Прорязване на закалена стомана с PCBN нож

Прорязване на закалена стомана с фреза PCBN

През последното десетилетие прецизното нарязване на части от закалена стомана с вложки от поликристален кубичен борен нитрид (PCBN) постепенно замени традиционното шлайфане. Тайлър Икономан, инженерен мениджър за оферти в Index, САЩ, каза: „Като цяло шлайфането на канали е по-стабилен процес, който осигурява по-висока точност на размерите от набраздяването. Хората обаче все още искат да могат да завършат детайла на струг. Необходима е разнообразна обработка.“

Различните материали за детайли, които са били закалени, включват бързорежеща стомана, стомана за матрици, лагерна стомана и легирана стомана. Само черни метали могат да бъдат закалени, а процесите на закаляване обикновено се прилагат за нисковъглеродни стомани. Чрез обработката на закаляване външната твърдост на детайла може да бъде направена по-висока и годна за носене, докато вътрешността има по-добра издръжливост. Частите, изработени от закалена стомана, включват дорници, оси, съединители, задвижващи колела, разпределителни валове, зъбни колела, втулки, задвижващи валове, лагери и други подобни.

„Твърдите материали“ обаче е относително, променящо се понятие. Някои хора смятат, че материалите за детайли с твърдост 40-55 HRC са твърди материали; други смятат, че твърдостта на твърдите материали трябва да бъде 58-60 HRC или по-висока. В тази категория могат да се използват PCBN инструменти.

След индукционно закаляване повърхностно закаленият слой може да бъде с дебелина до 1,5 mm и твърдостта може да достигне 58-60 HRC, докато материалът под повърхностния слой обикновено е много по-мек. В този случай е важно да се гарантира, че по-голямата част от рязането се извършва под повърхностния закален слой.

Машините с достатъчна мощност и твърдост са необходимо условие за нарязване на закалени части. Според Economan, "Колкото по-добра е твърдостта на машинния инструмент и колкото по-висока е мощността, толкова по-ефективно е набраздяването на закаления материал. За материали на детайла с твърдост над 50 HRC много леки машинни инструменти не отговарят на изискваните условия на рязане. Ако капацитетът на машината (мощност, въртящ момент и особено твърдост) е надвишен, обработката не може да бъде завършена успешно."

Твърдостта е много важна за устройството за задържане на детайла, тъй като контактната повърхност на режещия ръб с детайла е голяма по време на процеса на нарязване и инструментът упражнява голям натиск върху детайла. При затягане на детайли от закалена стомана може да се използва широка скоба за разпръскване на затягащата повърхност. Пол Рацки, маркетинг мениджър на Sumitomo Electric Hard Alloy Co., каза: "Частите, които ще се обработват, трябва да бъдат стабилно поддържани. При обработката на закалени материали генерираните вибрации и налягане на инструмента са много по-големи, отколкото при обработката на обикновени детайли, което може да доведе до затягане на детайла. Не може да излети от машината или да причини начупване или дори счупване на CBN острието."

Стеблото, което държи вложката за жлебове, трябва да бъде възможно най-късо, за да се минимизира надвисването и да се увеличи твърдостта на инструмента. Матю Шмиц, мениджър на GRIP продукти в Isca, посочва, че като цяло монолитните инструменти са по-подходящи за набраздяване на закалени материали. Компанията обаче предлага и модулна система за набраздяване. „Модулната дръжка може да се използва в ситуации на обработка, при които инструментът е склонен към внезапна повреда“, казва той. "Не е нужно да сменяте цялата опашка, просто трябва да замените по-евтин компонент. Модулната опашка предлага и различни възможности за обработка. Модулната система Grip на Iskar може да се монтира в множество различни продукти. Можете да използвате държач за инструменти със 7 различни остриета за 7 продуктови линии или произволен брой остриета за различна обработка Една и съща продуктова линия с ширина на шлица."

Сумитомо Едържачите на инструменти на lectric за захващане на вложки тип CGA използват метод на горно затягане, който издърпва острието обратно в държача. Този държач разполага и със страничен закрепващ винт, който спомага за подобряване на стабилността на захващане и удължава живота на инструмента. Рич Мейтън, помощник-мениджър на дизайнерския отдел на компанията, каза: „Този държач за инструменти е предназначен за нарязване на канали на закалени детайли. Ако острието се движи в държача, острието се износва с времето и животът на инструмента се променя. За изискванията за високопроизводителна обработка на автомобилната индустрия (като 50-100 или 150 детайла на режещ ръб), предвидимостта на живота на инструмента е особено важна и промените в живота на инструмента могат да окажат значително влияние върху производството."

