Slotting Baja Keras Dengan Pemotong PCBN

Slotting baja yang dikeraskan dengan pemotong PCBN

Dalam dekade terakhir, pembuatan alur presisi pada komponen baja yang diperkeras dengan sisipan polikristalin kubik boron nitrida (PCBN) secara bertahap menggantikan penggilingan tradisional. Tyler Economan, manajer teknik penawaran di Index, AS, mengatakan, "Secara umum, alur gerinda adalah proses yang lebih stabil dan memberikan akurasi dimensi yang lebih tinggi dibandingkan alur. Namun, orang tetap ingin dapat menyelesaikan benda kerja dengan mesin bubut. Diperlukan beragam pemrosesan."

Berbagai material benda kerja yang telah dikeraskan antara lain baja berkecepatan tinggi, baja mati, baja bantalan, dan baja paduan. Hanya logam besi yang dapat dikeraskan, dan proses pengerasan biasanya diterapkan pada baja karbon rendah. Melalui perlakuan pengerasan, kekerasan luar benda kerja dapat dibuat lebih tinggi dan dapat dipakai, sedangkan bagian dalam memiliki ketangguhan yang lebih baik. Bagian-bagian yang terbuat dari baja yang diperkeras antara lain mandrel, gandar, konektor, roda penggerak, poros bubungan, roda gigi, busing, poros penggerak, bantalan, dan sejenisnya.

Namun, "bahan keras" adalah konsep yang relatif dan selalu berubah. Ada yang berpendapat bahwa material benda kerja dengan kekerasan 40-55 HRC adalah material keras; yang lain percaya bahwa kekerasan material keras harus 58-60 HRC atau lebih tinggi. Dalam kategori ini, alat PCBN dapat digunakan.

Setelah pengerasan induksi, lapisan permukaan yang mengeras bisa mencapai ketebalan 1,5 mm dan kekerasannya bisa mencapai 58-60 HRC, sedangkan bahan di bawah lapisan permukaan biasanya jauh lebih lembut. Dalam hal ini, penting untuk memastikan bahwa sebagian besar pemotongan dilakukan di bawah lapisan permukaan yang mengeras.

Peralatan mesin dengan tenaga dan kekakuan yang cukup merupakan kondisi yang diperlukan untuk pembuatan alur pada bagian yang mengeras. Menurut Economan, "Semakin baik kekakuan perkakas mesin dan semakin tinggi daya, semakin efisien alur material yang diperkeras. Untuk material benda kerja dengan kekerasan lebih dari 50 HRC, banyak perkakas mesin ringan tidak memenuhi persyaratan pemotongan kondisi. Jika kapasitas mesin (tenaga, torsi, dan terutama kekakuan) terlampaui, pemesinan tidak dapat diselesaikan dengan sukses."

Kekakuan sangat penting pada alat penahan benda kerja karena permukaan kontak antara ujung tombak dengan benda kerja besar selama proses pembuatan alur, dan pahat memberikan tekanan yang besar pada benda kerja. Saat menjepit benda kerja baja yang dikeraskan, penjepit lebar dapat digunakan untuk membubarkan permukaan penjepit. Paul Ratzki, manajer pemasaran Sumitomo Electric Hard Alloy Co., mengatakan, "Bagian-bagian yang akan dikerjakan harus ditopang dengan kuat. Saat mengerjakan material yang diperkeras, getaran dan tekanan pahat yang dihasilkan jauh lebih besar dibandingkan saat mengerjakan benda kerja biasa, yang dapat mengakibatkan benda kerja terjepit. Tidak dapat terbang keluar dari mesin, atau menyebabkan bilah CBN terkelupas atau bahkan patah."

