Aké sú zjavné výhody CNC dielov s použitím nehrdzavejúcej ocele ako suroviny v porovnaní s oceľou a zliatinami hliníka?
Nerezová oceľ je vďaka svojim jedinečným vlastnostiam vynikajúcou voľbou pre rôzne aplikácie. Je vysoko odolný voči korózii, vďaka čomu je ideálny na použitie v drsnom prostredí, ako je námorný, letecký a chemický priemysel. Na rozdiel od ocele a hliníkových zliatin nerezová oceľ ľahko nehrdzavie a nekoroduje, čo zvyšuje životnosť a spoľahlivosť dielov.
Nerezová oceľ je tiež neuveriteľne pevná a odolná, porovnateľná s oceľovými zliatinami a dokonca prekonáva pevnosť hliníkových zliatin. Vďaka tomu je skvelou voľbou pre aplikácie, ktoré vyžadujú robustnosť a štrukturálnu integritu, ako je automobilový priemysel, letecký priemysel a stavebníctvo.
Ďalšou výhodou nehrdzavejúcej ocele je, že si zachováva svoje mechanické vlastnosti pri vysokých aj nízkych teplotách. Táto vlastnosť ho robí vhodným pre aplikácie, kde sa stretávame s extrémnymi teplotnými výkyvmi. Naproti tomu zliatiny hliníka môžu mať zníženú pevnosť pri vysokých teplotách a oceľ môže byť pri zvýšených teplotách náchylná na koróziu.
Nerezová oceľ je tiež zo svojej podstaty hygienická a jednoducho sa čistí. Vďaka tomu je ideálnou voľbou pre aplikácie v lekárskom, farmaceutickom a potravinárskom priemysle, kde je čistota nevyhnutná. Nerezová oceľ na rozdiel od ocele nevyžaduje dodatočné nátery alebo úpravy, aby si zachovala svoje hygienické vlastnosti.
Hoci nehrdzavejúca oceľ má mnoho výhod, nemožno ignorovať jej ťažkosti pri spracovaní.
Ťažkosti pri spracovaní materiálov z nehrdzavejúcej ocele zahŕňajú najmä tieto aspekty:
1. Vysoká rezná sila a vysoká rezná teplota
Tento materiál má vysokú pevnosť a značné tangenciálne napätie a pri rezaní podlieha výraznej plastickej deformácii, čo vedie k značnej reznej sile. Okrem toho má materiál zlú tepelnú vodivosť, čo spôsobuje zvýšenie teploty rezania. Vysoká teplota sa často sústreďuje v úzkej oblasti blízko reznej hrany nástroja, čo vedie k zrýchlenému opotrebovaniu nástroja.
2. Ťažké pracovné vytvrdzovanie
Austenitická nehrdzavejúca oceľ a niektoré vysokoteplotné legované nehrdzavejúce ocele majú austenitickú štruktúru. Tieto materiály majú vyššiu tendenciu deformovať sa počas rezania, zvyčajne niekoľkonásobne viac ako obyčajná uhlíková oceľ. Výsledkom je, že rezný nástroj pracuje v pracovne spevnenej oblasti, čo skracuje životnosť nástroja.
3. Jednoduché nalepenie na nôž
Austenitická nehrdzavejúca oceľ aj martenzitická nehrdzavejúca oceľ zdieľajú vlastnosti výroby silných triesok a generovania vysokých rezných teplôt počas spracovania. To môže mať za následok adhéziu, zváranie a iné javy lepenia, ktoré môžu interferovať s drsnosťou povrchuopracované diely.
