Как выбрать инструмент для обработки закалённой стали?
Закаленная сталь – это металл с мартенситной структурой и твёрдостью выше HRC50 после закалки. Он занимает большую долю в труднорежущихся материалах. Шлифование – традиционный метод обработки закалённой стали. Однако токарная обработка, фрезерование, растачивание, сверление и развёртывание часто используются для повышения эффективности обработки.
Характеристики закаленной стали
Характеристики резания закаленной стали следующие:
✅ (1) Основными режущими характеристиками закаленной стали являются высокая твердость, высокая прочность и почти полное отсутствие пластичности.
✅ (2) Большая сила резания и высокая температура резания.
✅ (3) Закаленная сталь имеет высокую твёрдость и хрупкость. Во время резки нелегко получить стружку, а на обработанной поверхности можно получить низкую шероховатость.
✅ (4) Режущая кромка легко ломается и изнашивается.
✅ (5) Низкая теплопроводность
Как выбрать инструментальный материал для обработки закалённой стали?
Важным условием является разумный выбор материалов режущего инструмента для обработки закалённой стали. По режущим характеристикам закалённой стали инструментальные материалы должны не только обладать высокой твёрдостью, износостойкостью и жаропрочностью, но также обладать определённой прочностью и теплопроводностью.
(1) Цементированный карбид: При выборе цементированного карбида следует отдавать предпочтение материалу, содержащему соответствующее количество ультрамелких частиц TAC или NBC. Добавление частиц TAC и NBC в цементированный карбид WC Co может улучшить размер зерна цементированного карбида и повысить его износостойкость. TAC также может снизить коэффициент трения цементированного карбида, снизить температуру резания и повысить устойчивость инструмента к горячему растрескиванию и термопластической деформации. При этом по сравнению с обычным твёрдым сплавом зерно WC может быть измельчено до 0,5-1 мкм. Твёрдость увеличилась на 1,5-2 часа, прочность на изгиб увеличилась на 600-800МПа, повысилась высокотемпературная твёрдость.
Марки цементированного карбида, обычно используемые для резки закалённой стали: ym051, ym052, yn05, yn10 и т. д.
(2) Керамические режущие инструменты: добавление тика и других металлических элементов в оксид алюминия, применение процесса горячего прессования, улучшение компактности керамики, улучшение характеристик керамики на основе глинозёма, повышение твёрдости керамики до hra95,5, прочность на изгиб может достигать 800-1200 МПа, а термостойкость может достигать 1200-1300. Адгезионный и диффузионный износ можно уменьшить в процессе эксплуатации. Керамические фрезы подходят для точения, фрезерования, растачивания и строгания закалённой стали.
(3) Инструмент из кубического нитрида бора: твёрдость hv8000-9000, прочность композита на изгиб 900-1300 МПа, высокая теплопроводность и термостойкость 1400 -1500, что является самым высоким показателем среди инструментальных материалов. Он подходит для чистового и полутонового точения закалённой стали.
Подводя итог, можно сказать, что лучшим инструментальным материалом для резки закалённой стали является лезвие из кубического нитрида бора, за ним следуют керамические инструменты и, наконец, новые марки инструментов из цементированного карбида.
Как выбрать параметры резания при обработке закалённой стали?
Параметры резания закалённой стали в основном выбираются в зависимости от физико-механических свойств инструментальных материалов и заготовки, формы заготовки, жесткости технологической системы и припуска на обработку. При выборе трёх элементов параметров резания первое, что следует учитывать, — это выбрать разумную скорость резания, второе — глубину резания и второе — скорость подачи.
(1) Скорость резания VC: согласно предыдущему опыту, скорость резания закалённой стали различными инструментальными материалами составляет:
Твердосплавная фреза vc=30~75м/мин; Керамический инструмент vc=60~120м/мин; Фреза из кубического нитрида бора vc=80~250м/мин. При прерывистой резке и слишком высокой твёрдости материала заготовки следует уменьшить скорость резания, которая обычно составляет более 1/2 минимальной скорости резания.
(2) Глубина резания AP: обычно выбирается в зависимости от припуска на обработку и жёсткости технологической системы. Обычно ap=0,1~3 мм.
(3) Скорость подачи fr: обычно 0,05-0,5 мм/об. Когда материал заготовки имеет высокую твёрдость или режется прерывисто, чтобы уменьшить силу резания агрегата, следует уменьшить скорость подачи, чтобы предотвратить разрушение лезвия.
Характеристики закаленной стали
Характеристики резания закаленной стали следующие:
✅ (1) Основными режущими характеристиками закаленной стали являются высокая твердость, высокая прочность и почти полное отсутствие пластичности.
✅ (2) Большая сила резания и высокая температура резания.
✅ (3) Закаленная сталь имеет высокую твёрдость и хрупкость. Во время резки нелегко получить стружку, а на обработанной поверхности можно получить низкую шероховатость.
✅ (4) Режущая кромка легко ломается и изнашивается.
✅ (5) Низкая теплопроводность
Как выбрать инструментальный материал для обработки закалённой стали?