Shank yang menahan sisipan alur harus dibuat sependek mungkin untuk meminimalkan overhang dan meningkatkan kekakuan pahat. Matthew Schmitz, manajer produk GRIP di Isca, menunjukkan bahwa secara umum, perkakas monolitik lebih cocok untuk membuat alur pada material yang mengeras. Namun, perusahaan juga menawarkan sistem grooving modular. “Shank modular dapat digunakan dalam situasi pemesinan di mana alat tersebut rentan terhadap kegagalan mendadak,” katanya. "Anda tidak perlu mengganti seluruh shank, Anda hanya perlu mengganti komponen yang lebih murah. Shank modular juga menawarkan beragam opsi pemesinan. Sistem modular Grip Iskar dapat dipasang di berbagai produk berbeda. Anda dapat menggunakan dudukan perkakas dengan 7 bilah berbeda untuk 7 lini produk atau sejumlah bilah untuk pemrosesan berbeda Lini produk yang sama dengan lebar slot."

Sumitomo Epemegang perkakas elektrik untuk mencengkeram sisipan tipe CGA menggunakan metode penjepit atas yang menarik bilah kembali ke dalam dudukannya. Dudukan ini juga dilengkapi sekrup pengencang samping untuk membantu meningkatkan stabilitas cengkeraman dan memperpanjang masa pakai alat. Rich Maton, asisten manajer departemen desain perusahaan, mengatakan, "Tempat perkakas ini dirancang untuk membuat alur pada benda kerja yang diperkeras. Jika bilah bergerak di dalam dudukannya, bilah akan aus seiring waktu dan masa pakai pahat berubah. Untuk persyaratan pemesinan dengan produktivitas tinggi di industri otomotif (seperti 50-100 atau 150 benda kerja per ujung tombak), prediktabilitas umur pahat sangatlah penting, dan perubahan umur pahat dapat berdampak signifikan pada produksi."

Menurut laporan, sistem grooving modular Tri-Lock seri GY dari Mitsubishi Materials memiliki kekakuan yang sebanding dengan chuck blade integral. Sistem ini dengan andal mencengkeram bilah alur dari tiga arah (perifer, depan, dan atas). Dua desain strukturalnya mencegah bilah berpindah selama pembuatan alur: proyeksi berbentuk V mencegah bilah bergerak ke samping; kunci pengaman menghilangkan gerakan maju bilah yang disebabkan oleh gaya pemotongan selama pemesinan slot.

Sisipan grooving yang umum digunakan untuk bagian baja yang diperkeras meliputi sisipan persegi sederhana, sisipan pembentuk, sisipan berlubang, dan sejenisnya. Umumnya alur potong harus memiliki permukaan akhir yang baik karena mempunyai bagian yang berpasangan, dan ada pula yang berupa alur O-ring atau snap ring. Menurut Mark Menconi, spesialis produk di Mitsubishi Materials, "Proses ini dapat dibagi menjadi pemesinan alur diameter dalam dan pemesinan alur diameter luar, namun sebagian besar operasi pembuatan alur memerlukan pemotongan halus, termasuk presisi sentuhan ringan dari kedalaman pemotongan sekitar 0,25 mm. Dipotong hingga potongan penuh dengan kedalaman sekitar 0,5 mm."

Pembuatan alur pada baja yang diperkeras memerlukan penggunaan perkakas dengan kekerasan yang lebih tinggi, ketahanan aus yang lebih baik, dan geometri yang sesuai. Kuncinya adalah mengetahui apakah sisipan karbida, sisipan keramik, atau sisipan PCBN harus digunakan. Schmitz mengatakan, "Saya hampir selalu memilih sisipan karbida saat mengerjakan benda kerja dengan kekerasan di bawah 50 HRC. Untuk benda kerja dengan kekerasan 50-58 HRC, sisipan keramik adalah pilihan yang sangat ekonomis. Hanya jika sisipan CBN benda kerja harus dipertimbangkan untuk kekerasan hingga 58 HRC. Sisipan CBN sangat cocok untuk pemesinan material dengan tingkat kekerasan tinggi karena mekanisme pemesinannya bukanlah bahan pemotongan melainkan antarmuka alat/benda kerja. Lelehkan bahannya.