4. Zrýchlené opotrebovanie nástroja
Vyššie uvedené materiály obsahujú prvky s vysokou teplotou topenia, sú vysoko kujné a vytvárajú vysoké teploty rezania. Tieto faktory vedú k zrýchlenému opotrebovaniu nástroja, čo si vyžaduje časté ostrenie a výmenu nástroja. To negatívne ovplyvňuje efektivitu výroby a zvyšuje náklady na používanie nástrojov. Aby ste tomu zabránili, odporúča sa znížiť rýchlosť reznej linky a posuv. Okrem toho je najlepšie použiť nástroje špeciálne navrhnuté na spracovanie nehrdzavejúcej ocele alebo vysokoteplotných zliatin a pri vŕtaní a závitovaní použiť vnútorné chladenie.
Technológia spracovania dielov z nehrdzavejúcej ocele
Prostredníctvom vyššie uvedenej analýzy ťažkostí pri spracovaní by sa technológia spracovania a súvisiaci návrh parametrov nástroja z nehrdzavejúcej ocele mali značne líšiť od bežných materiálov z konštrukčnej ocele. Špecifická technológia spracovania je nasledovná:
1. Spracovanie vŕtania
Pri vŕtaní materiálov z nehrdzavejúcej ocele môže byť spracovanie otvorov náročné kvôli ich zlej tepelnej vodivosti a malému modulu pružnosti. Na prekonanie tohto problému by sa mali zvoliť vhodné materiály nástroja, mali by sa určiť primerané geometrické parametre nástroja a mala by sa nastaviť veľkosť rezu nástroja. Na vŕtanie týchto typov materiálov sa odporúčajú vrtáky vyrobené z materiálov ako W6Mo5Cr4V2Al a W2Mo9Cr4Co8.
Vrtáky vyrobené z vysoko kvalitných materiálov majú určité nevýhody. Sú pomerne drahé a ťažko sa kupujú. Pri použití bežne používaného štandardného vrtáka z rýchloreznej ocele W18Cr4V existujú určité nedostatky. Napríklad vrcholový uhol je príliš malý, produkované triesky sú príliš široké na to, aby boli včas vypustené z otvoru a rezná kvapalina nie je schopná rýchlo ochladiť vrták. Okrem toho nehrdzavejúca oceľ, ktorá je zlým tepelným vodičom, spôsobuje koncentráciu reznej teploty na reznej hrane. To môže ľahko viesť k popáleniu a odštiepeniu dvoch bočných plôch a hlavnej hrany, čím sa zníži životnosť vrtáka.
1) Dizajn geometrických parametrov nástroja Pri vŕtaní s W18Cr4V Pri použití bežného vrtáku z rýchloreznej ocele sa rezná sila a teplota sústreďujú hlavne na hrot vrtáka. Pre zlepšenie životnosti reznej časti vrtáka môžeme zväčšiť vrcholový uhol na cca 135°~140°. Tým sa tiež zníži uhol sklonu vonkajšej hrany a zúžia sa triesky z vŕtania, aby sa dali ľahšie odstrániť. Zväčšením vrcholového uhla sa však ostrie dláta vrtáka rozšíri, čo má za následok vyšší rezný odpor. Preto musíme ostrie dláta vrtáka obrúsiť. Po brúsení by mal byť uhol skosenia hrany dláta medzi 47° až 55° a uhol sklonu by mal byť 3°~5°. Pri brúsení ostria dláta by sme mali zaobliť roh medzi ostrím a valcovou plochou, aby sa zvýšila pevnosť ostria dláta.
Materiály z nehrdzavejúcej ocele majú malý modul pružnosti, čo znamená, že kov pod vrstvou triesky má veľké elastické zotavenie a mechanické spevnenie počas spracovania. Ak je uhol vôle príliš malý, opotrebenie povrchu boku vrtáka sa urýchli, teplota rezania sa zvýši a životnosť vrtáka sa zníži. Preto je potrebné primerane zväčšiť uhol reliéfu. Ak je však uhol reliéfu príliš veľký, hlavná hrana vrtáka sa stenčí a tuhosť hlavnej hrany sa zníži. Všeobecne je výhodný uhol reliéfu 12° až 15°. Aby sa zúžili triesky vrtáka a uľahčilo sa odstraňovanie triesok, je tiež potrebné otvárať striedavé drážky na triesky na dvoch bočných plochách vrtáka.
