Sertleştirilmiş Çeliğin PCBN Kesici ile Kanal Açma

Sertleştirilmiş çeliğin PCBN kesiciyle kanal açılması

Geçtiğimiz on yılda, sertleştirilmiş çelik parçalara polikristalin kübik bor nitrür (PCBN) kesici uçlarla hassas kanal açma işlemi, yavaş yavaş geleneksel taşlamanın yerini aldı. Index, ABD'de ihale mühendisliği müdürü Tyler Economan şunları söyledi: "Genel olarak taşlama kanalları, kanal açmaya göre daha yüksek boyutsal doğruluk sağlayan daha istikrarlı bir işlemdir. Ancak insanlar yine de iş parçasını bir torna tezgahında tamamlayabilmek istiyor. Çeşitli işlemler gerekiyor."

Sertleştirilmiş çeşitli iş parçası malzemeleri arasında yüksek hız çeliği, kalıp çeliği, rulman çeliği ve alaşımlı çelik bulunur. Yalnızca demir içeren metaller sertleştirilebilir ve sertleştirme işlemleri genellikle düşük karbonlu çeliklere uygulanır. Sertleştirme işlemi sayesinde iş parçasının dış sertliği daha yüksek ve aşınmaya dayanıklı hale getirilebilirken, iç kısmı daha iyi tokluğa sahip olur. Sertleştirilmiş çelikten yapılmış parçalar arasında mandreller, akslar, konektörler, tahrik tekerlekleri, eksantrik milleri, dişliler, burçlar, tahrik milleri, yataklar ve benzerleri bulunur.

Ancak "sert malzemeler" göreceli ve değişen bir kavramdır. Bazıları sertliği 40-55 HRC olan iş parçası malzemelerinin sert malzemeler olduğunu düşünüyor; diğerleri sert malzemelerin sertliğinin 58-60 HRC veya daha yüksek olması gerektiğine inanıyor. Bu kategoride PCBN araçları kullanılabilir.

İndüksiyonla sertleştirmeden sonra yüzeyi sertleştirilmiş katman 1,5 mm kalınlığa kadar çıkabilir ve sertlik 58-60 HRC'ye ulaşabilir, yüzey katmanının altındaki malzeme ise genellikle çok daha yumuşaktır. Bu durumda kesmenin büyük kısmının yüzey sertleştirilmiş tabakanın altında yapılmasını sağlamak önemlidir.

Yeterli güce ve sağlamlığa sahip takım tezgahları, sertleştirilmiş parçalara kanal açmak için gerekli bir durumdur. Economan'a göre, "Takım tezgahının sertliği ne kadar iyi ve güç ne kadar yüksek olursa, sertleştirilmiş malzemede kanal açma işlemi o kadar verimli olur. Sertliği 50 HRC'den fazla olan iş parçası malzemeleri için birçok hafif takım tezgahı gerekli kesme koşullarını karşılamaz. Makine kapasitesi (güç, tork ve özellikle sertlik) aşılırsa işleme başarıyla tamamlanamaz."

Kanal açma işlemi sırasında kesici kenarın iş parçası ile temas yüzeyi büyük olduğundan ve takım iş parçası üzerine büyük bir basınç uyguladığından dolayı, iş parçası tutma cihazı için rijitlik çok önemlidir. Sertleştirilmiş çelik iş parçalarını sıkıştırırken, sıkıştırma yüzeyini dağıtmak için geniş bir kelepçe kullanılabilir. Sumitomo Electric Hard Alloy Co.'nun pazarlama müdürü Paul Ratzki şunları söyledi: "İşlenecek parçalar sıkı bir şekilde desteklenmelidir. Sertleştirilmiş malzemeleri işlerken, oluşan titreşim ve takım basıncı, sıradan iş parçalarının işlenmesinden çok daha büyüktür, bu da iş parçasının sıkışmasıyla sonuçlanabilir. Makineden fırlayamaz veya CBN bıçağın ufalanmasına ve hatta kırılmasına neden olamaz."

Kanal açma ucunu tutan sap, sarkmayı en aza indirmek ve takım sertliğini artırmak için mümkün olduğu kadar kısa olmalıdır. Isca GRIP ürünleri müdürü Matthew Schmitz, genel olarak yekpare takımların sertleştirilmiş malzemelerde kanal açma için daha uygun olduğuna dikkat çekiyor. Ancak şirket aynı zamanda modüler bir kanal açma sistemi de sunuyor. "Modüler sap, takımın ani arızalara eğilimli olduğu işleme durumlarında kullanılabilir" diyor. "Şapın tamamını değiştirmenize gerek yok, yalnızca daha ucuz bir bileşeni değiştirmeniz gerekiyor. Modüler şaft aynı zamanda çeşitli işleme seçenekleri sunuyor. Iskar'ın Grip modüler sistemi çeşitli farklı ürünlere monte edilebilir. 7 ürün grubu için 7 farklı bıçağı olan bir takım tutucuyu veya farklı işlemler için istediğiniz sayıda bıçağı kullanabilirsiniz. Yuva genişliğinde aynı ürün serisi."

