Каковы очевидные преимущества деталей с ЧПУ из нержавеющей стали в качестве сырья по сравнению со сталью и алюминиевыми сплавами?
Нержавеющая сталь является отличным выбором для различных применений благодаря своим уникальным свойствам.Он обладает высокой устойчивостью к коррозии, что делает его идеальным для использования в суровых условиях, таких как морская, аэрокосмическая и химическая промышленность.В отличие от стали и алюминиевых сплавов, нержавеющая сталь не ржавеет и не подвергается коррозии, что увеличивает срок службы и надежность деталей.
Нержавеющая сталь также невероятно прочна и долговечна, сравнима по прочности со стальными сплавами и даже превосходит по прочности алюминиевые сплавы.Это делает его отличным вариантом для применений, требующих надежности и структурной целостности, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и строительство.
Еще одним преимуществом нержавеющей стали является то, что она сохраняет свои механические свойства как при высоких, так и при низких температурах.Эта характеристика делает его подходящим для применений, где встречаются экстремальные перепады температур.Напротив, алюминиевые сплавы могут испытывать снижение прочности при высоких температурах, а сталь может быть подвержена коррозии при повышенных температурах.
Нержавеющая сталь также по своей сути гигиенична и ее легко чистить.Это делает его идеальным выбором для применения в медицинской, фармацевтической и пищевой промышленности, где чистота имеет важное значение.В отличие от стали, нержавеющая сталь не требует дополнительных покрытий или обработки для сохранения ее гигиенических свойств.
Хотя нержавеющая сталь имеет множество преимуществ, нельзя игнорировать трудности ее обработки.
Трудности обработки нержавеющих материалов в основном заключаются в следующих аспектах:
1. Высокая сила резания и высокая температура резания.
Этот материал обладает высокой прочностью и значительными касательными напряжениями, при резании претерпевает значительную пластическую деформацию, что приводит к возникновению значительной силы резания.Кроме того, материал имеет плохую теплопроводность, что приводит к повышению температуры резания.Высокая температура часто концентрируется в узкой области возле режущей кромки инструмента, что приводит к ускоренному износу инструмента.
2. Тяжелая наклепанная работа.
Аустенитная нержавеющая сталь и некоторые жаропрочные легированные нержавеющие стали имеют аустенитную структуру.Эти материалы имеют более высокую склонность к упрочнению во время резки, обычно в несколько раз больше, чем обычная углеродистая сталь.В результате режущий инструмент работает в наклепанной зоне, что сокращает срок службы инструмента.
3. Легко приклеивается к ножу.
Как аустенитная нержавеющая сталь, так и мартенситная нержавеющая сталь обладают общими характеристиками образования прочной стружки и высоких температур резания во время обработки.Это может привести к адгезии, сварке и другим явлениям прилипания, которые могут повлиять на шероховатость поверхности.обработанные детали.
4. Ускоренный износ инструмента.
Упомянутые выше материалы содержат тугоплавкие элементы, обладают высокой пластичностью и создают высокие температуры резания.Эти факторы приводят к ускоренному износу инструмента, что требует частой заточки и замены инструмента.Это отрицательно влияет на эффективность производства и увеличивает затраты на использование инструмента.Для борьбы с этим рекомендуется уменьшить скорость линии резки и подачу.Кроме того, лучше всего использовать инструменты, специально предназначенные для обработки нержавеющей стали или жаропрочных сплавов, а также использовать внутреннее охлаждение при сверлении и нарезании резьбы.
Технология обработки деталей из нержавеющей стали
Благодаря приведенному выше анализу трудностей обработки технология обработки и соответствующий расчет параметров инструмента из нержавеющей стали должны сильно отличаться от обычных материалов из конструкционной стали.Конкретная технология обработки следующая:
1. Обработка сверления
При сверлении материалов из нержавеющей стали обработка отверстий может быть затруднена из-за их плохой теплопроводности и малого модуля упругости.Чтобы решить эту проблему, необходимо выбрать соответствующие материалы инструмента, определить разумные геометрические параметры инструмента и установить величину резания инструмента.Для сверления этих типов материалов рекомендуются сверла из таких материалов, как W6Mo5Cr4V2Al и W2Mo9Cr4Co8.