2) Pri výbere množstva rezu na vŕtanie by sa malo pri rezaní začať so znížením teploty rezania. Vysokorýchlostné rezanie má za následok zvýšenú teplotu rezania, čo zase zhoršuje opotrebovanie nástroja. Preto je najdôležitejším aspektom rezania výber vhodnej reznej rýchlosti. Vo všeobecnosti je odporúčaná rýchlosť rezania medzi 12-15 m/min. Na druhej strane rýchlosť posuvu má malý vplyv na životnosť nástroja. Ak je však rýchlosť posuvu príliš nízka, nástroj sa zareže do vytvrdenej vrstvy, čo zhorší opotrebovanie. Ak je rýchlosť posuvu príliš vysoká, drsnosť povrchu sa tiež zhorší. Vzhľadom na vyššie uvedené dva faktory je odporúčaná rýchlosť posuvu medzi 0,32 a 0,50 mm/r.
3) Výber reznej kvapaliny: Aby sa znížila teplota rezania počas vŕtania, môže sa ako chladiace médium použiť emulzia.
2. Spracovanie vystružovania
1) Pri vystružovaní materiálov z nehrdzavejúcej ocele sa bežne používajú karbidové výstružníky. Štruktúra a geometrické parametre výstružníka sa líšia od bežných výstružníkov. Aby sa zabránilo upchávaniu triesok počas vystružovania a aby sa zvýšila pevnosť zubov frézy, počet zubov výstružníka je vo všeobecnosti udržiavaný relatívne nízky. Uhol čela výstružníka je zvyčajne medzi 8° až 12°, hoci v niektorých špecifických prípadoch možno na dosiahnutie vysokorýchlostného vystružovania použiť uhol čela 0° až 5°. Uhol vôle je všeobecne okolo 8° až 12°.
Hlavný uhol sklonu sa volí v závislosti od otvoru. Vo všeobecnosti je uhol priechodného otvoru 15° až 30°, zatiaľ čo neprechodný otvor je 45°. Na odvádzanie triesok dopredu pri vystružovaní je možné zväčšiť uhol sklonu hrany asi o 10° až 20°. Šírka čepele by mala byť medzi 0,1 až 0,15 mm. Obrátený kužeľ na výstružníku by mal byť väčší ako pri bežných výstružníkoch. Výstružníky z tvrdokovu majú obvykle hrúbku 0,25 až 0,5 mm/100 mm, zatiaľ čo výstružníky z rýchloreznej ocele majú kužeľovitosť 0,1 až 0,25 mm/100 mm.
Korekčná časť výstružníka je vo všeobecnosti 65 % až 80 % dĺžky bežných výstružníkov. Dĺžka valcovej časti je zvyčajne 40 % až 50 % dĺžky bežných výstružníkov.
2) Pri vystružovaní je dôležité zvoliť správne množstvo posuvu, ktoré by malo byť medzi 0,08 až 0,4 mm/ra reznú rýchlosť, ktorá by sa mala pohybovať medzi 10 až 20 m/min. Prídavok na hrubé vystruženie by mal byť medzi 0,2 až 0,3 mm, zatiaľ čo prídavok na jemné vystruženie by mal byť medzi 0,1 až 0,2 mm. Na hrubé vystružovanie sa odporúča používať nástroje z tvrdokovu, na jemné vystružovanie nástroje z rýchloreznej ocele.
3) Pri výbere reznej kvapaliny na vystružovanie materiálov z nehrdzavejúcej ocele možno ako chladiace médium použiť systémový olej s úplnou stratou alebo disulfid molybdénu.