Sumitomo Electric'in CGA tipi kesici uçları kavramaya yönelik takım tutucuları, bıçağı tutucuya geri çeken bir üstten bağlama yöntemi kullanır. Bu tutucu aynı zamanda kavrama stabilitesini artırmaya ve takım ömrünü uzatmaya yardımcı olan bir yan sabitleme vidasına da sahiptir. Şirketin tasarım departmanı müdür yardımcısı Rich Maton şunları söyledi: "Bu takım tutucu, sertleştirilmiş iş parçalarında kanal açmak için tasarlanmıştır. Bıçak tutucu içinde hareket ederse, bıçak zamanla aşınır ve takım ömrü değişir. Otomotiv endüstrisinin yüksek verimli işleme gereksinimleri için (kesme kenarı başına 50-100 veya 150 iş parçası gibi), takım ömrünün öngörülebilirliği özellikle önemlidir ve takım ömründeki değişikliklerin üretim üzerinde önemli bir etkisi olabilir."

Raporlara göre, Mitsubishi Materials'ın GY serisi Tri-Lock modüler kanal açma sistemi, sağlamlık açısından entegre bıçak aynalarıyla karşılaştırılabilir düzeydedir. Sistem, kanal açma bıçaklarını üç yönden (çevresel, ön ve üst) güvenilir bir şekilde kavrar. İki yapısal tasarımı, kanalın açılması 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 uçları arasında basit kare kesici uçlar, biçimlendirici kesici uçlar, yarıklı kesici uçlar ve benzerleri bulunur. Genel olarak kesme oluklarının iyi bir yüzey kalitesine sahip olması gerekir çünkü bunların bir eşleşme kısmı vardır ve bazıları O-halkaları veya segman oluklarıdır. Mitsubishi Materials ürün uzmanı Mark Menconi'ye göre, "Bu işlemler iç çap oluk işleme ve dış çap oluk işleme olarak ayrılabilir, ancak kanal açma operasyonlarının çoğu, yaklaşık 0,25 mm kesme derinliğinden hafif dokunma hassasiyeti de dahil olmak üzere ince kesme gerektirir. Yaklaşık 0,5 mm derinlikte tam kesime kadar kesin."

Sertleştirilmiş çeliğe kanal açmak, daha yüksek sertliğe, daha iyi aşınma direncine ve uygun geometriye sahip takımların kullanılmasını gerektirir. Önemli olan karbür kesici ucun, seramik ucun mu yoksa PCBN ucun mu kullanılması gerektiğini bulmaktır. Schmitz şunları söyledi: "Sertliği 50 HRC'nin altında olan iş parçalarını işlerken neredeyse her zaman karbür kesici uçları seçiyorum. Sertliği 50-58 HRC'ye kadar olan iş parçaları için seramik kesici uçlar çok ekonomik bir seçimdir. Yalnızca iş parçası CBN kesici uçları 58 HRC'ye kadar sertlik için dikkate alınmalıdır. CBN kesici uçlar bu tür yüksek sert malzemeleri işlemek için özellikle uygundur çünkü işleme mekanizması bir kesme malzemesi değil, bir takım/iş parçası arayüzüdür. Eritme malzeme.

Sertliği 58 HRC'nin üzerinde olan sertleştirilmiş çelik parçalarda yiv açılması için talaş kontrolü sorun değildir. Genellikle kuru kanal açma kullanıldığından, talaşlar daha çok toza veya çok küçük parçacıklara benzer ve elle üflenerek giderilebilir. Sumitomo Electric'ten Maton şunları söyledi: "Genellikle bu tür talaşlar herhangi bir şeye çarptığında kırılır ve parçalanır, dolayısıyla talaşın iş parçasıyla teması iş parçasına zarar vermez. Bir talaş kaparsan, elinde parçalanırlar. ”

CBN kesici uçların kuru kesmeye uygun olmasının nedenlerinden biri de ısıl dirençleri çok iyi olmasına rağmen sıcaklık dalgalanmaları durumunda işleme performansının büyük ölçüde azalmasıdır. Economan şöyle diyor: "Aslında CBN kesici uç iş parçası malzemesiyle temas ettiğinde uçta kesme ısısı üretir, ancak CBN kesici uç sıcaklık değişimlerine daha az uyum sağladığından sabit bir sıcaklığı korumak için yeterince soğutmak zordur. Durum. CBN çok sert ama aynı zamanda çok kırılgan ve sıcaklık değişimlerinden dolayı kırılabilir."

Sertliği düşük (45-50 HRC gibi) çelik parçaları semente karbür, seramik veya PCBN kesici uçlarla keserken, oluşan talaşların mümkün olduğu kadar kısa olması gerekir. Bu, talaşlar büyük miktarda ısıyı taşıyabildiğinden, kesme işlemi sırasında takım malzemesindeki kesme ısısını etkili bir şekilde ortadan kaldırır.