Untuk alur bagian baja yang diperkeras dengan kekerasan lebih dari 58 HRC, kontrol chip tidak menjadi masalah. Karena alur kering biasanya digunakan, serpihan lebih mirip debu atau partikel yang sangat kecil dan dapat dihilangkan dengan pukulan tangan. Maton dari Sumitomo Electric mengatakan, "Biasanya swarf jenis ini akan pecah dan hancur jika terkena sesuatu, sehingga kontak swarf dengan benda kerja tidak akan merusak benda kerja. Jika Anda mengambil swarf, mereka akan hancur di tangan Anda. ”

Salah satu alasan mengapa sisipan CBN cocok untuk pemotongan kering adalah meskipun ketahanan panasnya sangat baik, kinerja pemrosesan akan sangat berkurang jika terjadi fluktuasi suhu. Economan mengatakan, “Faktanya, ketika sisipan CBN bersentuhan dengan material benda kerja, akan menghasilkan panas pemotongan pada ujungnya, namun karena sisipan CBN kurang beradaptasi terhadap perubahan suhu, maka sulit untuk mendinginkan secara memadai untuk mempertahankan suhu konstan. Negara. CBN sangat keras, namun juga sangat rapuh dan dapat pecah karena perubahan suhu.”

Saat memotong bagian baja dengan kekerasan rendah (seperti 45-50 HRC) dengan sisipan semen karbida, keramik, atau PCBN, chip yang dihasilkan harus sependek mungkin. Hal ini secara efektif menghilangkan panas pemotongan pada bahan perkakas selama proses pemotongan karena serpihan dapat membawa panas dalam jumlah besar.

AdalahSchmitz dari kar juga merekomendasikan agar alat tersebut diproses dalam keadaan "terbalik". Dia menjelaskan, "Saat memasang pahat pada perkakas mesin, perkakas pilihan pembuat perkakas mesin dipasang dengan memotong bilah menghadap ke atas, karena hal ini memungkinkan perputaran benda kerja memberikan tekanan ke bawah pada rel mesin untuk menjaga kestabilan mesin. Namun, saat bilah dipotong ke dalam bahan benda kerja, serpihan yang terbentuk mungkin tetap berada pada bilah dan benda kerja. Jika dudukan pahat dibalik dan pahat dipasang terbalik, bilah tidak akan terlihat, dan aliran serpihan akan secara otomatis keluar dari area pemotongan di bawah aksi gravitasi."

Pengerasan permukaan adalah metode sederhana untuk meningkatkan kekerasan baja karbon rendah. Prinsipnya adalah dengan meningkatkan kandungan karbon pada kedalaman tertentu di bawah permukaan material. Jika kedalaman alur melebihi ketebalan lapisan permukaan yang mengeras, beberapa masalah mungkin timbul karena perubahan bilah alur dari bahan yang lebih keras ke bahan yang lebih lunak. Untuk tujuan ini, produsen perkakas telah mengembangkan beberapa tingkatan bilah untuk berbagai jenis material benda kerja.

Duane Drape, manajer penjualan di Horn (AS), mengatakan, "Saat mengganti material yang lebih keras ke material yang lebih lembut, pengguna tidak selalu ingin mengganti mata pisau, jadi kami harus mencari alat terbaik untuk jenis pemesinan ini. Jika menggunakan sisipan karbida semen, akan mengalami masalah keausan berlebih saat mata pisau memotong permukaan yang keras. Jika sisipan CBN yang cocok untuk memotong bahan dengan tingkat kekerasan tinggi digunakan untuk memotong bagian lunak, maka mata pisau akan mudah rusak. Kita dapat menggunakan a kompromi: sisipan karbida kekerasan tinggi + lapisan berpelumas super, atau nilai sisipan CBN yang relatif lunak + sisipan pemotongan yang cocok untuk memotong material umum (daripada pemesinan keras)."

Drape berkata, "Anda dapat menggunakan sisipan CBN untuk memotong material benda kerja dengan kekerasan 45-50 HRC secara efektif, namun geometri bilahnya harus disesuaikan. Sisipan CBN pada umumnya memiliki talang negatif pada tepi tajamnya. Sisipan CBN talang negatif ini lebih lembut untuk dikerjakan. Saat material benda kerja digunakan, material tersebut akan memiliki efek tarik keluar dan masa pakai pahat akan dipersingkat. Jika kelas CBN dengan kekerasan lebih rendah digunakan dan geometri tepi potongnya adalah diubah, material benda kerja dengan kekerasan 45-50 HRC dapat berhasil dipotong."