3. Nudné spracovanie
1) Pri výbere materiálu nástroja na spracovanie dielov z nehrdzavejúcej ocele je dôležité zvážiť vysokú reznú silu a teplotu. Odporúčajú sa karbidy s vysokou pevnosťou a dobrou tepelnou vodivosťou, ako sú karbid YW alebo YG. Na dokončovanie možno použiť aj tvrdokovové doštičky YT14 a YT15. Nástroje z keramického materiálu môžu byť použité na dávkové spracovanie. Je však dôležité poznamenať, že tieto materiály sa vyznačujú vysokou húževnatosťou a silným pracovným spevnením, ktoré spôsobí vibrácie nástroja a môže spôsobiť mikroskopické vibrácie na čepeli. Preto pri výbere keramických nástrojov na rezanie týchto materiálov treba brať do úvahy mikroskopickú húževnatosť. V súčasnosti je lepšou voľbou materiál α/βSialon, pretože má vynikajúcu odolnosť voči vysokoteplotnej deformácii a difúznemu opotrebovaniu. Úspešne sa používa pri rezaní zliatin na báze niklu a jeho životnosť ďaleko prevyšuje keramiku na báze Al2O3. SiC keramika vystužená fúzmi je tiež účinným nástrojovým materiálom na rezanie nehrdzavejúcej ocele alebo zliatin na báze niklu.
Čepele CBN (kubický nitrid bóru) sa odporúčajú na spracovanie kalených dielov vyrobených z týchto materiálov. CBN je na druhom mieste za diamantom, pokiaľ ide o tvrdosť, s úrovňou tvrdosti, ktorá môže dosiahnuť 7000 ~ 8000 HV. Má vysokú odolnosť proti opotrebeniu a odoláva vysokým rezným teplotám až do 1200°C. Okrem toho je chemicky inertný a nemá žiadnu chemickú interakciu s kovmi skupiny železa pri 1200 až 1300 °C, vďaka čomu je ideálny na spracovanie materiálov z nehrdzavejúcej ocele. Životnosť nástroja môže byť niekoľkonásobne dlhšia ako životnosť nástrojov z tvrdokovu alebo keramiky.
2) Návrh geometrických parametrov nástroja je rozhodujúci pre dosiahnutie efektívneho rezného výkonu. Karbidové nástroje vyžadujú väčší uhol čela, aby sa zabezpečil hladký proces rezania a dlhšia životnosť nástroja. Uhol čela by mal byť približne 10° až 20° pri hrubom obrábaní, 15° až 20° pri polodokončovaní a 20° až 30° pri dokončovaní. Hlavný uhol vychýlenia by sa mal zvoliť na základe tuhosti procesného systému s rozsahom 30° až 45° pre dobrú tuhosť a 60° až 75° pre slabú tuhosť. Keď pomer dĺžky k priemeru obrobku presiahne desaťnásobok, hlavný uhol vychýlenia môže byť 90°.
Keď sa používajú vyvrtávacie materiály z nehrdzavejúcej ocele s keramickými nástrojmi, všeobecne sa na rezanie používa negatívny uhol čela v rozsahu od -5° do -12°. To pomáha spevniť čepeľ a plne využíva vysokú pevnosť v tlaku keramických nástrojov. Veľkosť uhla reliéfu priamo ovplyvňuje opotrebovanie nástroja a pevnosť čepele v rozsahu 5° až 12°. Zmeny hlavného uhla vychýlenia ovplyvňujú radiálne a axiálne rezné sily, ako aj šírku a hrúbku rezu. Pretože vibrácie môžu byť škodlivé pre keramické rezné nástroje, hlavný uhol vychýlenia by sa mal zvoliť na zníženie vibrácií, zvyčajne v rozsahu 30° až 75°.
Keď sa ako materiál nástroja použije CBN, geometrické parametre nástroja by mali zahŕňať uhol čela 0° až 10°, uhol reliéfu 12° až 20° a hlavný uhol vychýlenia 45° až 90°.
