Які очевидні переваги деталей з ЧПК, що використовують як сировину нержавіючу сталь, порівняно зі сталлю та алюмінієвими сплавами?
Нержавіюча сталь є чудовим вибором для різноманітних застосувань завдяки своїм унікальним властивостям. Він має високу стійкість до корозії, що робить його ідеальним для використання в суворих умовах, таких як морська, аерокосмічна та хімічна промисловість. На відміну від сталі та алюмінієвих сплавів, нержавіюча сталь не іржавіє та не піддається корозії, що збільшує довговічність та надійність деталей.
Нержавіюча сталь також неймовірно міцна і довговічна, порівнянна зі сталевими сплавами і навіть перевершує міцність алюмінієвих сплавів. Це робить його чудовим вибором для додатків, які вимагають міцності та цілісності конструкції, таких як автомобільна, аерокосмічна та будівельна промисловість.
Ще одна перевага нержавіючої сталі полягає в тому, що вона зберігає свої механічні властивості як при високих, так і при низьких температурах. Ця характеристика робить його придатним для застосувань, де стикаються з екстремальними коливаннями температури. Навпаки, алюмінієві сплави можуть мати знижену міцність при високих температурах, а сталь може бути чутливою до корозії при підвищених температурах.
Нержавіюча сталь також за своєю природою безпечна для гігієни та проста в очищенні. Це робить його ідеальним вибором для застосування в медичній, фармацевтичній та харчовій промисловості, де чистота є важливою. На відміну від сталі, нержавіюча сталь не вимагає додаткового покриття або обробки для збереження своїх гігієнічних властивостей.
Хоча нержавіюча сталь має багато переваг, не можна ігнорувати труднощі її обробки.
Труднощі обробки матеріалів з нержавіючої сталі в основному включають наступні аспекти:
1. Висока сила різання та висока температура різання
Цей матеріал має високу міцність і значну дотичну напругу, а також піддається значній пластичній деформації під час різання, що призводить до значного зусилля різання. Крім того, матеріал має погану теплопровідність, що призводить до підвищення температури різання. Висока температура часто концентрується у вузькій зоні біля ріжучої кромки інструменту, що призводить до прискореного зносу інструменту.
2. Суворе загартування
Аустенітну нержавіючу сталь і деякі високотемпературні леговані нержавіючі сталі мають аустенітну структуру. Ці матеріали мають більшу схильність до зміцнення під час різання, як правило, у кілька разів більше, ніж звичайна вуглецева сталь. В результаті ріжучий інструмент працює в зоні загартування, що скорочує термін служби інструменту.
3. Легко приклеюється до ножа
Як аустенітну, так і мартенситну нержавіючі сталі мають спільні характеристики утворення міцної стружки та створення високих температур різання під час обробки. Це може призвести до адгезії, зварювання та інших явищ прилипання, які можуть перешкоджати шорсткості поверхніоброблені деталі.
4. Прискорений знос інструменту
Згадані вище матеріали містять елементи з високою температурою плавлення, є дуже пластичними та створюють високі температури різання. Ці фактори призводять до прискореного зносу інструменту, що вимагає частого заточування та заміни інструменту. Це негативно впливає на ефективність виробництва та збільшує витрати на використання інструменту. Щоб боротися з цим, рекомендується зменшити швидкість ріжучої лінії та подачу. Крім того, найкраще використовувати інструменти, спеціально розроблені для обробки нержавіючої сталі або жароміцних сплавів, а також використовувати внутрішнє охолодження під час свердління та нарізання різьб.
Технологія обробки деталей з нержавіючої сталі
Завдяки наведеному вище аналізу труднощів обробки, технологія обробки та відповідний дизайн параметрів інструменту для нержавіючої сталі повинні суттєво відрізнятися від звичайних конструкційних сталевих матеріалів. Конкретна технологія обробки така:
1. Обробка свердління
При свердлінні матеріалів з нержавіючої сталі обробка отвору може бути складною через їх низьку теплопровідність і малий модуль пружності. Щоб подолати цю проблему, слід вибрати відповідні інструментальні матеріали, визначити розумні геометричні параметри інструменту та встановити величину різання інструменту. Для свердління цих типів матеріалів рекомендуються свердла, виготовлені з таких матеріалів, як W6Mo5Cr4V2Al і W2Mo9Cr4Co8.