Важным условием является разумный выбор материалов режущего инструмента для обработки закалённой стали. По режущим характеристикам закалённой стали инструментальные материалы должны не только обладать высокой твёрдостью, износостойкостью и жаропрочностью, но также обладать определённой прочностью и теплопроводностью.
(1) Цементированный карбид: При выборе цементированного карбида следует отдавать предпочтение материалу, содержащему соответствующее количество ультрамелких частиц TAC или NBC. Добавление частиц TAC и NBC в цементированный карбид WC Co может улучшить размер зерна цементированного карбида и повысить его износостойкость. TAC также может снизить коэффициент трения цементированного карбида, снизить температуру резания и повысить устойчивость инструмента к горячему растрескиванию и термопластической деформации. При этом по сравнению с обычным твёрдым сплавом зерно WC может быть измельчено до 0,5-1 мкм. Твёрдость увеличилась на 1,5-2 часа, прочность на изгиб увеличилась на 600-800МПа, повысилась высокотемпературная твёрдость.
Марки цементированного карбида, обычно используемые для резки закалённой стали: ym051, ym052, yn05, yn10 и т. д.
(2) Керамические режущие инструменты: добавление тика и других металлических элементов в оксид алюминия, применение процесса горячего прессования, улучшение компактности керамики, улучшение характеристик керамики на основе глинозёма, повышение твёрдости керамики до hra95,5, прочность на изгиб может достигать 800-1200 МПа, а термостойкость может достигать 1200-1300. Адгезионный и диффузионный износ можно уменьшить в процессе эксплуатации. Керамические фрезы подходят для точения, фрезерования, растачивания и строгания закалённой стали.
(3) Инструмент из кубического нитрида бора: твёрдость hv8000-9000, прочность композита на изгиб 900-1300 МПа, высокая теплопроводность и термостойкость 1400 -1500, что является самым высоким показателем среди инструментальных материалов. Он подходит для чистового и полутонового точения закалённой стали.
Подводя итог, можно сказать, что лучшим инструментальным материалом для резки закалённой стали является лезвие из кубического нитрида бора, за ним следуют керамические инструменты и, наконец, новые марки инструментов из цементированного карбида.
Как выбрать параметры резания при обработке закалённой стали?
Параметры резания закалённой стали в основном выбираются в зависимости от физико-механических свойств инструментальных материалов и заготовки, формы заготовки, жесткости технологической системы и припуска на обработку. При выборе трёх элементов параметров резания первое, что следует учитывать, — это выбрать разумную скорость резания, второе — глубину резания и второе — скорость подачи.
(1) Скорость резания VC: согласно предыдущему опыту, скорость резания закалённой стали различными инструментальными материалами составляет:
Твердосплавная фреза vc=30~75м/мин; Керамический инструмент vc=60~120м/мин; Фреза из кубического нитрида бора vc=80~250м/мин. При прерывистой резке и слишком высокой твёрдости материала заготовки следует уменьшить скорость резания, которая обычно составляет более 1/2 минимальной скорости резания.
(2) Глубина резания AP: обычно выбирается в зависимости от припуска на обработку и жёсткости технологической системы. Обычно ap=0,1~3 мм.
(3) Скорость подачи fr: обычно 0,05-0,5 мм/об. Когда материал заготовки имеет высокую твёрдость или режется прерывисто, чтобы уменьшить силу резания агрегата, следует уменьшить скорость подачи, чтобы предотвратить разрушение лезвия.
Как использовать инструмент CBN для резки закалённой стали?
Фрезы из CBN в основном используются для резки различных закалённых сталей и других твёрдых материалов. Он не только имеет высокую скорость съема металла, но и хорошее качество обработки поверхности. Резка различных закалённых сталей может эффективно заменить шлифовку, сократить процедуры обработки и повысить производительность. Поскольку инструменты из CBN обладают высокой твёрдостью (hv8000~9000) и высокой термостойкостью (1400~1500), то закалённую сталь можно резать со скоростью в несколько раз большей, чем у твёрдого сплава, а её долговечность в несколько раз больше, чем у цементированного карбида. Инструменты из CBN не подходят для резки на низкой скорости. Инструмент CBN размягчает материал заготовки на небольшой площади резания за счет тепла, выделяющегося в процессе резки.
При резке материалов твердостью 55-65HRC скорость резания инструментом CBN должна находиться в диапазоне 90-200 м/мин. При фрезеровании vc=100-160м/мин, скорость подачи в минуту vf=70-160мм/мин; При развертывании vc=60-130м/мин, ap=0,1-0,2мм, f=0,07-0,2мм/об. Резцы из CBN в основном используются для получистовой и чистовой обработки закалённой стали, и их эффективность примерно в 10 раз выше, чем у шлифования.
При резке материалов твердостью 55-65HRC скорость резания инструментом CBN должна находиться в диапазоне 90-200 м/мин. При фрезеровании vc=100-160м/мин, скорость подачи в минуту vf=70-160мм/мин; При развертывании vc=60-130м/мин, ap=0,1-0,2мм, f=0,07-0,2мм/об. Резцы из CBN в основном используются для получистовой и чистовой обработки закалённой стали, и их эффективность примерно в 10 раз выше, чем у шлифования.
