Urezivanje kaljenog čelika s PCBN rezačem

Urezivanje kaljenog čelika PCBN rezačem

U proteklom desetljeću precizno brušenje dijelova od kaljenog čelika s umetcima od polikristalnog kubičnog bor nitrida (PCBN) postupno je zamijenilo tradicionalno brušenje. Tyler Economan, voditelj nadmetanja u Indexu, SAD, rekao je: "Općenito, brušenje žljebova je stabilniji proces koji pruža veću točnost dimenzija od žljebljenja. Međutim, ljudi i dalje žele biti u mogućnosti dovršiti obradak na tokarskom stroju. Potrebna je različita obrada."

Razni materijali obradaka koji su očvrsnuti uključuju brzorezni čelik, čelik za kalupe, čelik za ležajeve i legirani čelik. Kaliti se mogu samo željezni metali, a postupci kaljenja obično se primjenjuju na niskougljične čelike. Tretmanom kaljenja, vanjska tvrdoća izratka može biti veća i nosiva, dok unutarnja ima bolju žilavost. Dijelovi izrađeni od kaljenog čelika uključuju igle, osovine, spojnice, pogonske kotače, bregaste osovine, zupčanike, čahure, pogonske osovine, ležajeve i slično.

Međutim, "tvrdi materijali" je relativan, promjenjiv koncept. Neki ljudi misle da su obradni materijali s tvrdoćom od 40-55 HRC tvrdi materijali; drugi vjeruju da bi tvrdoća tvrdih materijala trebala biti 58-60 HRC ili više. U ovoj kategoriji mogu se koristiti PCBN alati.

Nakon indukcijskog kaljenja, površinski kaljeni sloj može biti debljine do 1,5 mm, a tvrdoća može doseći 58-60 HRC, dok je materijal ispod površinskog sloja obično mnogo mekši. U ovom slučaju, važno je osigurati da se najveći dio rezanja obavi ispod površinski očvrslog sloja.

Alatni strojevi s dovoljnom snagom i krutošću nužan su uvjet za izradu utora očvrslih dijelova. Prema Economanu, "Što je bolja krutost alatnog stroja i veća snaga, to je učinkovitije žljebljenje očvrslog materijala. Za materijale obradaka s tvrdoćom većom od 50 HRC, mnogi laki alatni strojevi ne ispunjavaju potrebne uvjete rezanja. Ako je kapacitet stroja (snaga, okretni moment, a posebno krutost) prekoračen, obrada se ne može uspješno dovršiti."

Krutost je vrlo važna za uređaj za držanje obratka jer je kontaktna površina rezne oštrice s obratkom velika tijekom procesa žljebljenja, a alat vrši veliki pritisak na obradak. Kod stezanja obradaka od kaljenog čelika, široka stezaljka može se koristiti za raspršivanje stezne površine. Paul Ratzki, voditelj marketinga tvrtke Sumitomo Electric Hard Alloy Co., rekao je: "Dijelovi koji se obrađuju moraju biti čvrsto oslonjeni. Prilikom strojne obrade očvrslih materijala, vibracije i pritisak alata koji se stvaraju mnogo su veći nego kod obrade običnih izratka, što može rezultirati stezanjem izratka. Ne može izletjeti iz stroja ili uzrokovati krhotine ili čak lom CBN oštrice."

Drška koja drži umetak za utore treba biti što kraća kako bi se smanjio prepust i povećala krutost alata. Matthew Schmitz, voditelj GRIP proizvoda u Isci, ističe da su općenito monolitni alati prikladniji za izradu utora u očvrslim materijalima. Međutim, tvrtka nudi i modularni sustav izrade utora. "Modularna drška može se koristiti u situacijama strojne obrade gdje je alat sklon iznenadnom kvaru", kaže on. "Ne morate zamijeniti cijelu dršku, trebate samo zamijeniti jeftiniju komponentu. Modularna drška također nudi razne mogućnosti strojne obrade. Iskarov Grip modularni sustav može se ugraditi u niz različitih proizvoda. Možete koristiti držač alata sa 7 različitih oštrica za 7 linija proizvoda ili bilo koji broj oštrica za različitu obradu Ista linija proizvoda sa širinom utora."

Sumitomo Electric-ovi držači alata za hvatanje pločica tipa CGA koriste metodu gornjeg stezanja koja povlači oštricu natrag u držač. Ovaj držač također ima bočni vijak za pričvršćivanje koji pomaže poboljšati stabilnost držanja i produžiti vijek trajanja alata. Rich Maton, pomoćnik upravitelja odjela za dizajn tvrtke, rekao je: "Ovaj držač alata dizajniran je za izradu žljebova na očvrslim radnim komadima. Ako se oštrica pomiče u držaču, oštrica se s vremenom istroši i vijek trajanja alata se mijenja. Za zahtjeve visokoproduktivne strojne obrade u automobilskoj industriji (kao što je 50-100 ili 150 radnih komada po oštrici), predvidljivost vijeka alata je posebno važna, a promjene u vijeku trajanja alata mogu imati značajan utjecaj na proizvodnju."

