."

CBN uçların kuru kesme için uygun olmasının nedenlerinden biri, ısı direncinin çok iyi olmasına rağmen, sıcaklık dalgalanmaları durumunda işleme performansının büyük ölçüde azalmasıdır. Economan, "Aslında, CBN kesici uç iş parçası malzemesiyle temas ettiğinde, uçta kesme ısısı üretir, ancak CBN kesici uç sıcaklık değişikliklerine daha az uyarlanabilir olduğundan, sabit bir değeri korumak için yeterince soğutmak zordur. hava sıcaklığı. Belirtmek, bildirmek. CBN çok serttir, ancak aynı zamanda çok kırılgandır ve sıcaklık değişimlerinden dolayı kırılabilir."

Sertliği düşük (45-50 HRC gibi) çelik parçaları semente karbür, seramik veya PCBN uçlarla keserken, oluşan talaşlar mümkün olduğunca kısa olmalıdır. Bu, kesme işlemi sırasında takım malzemesindeki kesme ısısını etkili bir şekilde ortadan kaldırır çünkü talaşlar büyük miktarda ısı taşıyabilir.

Iskar'dan Schmitz ayrıca aletin "ters çevrilmiş" durumda işlenmesini tavsiye ediyor. “Bir takım tezgahına bir takım kurarken, takım tezgahı üreticisinin tercih ettiği takım, bıçağın yüzü yukarı bakacak şekilde kesilerek kurulur, çünkü bu,makineyi sabit tutmak için makine rayına aşağı doğru basınç uygulamak için iş parçasının döndürülmesi. Bununla birlikte, bıçak iş parçası malzemesine kesildiğinde, oluşan talaşlar bıçak ve iş parçası üzerinde kalabilir. Takım tutucu ters çevrilir ve takım baş aşağı takılırsa, bıçak görünmeyecek ve talaş akışı yerçekimi etkisi altında kesme alanından otomatik olarak kaçacaktır."

Yüzey sertleştirme, düşük karbonlu çeliğin sertliğini iyileştirmek için basit bir yöntemdir. Prensip, malzeme yüzeyinin altında belirli bir derinlikte karbon içeriğini arttırmaktır. Kanal açma derinliği, yüzey sertleştirilmiş tabakanın kalınlığını aştığında, kanal açma bıçağının daha sert bir malzemeden daha yumuşak bir malzemeye dönüşmesi nedeniyle bazı sorunlar ortaya çıkabilir. Bu amaçla takım üreticileri, farklı iş parçası malzemeleri türleri için çeşitli bıçak kaliteleri geliştirmiştir.

Horn (ABD) satış müdürü Duane Drape, "Daha sert bir malzemeden daha yumuşak bir malzemeye geçerken, kullanıcı her zaman bıçağı değiştirmek istemez, bu nedenle bu tür işleme için en iyi takımı bulmamız gerekir. Semente karbür kesici uç kullanılırsa, bıçak sert bir yüzeyi kestiğinde aşırı aşınma sorunu ile karşılaşacaktır.Yumuşak bir parçayı kesmek için yüksek sert malzemeleri kesmek için uygun bir CBN kesici uç kullanılırsa, zarar görmesi kolaydır. Bir uzlaşma kullanabiliriz: yüksek sertlikte karbür uçlar + süper yağlanmış kaplamalar veya nispeten yumuşak CBN uç kaliteleri + genel malzemeleri kesmek için uygun kesici uçlar (sert işleme yerine)."

Drape, “Sertliği 45-50 HRC olan iş parçası malzemelerini etkin bir şekilde kesmek için CBN kesici uçlar kullanabilirsiniz, ancak bıçak geometrisinin ayarlanması gerekir. Tipik CBN kesici uçlarda kesme kenarında negatif bir pah bulunur. Bu negatif pahlı CBN kesici ucun işlenmesi daha yumuşaktır. İş parçası malzemesi kullanıldığında malzeme çekme etkisi yapacak ve takım ömrü kısalacaktır. Daha düşük sertliğe sahip CBN kalitesi kullanılırsa ve kesici kenarın geometrisi değiştirilirse, 45-50 HRC sertlikteki iş parçası malzemesi başarıyla kesilebilir."