Сверла, изготовленные из качественных материалов, имеют некоторые недостатки.Они относительно дороги и их сложно купить.При использовании широко используемого стандартного сверла из быстрорежущей стали W18Cr4V возникают некоторые недостатки.Например, угол при вершине слишком мал, образующаяся стружка слишком широка, чтобы ее можно было вовремя удалить из отверстия, а смазочно-охлаждающая жидкость не может быстро охладить сверло.Кроме того, нержавеющая сталь, будучи плохим проводником тепла, приводит к концентрации температуры резания на режущей кромке.Это может легко привести к ожогам и сколам обеих боковых поверхностей и основной кромки, сокращая срок службы сверла.
1) Расчет геометрических параметров инструмента. При сверлении сверлом W18Cr4V. При использовании обычного сверла из быстрорежущей стали сила резания и температура в основном концентрируются на кончике сверла.Чтобы повысить долговечность режущей части сверла, мы можем увеличить угол при вершине примерно до 135–140°.Это также уменьшит передний угол внешней кромки и сузит количество стружки, что облегчит ее удаление.Однако увеличение угла при вершине сделает режущую кромку сверла шире, что приведет к более высокому сопротивлению резанию.Поэтому нам необходимо заточить долотообразную кромку сверла.После шлифования угол скоса кромки долота должен составлять от 47° до 55°, а передний угол - 3°~5°.При шлифовании кромки долота следует скруглить угол между режущей кромкой и цилиндрической поверхностью, чтобы повысить прочность кромки долота.
Материалы из нержавеющей стали имеют небольшой модуль упругости, а это означает, что металл под слоем стружки имеет большое упругое восстановление и деформационное упрочнение во время обработки.Если угол зазора слишком мал, износ боковой поверхности сверла будет ускорен, температура резания повысится, а срок службы сверла уменьшится.Поэтому необходимо соответствующим образом увеличить задний угол.Однако если задний угол слишком велик, основная кромка сверла станет тонкой, а жесткость основной кромки снизится.Обычно предпочтительным является задний угол от 12° до 15°.Чтобы сузить стружку и облегчить удаление стружки, необходимо также сделать расположенные в шахматном порядке канавки для стружки на двух боковых поверхностях сверла.
2) При выборе величины резания для сверления выбор Когда дело доходит до резки, отправной точкой должно быть снижение температуры резания.Высокоскоростная резка приводит к повышению температуры резания, что, в свою очередь, увеличивает износ инструмента.Поэтому наиболее важным аспектом резки является выбор подходящей скорости резки.Обычно рекомендуемая скорость резки составляет 12–15 м/мин.С другой стороны, скорость подачи мало влияет на срок службы инструмента.Однако если скорость подачи слишком мала, инструмент врежется в закаленный слой, что ухудшит износ.Если скорость подачи слишком высока, шероховатость поверхности также ухудшится.Учитывая два вышеуказанных фактора, рекомендуемая скорость подачи составляет от 0,32 до 0,50 мм/об.
3) Выбор СОЖ: Чтобы снизить температуру резания во время сверления, в качестве охлаждающей среды можно использовать эмульсию.
2. Обработка развертывания
1) При развертывании материалов из нержавеющей стали обычно используются твердосплавные развертки.Конструкция и геометрические параметры развертки отличаются от обычных разверток.Чтобы предотвратить засорение стружки во время развертывания и повысить прочность зубьев фрезы, количество зубьев развертки обычно остается относительно небольшим.Передний угол развертки обычно составляет от 8° до 12°, хотя в некоторых конкретных случаях для достижения высокоскоростного развертывания можно использовать передний угол от 0° до 5°.Угол зазора обычно составляет от 8° до 12°.