Според докладите модулната система за нарязване на канали от серията GY на Mitsubishi Materials Tri-Lock е сравнима по твърдост с интегралните патронници с ножове. Системата надеждно захваща остриетата за нарязване на канали от три посоки (периферна, предна и горна). Неговият два структурен дизайн предотвратява изместването на острието по време на набраздяване: V-образната издатина предотвратява преместването на острието настрани; предпазният ключ елиминира движението напред на острието, причинено от силата на рязане по време на обработка на шлицове.

Често използваните вложки за жлебове за детайли от закалена стомана включват прости квадратни вложки, формовъчни вложки, вложки с прорези и други подобни. Като цяло се изисква изрязаните жлебове да имат добро покритие на повърхността, тъй като имат свързваща част, а някои са О-пръстени или жлебове за фиксиращи пръстени. Според Марк Менкони, продуктов специалист в Mitsubishi Materials, „Тези процеси могат да бъдат разделени на обработка на канали с вътрешен диаметър и обработка на канали с външен диаметър, но повечето операции по нарязване изискват фино рязане, включително лека прецизност на допир от около 0,25 mm дълбочина на рязане. Рязане до пълен срез с дълбочина около 0,5 mm.“

Набраздяването на закалена стомана изисква използването на инструменти с по-висока твърдост, по-добра устойчивост на износване и подходяща геометрия. Ключът е да разберете дали трябва да се използва карбидна вложка, керамична вложка или PCBN вложка. Schmitz каза: "Почти винаги избирам твърдосплавни пластини, когато обработвам детайли с твърдост под 50 HRC. За детайли с твърдост 50-58 HRC, керамичните пластини са много икономичен избор. Само когато детайлите CBN пластини трябва да се вземат предвид за твърдост до 58 HRC. CBN пластините са особено подходящи за обработка на такива високо твърди материали, тъй като машинният механизъм не е режещ материал, но интерфейс инструмент/заготовка.

За набраздяване на закалени стоманени детайли с твърдост над 58 HRC контролът на стружките не е проблем. Тъй като обикновено се използва сухо набраздяване, стружките са по-скоро като прах или много малки частици и могат да бъдат отстранени с ръчно издухване. Матон от Sumitomo Electric каза: „Обикновено този вид стърготини ще се счупят и ще се разпаднат, когато ударят нещо, така че контактът на стружките с детайла няма да повреди детайла. Ако хванете стружка, те ще се разбият в ръката ви. ”

Една от причините CBN пластините да са подходящи за сухо рязане е, че въпреки че тяхната топлоустойчивост е много добра, производителността на обработка е значително намалена в случай на температурни колебания. Economan казва: „Всъщност, когато CBN вложката е в контакт с материала на детайла, тя произвежда топлина на рязане на върха, но тъй като CBN вложката е по-малко адаптивна към температурни промени, е трудно да се охлади адекватно, за да се поддържа постоянна температура. състояние. CBN е много твърд, но също така е много крехък и може да се спука поради температурни промени."

При рязане на стоманени части с ниска твърдост (като 45-50 HRC) с вложки от циментиран карбид, керамика или PCBN, генерираните стружки трябва да са възможно най-къси. Това ефективно премахва топлината от рязане в материала на инструмента по време на процеса на рязане, тъй като стружките могат да отнесат голямо количество топлина.

ЕSchmitz от kar също препоръчва инструментът да се обработва в "обърнато" състояние. Той обясни: "Когато инсталирате инструмент върху металообработваща машина, предпочитаният инструмент от производителя на металообработваща машина се монтира чрез рязане на острието с лицето нагоре, тъй като това позволява въртенето на детайла да упражнява натиск надолу върху релсата на машината, за да поддържа машината стабилна. Въпреки това, когато острието се врязва в материала на детайла, образуваните стружки може да останат върху острието и детайла. Ако държачът на инструмента се обърне и инструментът се монтира наопаки надолу, острието няма да се вижда и потокът от стружки автоматично ще излезе от зоната на рязане под действието на гравитацията."

Повърхностното закаляване е прост метод за подобряване на твърдостта на нисковъглеродна стомана. Принципът е да се увеличи съдържанието на въглерод на определена дълбочина под повърхността на материала. Когато дълбочината на набраздяване надвишава дебелината на повърхностния закален слой, могат да възникнат някои проблеми поради смяната на острието за нарязване от по-твърд материал на по-мек материал. За тази цел производителите на инструменти са разработили няколко степени на остриета за различни видове материали на детайлите.

