Інструментальні сталі, відомі своєю високою твердістю, зносостійкістю та здатністю зберігати ріжучі кромки при підвищених температурах, становлять унікальні проблеми та вимоги в обробці з ЧПУ. Цей посібник містить вичерпний огляд найважливіших технічних міркувань для успішної обробки цих матеріалів, призначений для професійних спеціалістів із закупівель і практиків галузі.
1. Класифікація та вибір матеріалів
Розуміння конкретного сорту інструментальної сталі має першочергове значення. Основні категорії включають:
- Інструментальні-сталі для холодної роботи (наприклад, AISI D2, A2, O1): характеризуються високим вмістом вуглецю та хрому для чудової зносостійкості. Часто поставляється в відпаленому стані (зазвичай ~200-250 HB) для механічної обробки.
- Гаряча{0}}інструментальна сталь (наприклад, AISI H13, H11): містить легуючі елементи, як-от хром, молібден і ванадій, для стійкості до термічної втоми. Механічна обробка зазвичай виконується в відпаленому стані.
- Швидкорізальні-сталі (HSS, наприклад, M2, M42): містять значну кількість вольфраму, молібдену, кобальту та ванадію для-червоної твердості. Вони, як відомо, абразивні, і їх складно обробляти.
- Завжди перевіряйте точну специфікацію матеріалу (наприклад, DIN, AISI, JIS) і стан його постачання (відпалений, попередньо -загартований) перед плануванням робіт.
2. Перед-застереження щодо обробки
- Підготовка заготовки: переконайтеся, що вихідний матеріал-знято напруги та належним чином відпалений для досягнення рівномірної оброблюваності. Перевірте розміри та припуски.
- Стратегія траєкторії інструменту: Використовуйте фрезерування підйому (фрезерування вниз), коли це можливо, щоб мінімізувати робоче зміцнення та збільшити термін служби інструменту. Слід контролювати роботу інструменту, щоб уникнути надмірного виділення тепла.
- Жорсткість: максимальна жорсткість системи. Використовуйте короткі міцні тримачі інструментів (наприклад, гідравлічні патрони, термоусадочні тримачі) і переконайтеся, що деталь надійно закріплена, щоб погасити вібрацію.
3. Вибір різального інструменту
Вибір інструменту має вирішальне значення для економічної життєздатності та цілісності поверхні.
- Tool Material: For annealed tool steels, premium coated carbide grades (e.g., PVD TiAlN, AlTiN) are standard. For hardened steels ( >45 HRC), для обробки рекомендуються вставки з кубічного нітриду бору (CBN) або тверді інструменти з CBN. Полікристалічний алмаз (PCD) підходить для кольорових металів, але не для сталі.
- Геометрія інструменту. Використовуйте гостру, позитивну-геометрію переднього краю, щоб зменшити силу різання та нагрівання. Інструменти повинні мати поліровані канавки для полегшення евакуації стружки.
- Стан інструменту: завжди використовуйте гострі, незношені інструменти. Тупі інструменти виділяють надмірне тепло, що призводить до затвердіння та прискореного зношування.
4. Оптимізація параметрів різання
Параметри повинні збалансувати швидкість зняття металу з довговічністю інструменту та якістю деталей.
- Швидкість різання (Vc): консервативні швидкості є важливими. Для відпалених інструментальних сталей з твердосплавними інструментами Vc зазвичай коливається від 60-150 м/хв залежно від марки та експлуатації. Швидкість має бути різко знижена для попередньо загартованих марок або марок HSS.
- Швидкість подачі (fz): Підтримуйте адекватне навантаження стружки, щоб запобігти натиранню та накопиченню тепла. Типова подача на зуб коливається від 0,05-0,20 мм/зуб для середніх і чорнових операцій. Оздоблення вимагає більш легких кормів.
- Глибина різання (ap): Використовуйте радіальну глибину різання, меншу за діаметр інструменту (наприклад, 30-70% від Dc для фрезерування) і регулюйте осьову глибину для керування навантаженням. Кілька легких проходів часто є кращими, ніж один важкий розріз.
- Застосування охолоджувальної рідини: для розсіювання тепла, запобігання гартування заготовки та промивання стружки обов’язкова -велика кількість охолоджувальної рідини (бажано емульсії) під високим тиском. Подача охолоджуючої рідини через-інструмент дуже ефективна. Для деяких фінішних операцій з CBN може застосовуватися суха механічна обробка або мінімальна кількість мастила (MQL).
5. Специфічні операції обробки
- Фрезерування: Використовуйте стратегії трохоїдального або відривного фрезерування для кишень, щоб підтримувати постійне зачеплення інструменту та розподіл тепла.
- Токарна обробка: використовуйте жорсткі налаштування, пластини з негативним-нахилом для чорнової обробки та позитивний-наклон для чистової обробки. Забезпечте належну геометрію стружколома для контролю тягучої стружки.
- Свердління та нарізання різьб: використовуйте твердосплавні свердла з внутрішнім охолоджувачем. Для нарізання різьблення зменшіть швидкість, розгляньте можливість фрезерування різьби для підвищення точності та довговічності інструменту в глухих отворах і використовуйте високо-рідини для нарізання різьби.
6. Після-механічна обробка та гарантія якості
- Зняття напруги: для складних деталей або тих, що потребують високої стабільності розмірів, перед фінішною обробкою рекомендується -відпал для зняття напруги після грубої механічної обробки.
- Зняття задирок: інструментальна сталь-легко загартовується; обережно використовуйте механічні або термічні методи видалення задирок, щоб уникнути пошкодження країв.
- Перевірка: Використовуйте точне метрологічне обладнання (КІМ, оптичні компаратори, профілометри поверхні). Перевірте критичні розміри, геометричні допуски (відповідно до ASME Y14.5 або ISO 1101) і обробку поверхні (Ra, Rz). Для виявлення тріщин може бути визначено випробування на проникнення барвників (PT) або випробування магнітними порошками (MT).
УспішнийЧПУ обробка інструментальних сталейвимагає методичного підходу, зосередженого на розумінні матеріалу, жорстких налаштуваннях, оптимізованому інструменті та дисциплінованому контролі процесу. Дотримання перевірених параметрів і передового досвіду забезпечує виробництво-компонентів високої цілісності, максимізує термін служби інструменту та досягає загальної-економічної ефективності. Наполегливо рекомендується проводити постійні консультації з постачальниками матеріалів і ріжучих інструментів для-спеціальних порад.