3) Pri brúsení povrchu hrablí je dôležité udržiavať nízku hodnotu drsnosti. Je to preto, že keď má nástroj malú hodnotu drsnosti, pomáha to znižovať prietokový odpor rezných triesok a predchádza problémom s priľnutím triesok na nástroj. Aby sa zabezpečila malá hodnota drsnosti, odporúča sa opatrne obrúsiť prednú a zadnú plochu nástroja. Pomôže to tiež zabrániť prilepeniu triesok na nôž.
4) Je dôležité udržiavať ostrie nástroja ostré, aby sa znížilo spevnenie. Okrem toho by množstvo posuvu a množstvo spätného rezu malo byť primerané, aby sa zabránilo rezaniu nástroja do vytvrdenej vrstvy, čo by mohlo negatívne ovplyvniť životnosť nástroja.
5) Pri práci s nehrdzavejúcou oceľou je dôležité venovať pozornosť procesu brúsenia lámača triesok. Tieto triesky sú známe svojimi silnými a húževnatými vlastnosťami, takže lámač triesok na povrchu čeľuste nástroja by mal byť riadne nabrúsený. To uľahčí lámanie, držanie a odstraňovanie triesok počas procesu rezania.
6) Pri rezaní nehrdzavejúcej ocele sa odporúča používať nízke otáčky a veľké množstvá posuvu. Pri vyvrtávaní keramickými nástrojmi je výber správneho množstva rezu rozhodujúci pre optimálny výkon. Pre kontinuálne rezanie by sa malo rezné množstvo zvoliť na základe vzťahu medzi trvanlivosťou opotrebenia a rezným množstvom. Pri prerušovanom rezaní by sa vhodné množstvo rezu malo určiť na základe vzoru zlomenia nástroja.
Pretože keramické nástroje majú vynikajúcu odolnosť voči teplu a opotrebeniu, vplyv množstva rezu na životnosť nástroja nie je taký významný ako pri nástrojoch z tvrdokovu. Vo všeobecnosti platí, že pri použití keramických nástrojov je rýchlosť posuvu najcitlivejším faktorom na zlomenie nástroja. Preto sa pri vyvrtávaní dielov z nehrdzavejúcej ocele snažte zvoliť vysokú reznú rýchlosť, veľké množstvo spätného rezu a relatívne malý predstih v závislosti od materiálu obrobku a v závislosti od výkonu obrábacieho stroja, tuhosti procesného systému a pevnosti čepele.
7) Pri práci s nehrdzavejúcou oceľou je dôležité zvoliť správnu reznú kvapalinu, aby sa zabezpečilo úspešné vyvrtávanie. Nehrdzavejúca oceľ je náchylná na lepenie a má slabý odvod tepla, takže zvolená rezná kvapalina musí mať dobrú odolnosť voči lepeniu a vlastnosti odvádzania tepla. Napríklad možno použiť reznú kvapalinu s vysokým obsahom chlóru.
Okrem toho sú k dispozícii vodné roztoky bez minerálnych olejov a dusičnanov, ktoré majú dobré chladiace, čistiace, antikorózne a mazacie účinky, ako napríklad syntetická rezná kvapalina H1L-2. Použitím vhodnej reznej kvapaliny je možné prekonať ťažkosti spojené so spracovaním nehrdzavejúcej ocele, čoho výsledkom je lepšia životnosť nástroja pri vŕtaní, vystružovaní a vyvrtávaní, znížené ostrenie a výmeny nástrojov, zlepšená efektivita výroby a kvalitnejšie spracovanie otvorov. To môže v konečnom dôsledku znížiť intenzitu práce a výrobné náklady a zároveň dosiahnuť uspokojivé výsledky.
V spoločnosti Anebon je našou myšlienkou uprednostňovať kvalitu a poctivosť, poskytovať úprimnú pomoc a snažiť sa o vzájomný zisk. Naším cieľom je neustále vytvárať vynikajúcesústružené kovové častia mikroCNC frézovanie dielov. Ceníme si váš dopyt a odpovieme vám čo najskôr.
Čas odoslania: 24. apríla 2024