Sisipan alur S117 HORN yang dikembangkan oleh perusahaan menggunakan ujung PCBN, dan kedalaman pemotongan sekitar 0,15-0,2 mm bila lebar roda gigi dipotong secara tepat. Untuk mendapatkan permukaan akhir yang baik, bilah memiliki bidang pengikis pada setiap tepi tajam di kedua sisi.

Pilihan lainnya adalah mengubah parameter pemotongan. Menurut Index's Economan, "Setelah memotong lapisan yang mengeras, parameter pemotongan yang lebih besar dapat digunakan. Jika kedalaman pengerasan hanya 0,13 mm atau 0,25 mm, setelah memotong kedalaman ini, bilah yang berbeda akan diganti atau tetap Gunakan bilah yang sama, tetapi tingkatkan parameter pemotongan ke tingkat yang sesuai."

Untuk mencakup pemrosesan yang lebih luas, kualitas bilah PCBN ditingkatkan. Nilai kekerasan yang lebih tinggi memungkinkan kecepatan pemotongan yang lebih cepat, sedangkan nilai dengan ketangguhan yang lebih baik dapat digunakan di lingkungan pemrosesan yang lebih tidak stabil. Untuk pemotongan terus menerus atau terputus, nilai sisipan PCBN yang berbeda juga dapat digunakan. Maton dari Sumitomo Electric menunjukkan bahwa karena kerapuhan perkakas PCBN, ujung tombak yang tajam rentan terkelupas saat mengerjakan baja yang dikeraskan. “Kita harus melindungi ujung tombak, terutama pada pemotongan terputus-putus, ujung tombak harus lebih dipersiapkan daripada pemotongan terus menerus, dan sudut pemotongan harus lebih besar.”

Iskar&Nilai IB10H dan IB20H #39; yang baru dikembangkan semakin memperluas lini produk Groove Turn PCBN-nya. IB10H adalah kelas PCBN berbutir halus untuk pemotongan terus menerus pada baja keras berkecepatan sedang hingga tinggi; sedangkan IB20H terdiri dari butiran PCBN ukuran butiran halus dan sedang, memberikan ketahanan aus dan ketahanan benturan yang baik. Timbangan ini dapat bertahan dalam kondisi pemotongan terputus baja yang diperkeras dengan kondisi yang lebih keras. Mode kegagalan normal alat PCBN adalah ujung tombaknya aus, bukan retak atau retak secara tiba-tiba.

Kelas PCBN berlapis BNC30G yang diperkenalkan oleh Sumitomo Electric digunakan untuk alur terputus pada benda kerja baja yang diperkeras. Untuk pembuatan alur yang berkelanjutan, perusahaan merekomendasikan kelas blade universal BN250. Maton mengatakan, “Bila pemotongan terus menerus, mata pisau akan dipotong dalam waktu yang lama sehingga akan menghasilkan banyak panas pemotongan. Oleh karena itu, perlu menggunakan mata pisau dengan ketahanan aus yang baik. Dalam kasus alur terputus-putus, mata pisau terus menerus masuk dan keluar pemotongan. Hal ini berdampak besar pada ujungnya. Oleh karena itu, perlu menggunakan mata pisau dengan ketangguhan yang baik dan dapat menahan benturan yang terputus-putus. Selain itu, lapisan mata pisau juga membantu memperpanjang umur pahat."

Terlepas dari jenis alur yang dikerjakan, bengkel yang sebelumnya mengandalkan penggilingan untuk menyelesaikan bagian baja yang diperkeras dapat diubah menjadi alur dengan alat PCBN untuk meningkatkan produktivitas. Alur keras dapat mencapai akurasi dimensi yang sebanding dengan penggilingan, sekaligus mengurangi waktu pemesinan secara signifikan.