Дуейн Дрейп, мениджър продажби в Horn (САЩ), каза: „Когато преминаваме от по-твърд материал към по-мек материал, потребителят не винаги иска да смени острието, така че трябва да намерим най-добрия инструмент за този тип обработка. Ако се използва вложка от циментиран карбид, тя ще срещне проблема с прекомерно износване, когато острието реже твърда повърхност. Ако се използва вложка от CBN, подходяща за рязане на материали с висока твърдост, изрежете мека част, лесно е да повредите острието: твърдосплавни вложки с висока твърдост + суперсмазани покрития или относително меки вложки от CBN + режещи вложки, подходящи за рязане на обикновени материали (а не твърди машини)."

Drape каза: "Можете да използвате CBN вложки за ефективно рязане на материали на детайла с твърдост 45-50 HRC, но геометрията на острието трябва да се регулира. Типичните CBN вложки имат отрицателна фаска на режещия ръб. Тази CBN вложка с отрицателна фаска е по-мека за обработка. Когато се използва материалът на детайла, материалът ще има ефект на издърпване и животът на инструмента ще бъде съкратен. Ако Използва се клас CBN с по-ниска твърдост и геометрията на режещия ръб се променя, материалът на детайла с твърдост 45-50 HRC може да бъде успешно рязан."

Вложката за жлебове S117 HORN, разработена от компанията, използва накрайник от PCBN, а дълбочината на рязане е около 0,15-0,2 mm, когато ширината на зъбното колело е прецизно изрязана. За да се постигне добро покритие на повърхността, острието има стържеща равнина на всеки от режещите ръбове от двете страни.

Друга възможност е да промените параметрите на рязане. Според Economan на Index, "След разрязване на закаления слой могат да се използват по-големи параметри на рязане. Ако дълбочината на закаляването е само 0,13 mm или 0,25 mm, след срязване през тази дълбочина, или различните остриета се сменят, или все пак използвайте същото острие, но увеличете параметрите на рязане до подходящото ниво."

За да се покрие по-широк диапазон от обработка, класовете на острието от PCBN се увеличават. По-високите степени на твърдост позволяват по-високи скорости на рязане, докато степени с по-добра издръжливост могат да се използват в по-нестабилни работни среди. За непрекъснато или прекъснато рязане могат да се използват и различни видове PCBN пластини. Maton от Sumitomo Electric посочи, че поради крехкостта на PCBN инструментите, острите режещи ръбове са склонни към начупване при обработка на закалена стомана. „Трябва да защитим режещия ръб, особено при прекъснато рязане, режещият ръб трябва да бъде подготвен повече отколкото при непрекъснато рязане и ъгълът на рязане трябва да е по-голям.“

Искър&Новоразработените IB10H и IB20H степени на #39 допълнително разширяват своята продуктова линия Groove Turn PCBN. IB10H е финозърнест PCBN клас за средно до високоскоростно непрекъснато рязане на закалена стомана; докато IB20H се състои от PCBN зърна с фин и среден размер на зърното, осигуряващи добра устойчивост на износване и устойчивост на удар. Балансът може да издържи на по-суровите условия на рязане с прекъсвания от закалена стомана. Нормалният режим на повреда на PCBN инструмент трябва да бъде, че режещият ръб се износва, а не внезапно напукване или напукване.

Класът PCBN с покритие BNC30G, въведен от Sumitomo Electric, се използва за прекъснато нарязване на закалени стоманени детайли. За непрекъснато нарязване на канали компанията препоръчва универсалния си клас BN250. Матон каза: "Когато се реже непрекъснато, острието се реже дълго време, което ще генерира много топлина при рязане. Следователно е необходимо да се използва острие с добра устойчивост на износване. В случай на периодично нарязване, острието непрекъснато влиза и излиза от рязането. Има голямо въздействие върху върха. Следователно е необходимо да се използва острие с добра издръжливост и може да издържи на прекъсващ удар. В допълнение, покритието на острието също помага за удължаване на живота на инструмента."

Независимо от типа канал, който се обработва, работилниците, които преди това разчитаха на шлайфане за завършване на закалени стоманени части, могат да бъдат преобразувани в канализиране с PCBN инструменти за увеличаване на производителността. Твърдото нарязване може да постигне точност на размерите, сравнима с шлайфането, като същевременно значително намалява времето за обработка.