Prema izvješćima, modularni sustav izrade utora Tri-Lock serije GY Mitsubishi Materials usporediv je po krutosti s integralnim steznim glavama. Sustav pouzdano zahvaća oštrice za utore iz tri smjera (periferno, sprijeda i s vrha). Njegova dva strukturalna dizajna sprječavaju pomicanje oštrice tijekom urezivanja: izbočina u obliku slova V sprječava pomicanje oštrice u stranu; sigurnosni ključ eliminira kretanje oštrice prema naprijed uzrokovano silom rezanja tijekom obrade utora.

Umetci za utore koji se obično koriste za dijelove od kaljenog čelika uključuju jednostavne kvadratne umetke, umetke za oblikovanje, umetke s prorezima i slično. Općenito, izrezani utori moraju imati dobru završnu obradu jer imaju spojni dio, a neki su O-prstenovi ili utori za uskočne prstene. Prema Marku Menconiju, stručnjaku za proizvode u tvrtki Mitsubishi Materials, "ovi se procesi mogu podijeliti na obradu utora unutarnjeg promjera i obradu utora vanjskog promjera, ali većina operacija izrade utora zahtijeva fino rezanje, uključujući laganu preciznost na dodir od dubine rezanja od oko 0,25 mm. Režite do punog reza s dubinom od oko 0,5 mm."

Žljebljenje kaljenog čelika zahtijeva korištenje alata veće tvrdoće, bolje otpornosti na trošenje i odgovarajuće geometrije. Ključno je utvrditi treba li koristiti karbidni umetak, keramički umetak ili PCBN umetak. Schmitz je rekao: "Gotovo uvijek biram karbidne pločice kada obrađujem izratke s tvrdoćom ispod 50 HRC. Za izratke s tvrdoćom od 50-58 HRC, keramičke pločice su vrlo ekonomičan izbor. Samo kada CBN pločice treba uzeti u obzir za tvrdoću do 58 HRC. CBN pločice su posebno prikladne za obradu tako tvrdih materijala jer mehanizam obrade nije materijal za rezanje, ali sučelje alat/obradak.

Za žljebljenje dijelova od kaljenog čelika s tvrdoćom većom od 58 HRC, kontrola strugotine nije problem. Budući da se obično koristi suho žljebljenje, strugotine su više poput prašine ili vrlo malih čestica i mogu se ukloniti ručnim puhanjem. Maton iz Sumitomo Electrica rekao je: "Ova vrsta strugotina će se obično slomiti i raspasti kad udari u bilo što, tako da kontakt strugotine s izratkom neće oštetiti izratak. Ako zgrabite strugotinu, razbit će vam se u ruci. ”

Jedan od razloga zašto su CBN pločice prikladne za suho rezanje je taj što iako je njihova otpornost na toplinu vrlo dobra, učinak obrade je uvelike smanjen u slučaju temperaturnih fluktuacija. Economan kaže: “Zapravo, kada je CBN umetak u kontaktu s materijalom izratka, proizvodi toplinu rezanja na vrhu, ali budući da je CBN umetak manje prilagodljiv promjenama temperature, teško ga je adekvatno ohladiti kako bi se održala konstantna temperatura. Stanje. CBN je vrlo tvrd, ali je također vrlo krt i može puknuti zbog promjena temperature."

Pri rezanju čeličnih dijelova niske tvrdoće (kao što je 45-50 HRC) s pločicama od cementnog karbida, keramike ili PCBN-a, stvoreni strugotini trebaju biti što kraći. Ovo učinkovito uklanja toplinu rezanja u materijalu alata tijekom procesa rezanja jer strugotine mogu odnijeti veliku količinu topline.

Je likarov Schmitz također preporučuje da se alat obrađuje u "obrnutom" stanju. Objasnio je: "Prilikom postavljanja alata na alatni stroj, alat koji proizvođač alata preferira postavlja se rezanjem oštrice licem prema gore, jer to omogućuje rotacijom obratka da vrši pritisak prema dolje na tračnicu stroja kako bi stroj ostao stabilan. Međutim, kada se oštrica ureže u materijal obratka, formirani strugotini mogu ostati na oštrici i obratku. Ako se držač alata okrene i alat montira naopako prema dolje, oštrica neće biti vidljiva, a protok strugotine će automatski izaći iz područja rezanja pod djelovanjem gravitacije."

Površinsko kaljenje je jednostavna metoda za poboljšanje tvrdoće čelika s niskim udjelom ugljika. Princip je povećati sadržaj ugljika na određenoj dubini ispod površine materijala. Kada dubina žlijebljenja premašuje debljinu površinski kaljenog sloja, mogu se pojaviti neki problemi zbog promjene oštrice za žljebljenje s tvrđeg materijala na mekši materijal. U tu su svrhu proizvođači alata razvili nekoliko razreda oštrica za različite vrste materijala izradaka.