Şirket tarafından geliştirilen S117 HORN kanal açma ucu, bir PCBN ucu kullanır ve dişli genişliği tam olarak kesildiğinde kesme derinliği yaklaşık 0,15-0,2 mm'dir. İyi bir yüzey kalitesi elde etmek için, bıçağın her iki tarafında kesme kenarlarının her birinde bir kazıma düzlemi bulunur.

Diğer bir seçenek ise kesme parametrelerini değiştirmektir. Index Economan'a göre, “Sertleştirilmiş tabakayı kestikten sonra daha büyük kesme parametreleri kullanılabilir. Sertleştirilmiş derinlik yalnızca 0,13 mm veya 0,25 mm ise, bu derinliği kestikten sonra, farklı bıçaklar değiştirilir veya yine aynı bıçağı kullanın, ancak kesme parametrelerini uygun seviyeye yükseltin."

Daha geniş bir işleme yelpazesini kapsamak için PCBN bıçak kaliteleri artmaktadır. Daha yüksek sertlik dereceleri daha hızlı kesme hızlarına izin verirken daha iyi tokluğa sahip kaliteler daha dengesiz işleme ortamlarında kullanılabilir. Sürekli veya darbeli kesme için farklı PCBN uç kaliteleri de kullanılabilir. Sumitomo Electric'ten Maton, PCBN takımlarının kırılganlığı nedeniyle, sertleştirilmiş çeliği işlerken keskin kesme kenarlarının ufalanmaya meyilli olduğuna dikkat çekti. “Kesici kenarı özellikle darbeli kesimde korumalıyız, sürekli kesime göre kesici kenar daha fazla hazırlanmalı ve kesim açısı daha büyük olmalıdır.”

Iskar'ın yeni geliştirilen IB10H ve IB20H kaliteleri, Groove Turn PCBN ürün yelpazesini daha da genişletiyor. IB10H, sertleştirilmiş çeliğin orta ila yüksek hızda kesintisiz kesimi için ince taneli bir PCBN kalitesidir; IB20H, iyi aşınma direnci ve darbe direnci sağlayan ince ve orta taneli PCBN tanelerinden oluşur. Terazi, sertleştirilmiş çelik darbeli kesmenin daha zorlu koşullarına dayanabilir. Bir PCBN takımının normal arıza modu, kesme kenarının aşınması olmalıdır.aniden çatlamak veya çatlamak yerine.

Sumitomo Electric tarafından sunulan BNC30G kaplı PCBN kalitesi, sertleştirilmiş çelik iş parçalarının darbeli kanal açma işlemi için kullanılır. Sürekli kanal açma için şirket, BN250 üniversal bıçak kalitesini önerir. Maton, "Sürekli kesim yaparken bıçak uzun süre kesilir ve bu da çok fazla kesme ısısı üretir. Bu nedenle, iyi aşınma direncine sahip bir bıçak kullanmak gereklidir. Aralıklı kanal açma durumunda, bıçak sürekli olarak kesmeye girer ve çıkar. Bahşiş üzerinde büyük bir etkisi vardır. Bu nedenle, iyi tokluğa sahip ve aralıklı darbelere dayanabilecek bir bıçak kullanmak gereklidir. Ek olarak, bıçak kaplaması da takım ömrünü uzatmaya yardımcı olur."

İşlenmekte olan oluğun türünden bağımsız olarak, daha önce sertleştirilmiş çelik parçaları bitirmek için taşlamaya dayanan atölyeler, üretkenliği artırmak için PCBN takımlarıyla kanal açmaya dönüştürülebilir. Sert kanal açma, işleme süresini önemli ölçüde azaltırken, taşlamaya benzer boyutsal doğruluk sağlayabilir.