Свердла з якісних матеріалів мають деякі недоліки. Вони відносно дорогі, їх важко придбати. При використанні широко використовуваного стандартного свердла для швидкорізальної сталі W18Cr4V є деякі недоліки. Наприклад, кут вершини занадто малий, утворена стружка занадто широка, щоб вчасно вивільнитися з отвору, а рідина для різання не може швидко охолодити свердло. Крім того, нержавіюча сталь, будучи поганим теплопровідником, викликає концентрацію температури різання на ріжучій кромці. Це може легко призвести до опіків і відколів двох бічних поверхонь і головного краю, що зменшить термін служби свердла.
1) Конструкція геометричних параметрів інструменту Під час свердління за допомогою W18Cr4V Під час використання звичайного свердла зі швидкорізальної сталі сила різання та температура в основному зосереджені на кінчику свердла. Щоб підвищити довговічність ріжучої частини свердла, ми можемо збільшити кут вершини приблизно до 135°~140°. Це також зменшить передній кут зовнішнього краю та звузить свердлільну стружку, щоб полегшити її видалення. Однак збільшення кута вершини зробить край долота свердла ширшим, що призведе до більшого опору різанню. Тому ми повинні відшліфувати різець свердла. Після шліфування кут скосу леза стамески має становити від 47° до 55°, а передній кут — 3°~5°. Під час шліфування кромки стамески необхідно закруглити кут між ріжучою кромкою та циліндричною поверхнею, щоб збільшити міцність кромки стамески.
Матеріали з нержавіючої сталі мають малий модуль пружності, що означає, що метал під шаром стружки має високе пружне відновлення та зміцнення під час обробки. Якщо кут зазору занадто малий, знос бокової поверхні свердла прискориться, температура різання підвищиться, а термін служби свердла скоротиться. Тому необхідно відповідним чином збільшити кут рельєфу. Однак, якщо рельєфний кут занадто великий, основна кромка свердла стане тоншою, і жорсткість головної кромки зменшиться. Кращим є рельєфний кут від 12° до 15°. Для того, щоб звузити стружку та полегшити видалення стружки, також необхідно відкрити канавки для стружки в шаховому порядку на двох бокових поверхнях свердла.
2) Вибираючи величину різання для свердління, вибір Коли справа доходить до різання, початковою точкою має бути зниження температури різання. Високошвидкісне різання призводить до підвищення температури різання, що, у свою чергу, посилює знос інструменту. Тому найважливішим аспектом різання є вибір відповідної швидкості різання. Зазвичай рекомендована швидкість різання становить 12-15 м/хв. Швидкість подачі, з іншого боку, мало впливає на термін служби інструменту. Однак, якщо швидкість подачі занадто низька, інструмент буде врізатися в загартований шар, що погіршить знос. Якщо швидкість подачі занадто висока, шорсткість поверхні також погіршиться. Враховуючи два вищезазначені фактори, рекомендована швидкість подачі становить від 0,32 до 0,50 мм/об.
3) Вибір рідини для різання: щоб знизити температуру різання під час свердління, емульсію можна використовувати як охолоджуюче середовище.
2. Обробка розгортанням
1) Під час розгортання матеріалів з нержавіючої сталі зазвичай використовуються твердосплавні розгортки. Конструкція та геометричні параметри розгортки відрізняються від звичайних розгорток. Щоб запобігти засміченню стружки під час розгортання та підвищити міцність зубів фрези, кількість зубів розгортки, як правило, залишається відносно низькою. Передній кут розгортки зазвичай становить від 8° до 12°, хоча в деяких конкретних випадках для досягнення високошвидкісного розгортання можна використовувати передній кут від 0° до 5°. Кут зазору зазвичай становить приблизно від 8° до 12°.