Главный угол склонения выбирается в зависимости от отверстия.Обычно для сквозного отверстия угол составляет от 15° до 30°, а для несквозного отверстия - 45°.Для отвода стружки вперед при развертывании угол наклона кромки можно увеличить примерно на 10–20°.Ширина лезвия должна составлять от 0,1 до 0,15 мм.Перевернутая конусность развертки должна быть больше, чем у обычных разверток.Твердосплавные развертки обычно имеют конусность от 0,25 до 0,5 мм/100 мм, тогда как развертки из быстрорежущей стали имеют конусность от 0,1 до 0,25 мм/100 мм.
Корректирующая часть развертки обычно составляет от 65% до 80% длины обычных разверток.Длина цилиндрической части обычно составляет от 40% до 50% длины обычных разверток.
2) При развертывании важно выбрать правильную величину подачи, которая должна составлять от 0,08 до 0,4 мм/об, и скорость резания, которая должна находиться в диапазоне от 10 до 20 м/мин.Припуск на черновое развертывание должен составлять от 0,2 до 0,3 мм, а припуск на тонкое развертывание — от 0,1 до 0,2 мм.Рекомендуется использовать твердосплавные инструменты для чернового развертывания и инструменты из быстрорежущей стали для тонкого развертывания.
3) При выборе смазочно-охлаждающей жидкости для рассверливания материалов из нержавеющей стали в качестве охлаждающей среды можно использовать масло системы полной потери или дисульфид молибдена.
3. Скучная обработка
1) При выборе инструментального материала для обработки деталей из нержавеющей стали важно учитывать высокую силу резания и температуру.Рекомендуется использовать карбиды с высокой прочностью и хорошей теплопроводностью, такие как карбид YW или YG.Для чистовой обработки также можно использовать твердосплавные пластины YT14 и YT15.Инструменты из керамического материала можно использовать для пакетной обработки.Однако важно отметить, что эти материалы характеризуются высокой прочностью и сильным наклепом, что вызывает вибрацию инструмента и может привести к микроскопическим вибрациям лезвия.Поэтому при выборе керамических инструментов для резки этих материалов следует учитывать микроскопическую вязкость.В настоящее время материал α/βSialon является лучшим выбором из-за его превосходной устойчивости к высокотемпературной деформации и диффузионному износу.Он успешно применяется при резке сплавов на основе никеля, а срок его службы значительно превосходит керамику на основе Al2O3.Керамика, армированная карбидом кремния, также является эффективным инструментальным материалом для резки нержавеющей стали или сплавов на основе никеля.
Лезвия из CBN (кубического нитрида бора) рекомендуются для обработки закаленных деталей из этих материалов.CBN уступает только алмазу по твердости, его уровень твердости может достигать 7000–8000HV.Обладает высокой износостойкостью и выдерживает высокие температуры резания до 1200°C.Кроме того, он химически инертен и не вступает в химическое взаимодействие с металлами группы железа при температуре от 1200 до 1300°C, что делает его идеальным для обработки материалов из нержавеющей стали.Срок службы его инструмента может быть в десятки раз дольше, чем у твердосплавных или керамических инструментов.
2) Выбор геометрических параметров инструмента имеет решающее значение для достижения эффективной производительности резания.Твердосплавным инструментам требуется больший передний угол, чтобы обеспечить плавный процесс резания и более длительный срок службы инструмента.Передний угол должен составлять от 10° до 20° для черновой обработки, от 15° до 20° для получистовой обработки и от 20° до 30° для чистовой обработки.Главный угол отклонения следует выбирать в зависимости от жесткости технологической системы: от 30° до 45° для хорошей жесткости и от 60° до 75° для плохой жесткости.Когда отношение длины к диаметру заготовки превышает десять раз, основной угол отклонения может составлять 90°.