öyle mikar'dan Schmitz ayrıca aletin "ters çevrilmiş" durumda işlenmesini de tavsiye ediyor. Şöyle açıkladı: "Bir takım tezgahına bir takım takarken, takım tezgahı üreticisinin tercih ettiği takım, bıçağın yüzü yukarı bakacak şekilde kesilir, çünkü bu, iş parçasının dönüşünün, makineyi sabit tutmak için makine rayına aşağı doğru basınç uygulamasını sağlar. Ancak bıçak, iş parçası malzemesine kesildiğinde, oluşan talaşlar bıçak ve iş parçası üzerinde kalabilir. Takım tutucu ters çevrilir ve takım baş aşağı monte edilirse, bıçak görünmez ve talaş akışı, hareket altındaki kesme alanından otomatik olarak kaçar. yer çekimi."

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

Horn (ABD) satış müdürü Duane Drape şunları söyledi: "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 uç kullanılırsa, bıçak sert bir yüzeyi kestiğinde aşırı aşınma sorunuyla karşılaşır. Yumuşak bir parçayı kesmek için yüksek sert malzemeleri kesmeye uygun bir CBN kesici uç kullanılırsa bıçağa zarar vermek kolaydır. uzlaşma: yüksek sertlikte karbür uçlar + süper yağlanmış kaplamalar veya nispeten yumuşak CBN uç kaliteleri + yaygın malzemeleri kesmeye uygun kesici uçlar (sert işleme yerine)."

Drape, "45-50 HRC sertliğe sahip iş parçası malzemelerini etkili bir şekilde kesmek için CBN kesici uçları kullanabilirsiniz ancak bıçak geometrisinin ayarlanması gerekir. Tipik CBN kesici uçların kesici kenarında negatif pah bulunur. Bu negatif pahlı CBN kesici uç işlemeye daha yumuşak olur. İş parçası malzemesi kullanıldığında malzeme çekme etkisine sahip olacak ve takım ömrü kısalacaktır. Daha düşük sertliğe sahip CBN kalitesi kullanılırsa ve geometri kesici kenarın değiştirilmesi durumunda sertliği 45-50 HRC olan iş parçası malzemesi başarılı bir şekilde kesilebilir."

Şirketin geliştirdiği S117 HORN kanal açma ucu PCBN uç kullanıyor ve dişli genişliği hassas kesildiğinde kesme derinliği yaklaşık 0,15-0,2 mm oluyor. İyi bir yüzey kalitesi elde etmek için bıçağın her iki tarafındaki kesici kenarların her birinde bir kazıma düzlemi bulunur.

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

Daha geniş bir işleme yelpazesini kapsamak için PCBN bıçak kaliteleri artıyor. Daha yüksek sertlik dereceleri daha yüksek kesme hızlarına izin verirken, daha iyi tokluğa sahip kaliteler daha dengesiz işleme ortamlarında kullanılabilir. Sürekli veya kesintili kesme için farklı PCBN kesici uç kaliteleri de kullanılabilir. Sumitomo Electric'ten Maton, PCBN takımlarının kırılganlığı nedeniyle sertleştirilmiş çeliğin işlenmesi sırasında keskin kesici kenarların kırılmaya eğilimli olduğuna dikkat çekti. “Özellikle darbeli kesimde kesici kenarı korumalıyız, kesici kenar sürekli kesime göre daha fazla hazırlanmalı ve kesme açısı daha büyük olmalıdır.”

İskar'ın yeni geliştirilen IB10H ve IB20H kaliteleri Groove Turn PCBN ürün yelpazesini daha da genişletiyor. IB10H, sertleştirilmiş çeliğin orta ila yüksek hızda sürekli kesimi için ince taneli bir PCBN kalitesidir; IB20H ise iyi aşınma direnci ve darbe direnci sağlayan ince ve orta tane boyutlu PCBN taneciklerinden oluşur. Denge, sertleştirilmiş çeliğin darbeli kesiminin daha zorlu koşullarına dayanabilir. Bir PCBN takımının normal arıza modu, aniden çatlamak veya çatlamak yerine kesici kenarın aşınması olmalıdır.

Sumitomo Electric tarafından tanıtılan BNC30G kaplamalı PCBN kalitesi, sertleştirilmiş çelik iş parçalarında darbeli kanal açma için kullanılır. Sürekli kanal açma için şirket BN250 üniversal bıçak kalitesini önermektedir. Maton, "Sürekli kesim yaparken bıçak uzun süre kesilir, bu da çok fazla kesme ısısı üretir. Bu nedenle aşınma direnci iyi olan bir bıçak kullanmak gerekir. Aralıklı kanal açma durumunda bıçak sürekli olarak kesmeye girip çıkar. Ucun üzerinde büyük bir etkisi vardır. Bu nedenle tokluğu iyi olan ve aralıklı darbelere dayanabilen bir bıçak kullanmak gerekir. Ayrıca bıçak kaplaması takım ömrünün uzatılmasına da yardımcı olur."

İşlenen kanalın tipine bakılmaksızın, daha önce sertleştirilmiş çelik parçaları bitirmek için taşlama kullanan atölyeler, üretkenliği artırmak için PCBN takımlarıyla kanal açmaya dönüştürülebilir. Sert kanal açma, işleme süresini önemli ölçüde azaltırken taşlama ile karşılaştırılabilir boyutsal doğruluk elde edebilir.