Основний кут нахилу вибирається залежно від отвору. Як правило, для наскрізного отвору кут становить від 15° до 30°, а для ненаскрізного отвору — 45°. Для викиду стружки вперед під час розгортання кут нахилу кромки можна збільшити приблизно на 10°–20°. Ширина леза повинна бути від 0,1 до 0,15 мм. Перевернута конусність розгортки повинна бути більшою, ніж у звичайних розгорток. Твердосплавні розгортки, як правило, мають конусність від 0,25 до 0,5 мм/100 мм, а розгортки зі швидкорізальної сталі – від 0,1 до 0,25 мм/100 мм.
Корекційна частина розгортки зазвичай становить від 65% до 80% довжини звичайних розгорток. Довжина циліндричної частини зазвичай становить від 40% до 50% довжини звичайних розгорток.
2) Під час розгортання важливо вибрати правильну величину подачі, яка має становити від 0,08 до 0,4 мм/об, і швидкість різання, яка має коливатися від 10 до 20 м/хв. Припуск на грубе розсвердлювання має бути від 0,2 до 0,3 мм, тоді як припуск на тонке розсвердлення має бути від 0,1 до 0,2 мм. Для чорнового розгортання рекомендується використовувати твердосплавні інструменти, а для тонкого – інструменти зі швидкорізальної сталі.
3) При виборі ріжучої рідини для розгортання матеріалів з нержавіючої сталі в якості охолоджувального середовища можна використовувати мастило системи повних втрат або дисульфід молібдену.
3. Розточувальна обробка
1) Вибираючи інструментальний матеріал для обробки деталей з нержавіючої сталі, важливо враховувати високу силу різання та температуру. Рекомендуються карбіди з високою міцністю та хорошою теплопровідністю, такі як карбід YW або YG. Для обробки також можна використовувати твердосплавні пластини YT14 і YT15. Інструменти для керамічних матеріалів можна використовувати для пакетної обробки. Однак важливо зазначити, що ці матеріали характеризуються високою в’язкістю та серйозним нагартом, що спричинить вібрацію інструменту та мікроскопічну вібрацію на лезі. Тому при виборі керамічних інструментів для різання цих матеріалів слід враховувати мікроскопічну в'язкість. Наразі матеріал α/βSialon є кращим вибором через його чудову стійкість до високотемпературної деформації та дифузійного зношування. Він успішно використовується при різанні сплавів на основі нікелю, а термін служби значно перевищує термін служби кераміки на основі Al2O3. Кераміка, армована нитками SiC, також є ефективним інструментальним матеріалом для різання нержавіючої сталі або сплавів на основі нікелю.
Леза CBN (кубічний нітрид бору) рекомендуються для обробки загартованих деталей із цих матеріалів. CBN поступається лише алмазу за твердістю, рівень твердості якого може досягати 7000~8000HV. Має високу зносостійкість і витримує високі температури різання до 1200°C. Крім того, він хімічно інертний і не має хімічної взаємодії з металами групи заліза при 1200-1300 °C, що робить його ідеальним для обробки матеріалів з нержавіючої сталі. Термін служби його інструменту може бути в десятки разів довший, ніж у твердосплавних або керамічних інструментів.
2) Розробка геометричних параметрів інструменту має вирішальне значення для досягнення ефективної продуктивності різання. Твердосплавним інструментам потрібен більший передній кут, щоб забезпечити плавний процес різання та подовжити термін служби інструменту. Передній кут має бути приблизно від 10° до 20° для чорнової обробки, від 15° до 20° для напівчистової обробки та від 20° до 30° для чистової обробки. Основний кут відхилення слід вибирати на основі жорсткості технологічної системи, з діапазоном від 30° до 45° для доброї жорсткості та від 60° до 75° для поганої жорсткості. Коли відношення довжини до діаметра заготовки перевищує десять разів, основний кут відхилення може становити 90°.