При растачивании нержавеющей стали керамическими инструментами для резки обычно используется отрицательный передний угол в диапазоне от -5° до -12°.Это помогает укрепить лезвие и в полной мере использовать преимущества высокой прочности на сжатие керамических инструментов.Размер заднего угла напрямую влияет на износ инструмента и прочность лезвия в диапазоне от 5° до 12°.Изменение главного угла отклонения влияет на радиальные и осевые силы резания, а также на ширину и толщину резания.Поскольку вибрация может нанести вред керамическим режущим инструментам, основной угол отклонения следует выбирать так, чтобы уменьшить вибрацию, обычно в диапазоне от 30° до 75°.
Когда в качестве инструментального материала используется CBN, геометрические параметры инструмента должны включать передний угол от 0° до 10°, задний угол от 12° до 20° и главный угол отклонения от 45° до 90°.
3) При заточке передней поверхности важно поддерживать небольшую величину шероховатости.Это связано с тем, что, когда инструмент имеет небольшое значение шероховатости, это помогает снизить сопротивление потоку режущей стружки и позволяет избежать проблемы прилипания стружки к инструменту.Для обеспечения небольшого значения шероховатости рекомендуется тщательно шлифовать переднюю и заднюю поверхности инструмента.Это также поможет избежать прилипания стружки к ножу.
4) Важно сохранять режущую кромку инструмента острой, чтобы уменьшить наклеп.Кроме того, величина подачи и величина обратного резания должны быть разумными, чтобы инструмент не врезался в закаленный слой, что может отрицательно повлиять на срок службы инструмента.
5) Важно обратить внимание на процесс шлифовки стружколома при работе с нержавеющей сталью.Эта стружка известна своей прочностью и жесткостью, поэтому стружколом на передней поверхности инструмента должен быть тщательно отшлифован.Это облегчит разламывание, удержание и удаление стружки в процессе резки.
6) При резке нержавеющей стали рекомендуется использовать низкую скорость и большую подачу.При растачивании керамическими инструментами выбор правильной величины резания имеет решающее значение для оптимальной производительности.Для непрерывного резания объем резания следует выбирать исходя из соотношения между износостойкостью и объемом резания.При прерывистом резании соответствующую величину резания следует определять на основе характера поломки инструмента.
Поскольку керамические инструменты обладают превосходной термостойкостью и износостойкостью, влияние количества резания на срок службы инструмента не так значительно, как у твердосплавных инструментов.В целом, при использовании керамических инструментов скорость подачи является наиболее чувствительным фактором поломки инструмента.Поэтому при растачивании деталей из нержавеющей стали старайтесь выбирать высокую скорость резания, большую величину обратного резания и относительно небольшое продвижение в зависимости от материала заготовки и мощности станка, жесткости технологической системы и прочности лезвия.
7) При работе с нержавеющей сталью важно правильно подобрать смазочно-охлаждающую жидкость, чтобы обеспечить успешное растачивание.Нержавеющая сталь склонна к склеиванию и плохо рассеивает тепло, поэтому выбранная смазочно-охлаждающая жидкость должна иметь хорошее сопротивление склеиванию и свойства рассеивания тепла.Например, можно использовать смазочно-охлаждающую жидкость с высоким содержанием хлора.
Кроме того, доступны водные растворы, не содержащие нитратов и минеральных масел, которые обладают хорошим охлаждающим, очищающим, антикоррозийным и смазочным действием, например синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость H1L-2.Используя соответствующую смазочно-охлаждающую жидкость, можно преодолеть трудности, связанные с обработкой нержавеющей стали, что приводит к увеличению срока службы инструмента при сверлении, развертывании и растачивании, уменьшению заточки и замены инструмента, повышению эффективности производства и более высокому качеству обработки отверстий.В конечном итоге это может снизить трудоемкость и производственные затраты при достижении удовлетворительных результатов.
В Anebon наша идея — отдавать приоритет качеству и честности, оказывать искреннюю помощь и стремиться к взаимной выгоде.Мы стремимся постоянно создавать превосходныеточеные металлические деталии микрофрезерные детали с ЧПУ.Мы ценим ваш запрос и ответим вам как можно скорее.
Время публикации: 24 апреля 2024 г.