Duane Drape, voditelj prodaje u Hornu (SAD), rekao je: "Prilikom promjene tvrđeg materijala na mekši materijal, korisnik ne želi uvijek promijeniti oštricu, pa moramo pronaći najbolji alat za ovu vrstu strojne obrade. Ako se koristi umetak od cementnog karbida, naići će na problem prekomjernog trošenja kada oštrica reže tvrdu površinu. Ako se koristi CBN umetak prikladan za rezanje visoko tvrdih materijala, izrezati mekani dio, lako je oštetiti oštricu: pločice od tvrdog metala visoke tvrdoće + super podmazane prevlake ili relativno mekane vrste pločica + rezne pločice prikladne za rezanje uobičajenih materijala (umjesto tvrde strojne obrade)."

Drape je rekao: "Možete koristiti CBN pločice za učinkovito rezanje materijala obradaka s tvrdoćom od 45-50 HRC, ali geometrija oštrice mora biti podešena. Tipične CBN pločice imaju negativnu skošenost na reznom rubu. Ova CBN pločica s negativnim skošenjem je mekša za obradu. Kada se koristi materijal obratka, materijal će imati učinak izvlačenja i životni vijek alata će se skratiti. Ako Koristi se CBN stupanj s nižom tvrdoćom i mijenja se geometrija reznog ruba, može se uspješno rezati materijal obratka s tvrdoćom od 45-50 HRC."

S117 HORN umetak za utore koji je razvila tvrtka koristi PCBN vrh, a dubina rezanja je oko 0,15-0,2 mm kada je širina zupčanika precizno izrezana. Kako bi se postigla dobra završna obrada površine, oštrica ima ravninu za struganje na svakom od reznih rubova s ​​obje strane.

Druga mogućnost je promjena parametara rezanja. Prema Indexovom Economanu, "Nakon rezanja kroz očvrsli sloj, mogu se koristiti veći parametri rezanja. Ako je dubina otvrdnuća samo 0,13 mm ili 0,25 mm, nakon rezanja kroz ovu dubinu, ili se zamjenjuju različite oštrice ili se i dalje koristi ista oštrica, ali povećajte parametre rezanja na odgovarajuću razinu."

Kako bi se pokrio širi raspon obrade, PCBN stupnjevi oštrica se povećavaju. Viši stupnjevi tvrdoće omogućuju veće brzine rezanja, dok se razredi s boljom žilavošću mogu koristiti u nestabilnijim okruženjima obrade. Za kontinuirano ili isprekidano rezanje mogu se koristiti i različite vrste PCBN pločica. Maton iz Sumitomo Electrica istaknuo je da su zbog krtosti PCBN alata oštri rezni rubovi skloni pucanju prilikom obrade kaljenog čelika. "Moramo zaštititi oštricu, posebno kod isprekidanog rezanja, oštricu treba pripremiti više nego kod kontinuiranog rezanja, a kut rezanja treba biti veći."

Iskar'ovi novorazvijeni razredi IB10H i IB20H dodatno proširuju svoju liniju proizvoda Groove Turn PCBN. IB10H je fino zrnati PCBN kvalitet za srednje do velike brzine kontinuiranog rezanja kaljenog čelika; dok se IB20H sastoji od PCBN zrna finog i srednjeg zrna, pružajući dobru otpornost na habanje i udarce. Vaga može izdržati oštrije uvjete isprekidanog rezanja od kaljenog čelika. Uobičajeni način kvara PCBN alata trebao bi biti da se oštrica istroši, a ne iznenadno pucanje ili pucanje.

Kvalitet PCBN s premazom BNC30G koji je uveo Sumitomo Electric koristi se za isprekidano urezivanje izradaka od kaljenog čelika. Za kontinuirano izradu utora, tvrtka preporučuje svoju kvalitetu univerzalne oštrice BN250. Maton je rekao: "Prilikom kontinuiranog rezanja, oštrica se reže dugo vremena, što će generirati puno topline rezanja. Stoga je potrebno koristiti oštricu s dobrom otpornošću na habanje. U slučaju povremenog žljebljenja, oštrica kontinuirano ulazi i izlazi iz rezanja. Ima veliki utjecaj na vrh. Stoga je potrebno koristiti oštricu dobre žilavosti koja može izdržati povremeni udar. Osim toga, premaz oštrice također pomaže u produljenju vijeka trajanja alata."

Bez obzira na vrstu utora koji se strojno obrađuje, radionice koje su se prethodno oslanjale na brušenje za završnu obradu očvrslih čeličnih dijelova mogu se pretvoriti u utore s PCBN alatima za povećanje produktivnosti. Tvrdim urezivanjem može se postići točnost dimenzija usporediva s brušenjem, uz značajno smanjenje vremena obrade.