Коли використовуються розточувальні матеріали з нержавіючої сталі з керамічними інструментами, для різання зазвичай використовується від’ємний передній кут у межах від -5° до -12°. Це допомагає зміцнити лезо та повністю використовувати переваги високої міцності на стиск керамічних інструментів. Розмір рельєфного кута безпосередньо впливає на знос інструменту та міцність леза в діапазоні від 5° до 12°. Зміна головного кута відхилення впливає на радіальні та осьові сили різання, а також на ширину та товщину різання. Оскільки вібрація може бути шкідливою для керамічних ріжучих інструментів, основний кут відхилення слід вибирати для зменшення вібрації, як правило, в діапазоні від 30° до 75°.
Якщо CBN використовується як матеріал інструменту, геометричні параметри інструменту повинні включати передній кут від 0° до 10°, рельєфний кут від 12° до 20° та основний кут відхилення від 45° до 90°.
3) Під час заточування передньої поверхні важливо підтримувати невелике значення шорсткості. Це пояснюється тим, що коли інструмент має невелике значення шорсткості, це допомагає зменшити опір потоку різальної стружки та уникнути проблеми прилипання стружки до інструменту. Для забезпечення невеликого значення шорсткості рекомендується ретельно відшліфувати передню і задню поверхні інструменту. Це також допоможе уникнути прилипання стружки до ножа.
4) Важливо тримати ріжучу кромку інструменту гострою, щоб зменшити загартовування. Крім того, кількість подачі та кількість зворотного різання мають бути розумними, щоб уникнути врізання інструменту в загартований шар, що може негативно вплинути на термін служби інструменту.
5) При роботі з нержавіючої сталлю важливо звернути увагу на процес шліфування стружколома. Ця стружка відома своїми міцними та міцними характеристиками, тому стружколом на передній поверхні інструменту має бути належним чином відшліфований. Це полегшить розламування, утримання та видалення стружки під час різання.
6) Під час різання нержавіючої сталі рекомендується використовувати низьку швидкість і велику кількість подачі. Для свердління керамічними інструментами вибір правильної кількості різання має вирішальне значення для оптимальної продуктивності. Для безперервного різання кількість різання слід вибирати на основі співвідношення між довговічністю до зносу та кількістю різання. Для періодичного різання відповідну кількість різання слід визначати на основі схеми поломки інструменту.
Оскільки керамічні інструменти мають відмінну термостійкість і зносостійкість, вплив кількості різання на термін служби інструменту не такий значний, як у твердосплавних інструментів. Загалом, при використанні керамічних інструментів швидкість подачі є найбільш чутливим фактором для поломки інструменту. Тому, розточуючи деталі з нержавіючої сталі, намагайтеся вибрати високу швидкість різання, велику величину зворотного різання та відносно невелике просування залежно від матеріалу заготовки та потужності верстата, жорсткості технологічної системи та міцності леза.
7) Під час роботи з нержавіючої сталлю важливо вибрати правильну рідину для різання, щоб забезпечити успішне розточування. Нержавіюча сталь схильна до склеювання та має погане розсіювання тепла, тому обрана рідина для різання повинна мати гарну стійкість до склеювання та властивості розсіювання тепла. Наприклад, можна використовувати СОЖ з високим вмістом хлору.
Крім того, доступні водні розчини, що не містять мінеральних масел і нітратів, які добре охолоджують, очищають, захищають від іржі та змащують, наприклад, синтетична рідина H1L-2. Використовуючи відповідну ріжучу рідину, можна подолати труднощі, пов’язані з обробкою нержавіючої сталі, що призведе до покращеного терміну служби інструменту під час свердління, розгортання та розточування, зменшення заточування та заміни інструменту, підвищення ефективності виробництва та вищої якості обробки отворів. Зрештою, це може зменшити трудомісткість і виробничі витрати при досягненні задовільних результатів.
Наша ідея в Anebon полягає в тому, щоб надавати пріоритет якості та чесності, надавати щиру допомогу та прагнути до взаємної вигоди. Ми прагнемо постійно створювати відміннеточені металеві деталіі мікроЧПУ фрезерування деталей. Ми цінуємо ваш запит і відповімо на нього якомога швидше.
Час публікації: 24 квітня 2024 р