一,Качествата на високо{0}}якостната стомана и проблемите, които възникват при работа с нея
Стоманата с висока якост обикновено е легирана стомана с якост на опън над 1200MPa. Тя може да бъде разделена на две групи: ниско-легирана стомана (като 40Cr, 30CrMnSi) и стомана със свръхвисока якост (като 300M, 45CrNiMoVA). Основните части от него са:
Висока твърдост и издръжливост: След закаляване или темпериране твърдостта може да достигне HRC30-50, якостта на опън достига 1500MPa и издръжливостта остава добра. Това означава, че се реже много трудно и силата на рязане е 1,2–1,5 пъти по-голяма от тази на обикновената стомана.
Ниска топлопроводимост: Топлопроводимостта е само 1/3 до 1/4 от тази на средно въглеродната стомана. Топлината при рязане е предимно в областта на върха на инструмента, което може бързо да износи инструмента.
Склонност към втвърдяване при работа: По време на рязане върху повърхностния слой се образува втвърден слой. Този слой е 50% до 100% по-твърд от основния материал, което прави рязането още по-трудно.
Трудни за чупене стружки: Високата пластичност прави стружките да образуват непрекъснати ленти, които могат лесно да се забият в инструмента и детайла, което прави машинната обработка по-малко стабилна.
Тези характеристики причиняват проблеми, включително счупване на инструмента, бързо износване и лошо качество на повърхността при обработка с традиционни методи. Основният въпрос е дали машинната обработка с ЦПУ може да преодолее тези предизвикателства.
2, Проверка на това доколко CNC технологията за обработка работи със стомана с висока{1}}якост
Обработката с цифрово управление спомага за производството на стомана с висока-якост, като ви позволява да контролирате движението с висока прецизност, автоматично да сменяте инструментите и да свързвате много оси заедно. Може да видите колко е адаптивен по следните начини:
1. Строги правила за машинни инструменти
Обработката на стомана с висока{0}}якост налага машинни инструменти, оборудвани с шпиндели с висока{1}}твърдост и направляващи релсови системи, способни да издържат на значителни сили на рязане. CNC машинните инструменти с пет-осно свързване например могат да намалят вибрациите по време на сложна повърхностна обработка и да направят обработката по-стабилна чрез подобряване на структурния дизайн и алгоритмите за управление на движението. Пет{5}}обработващият център, използван в авиацията, има функция за рязане с постоянна линейна скорост, която поддържа същата скорост на рязане при фрезоване на конични и сферични повърхности. Това предпазва инструмента от претоварване, когато скоростта варира.
2. Подобряване на материалите и формите на инструментите
Тъй като високоякостната стомана е толкова здрава, инструменталните материали трябва да намерят правилния баланс на твърдост, издръжливост и термична стабилност:
Режещите инструменти от твърда сплав са добри за груба обработка. Те стават по-добри чрез добавяне на карбиди като TiC и TaC. Например, докато работите с режещи инструменти от аустенитна неръждаема стомана 2169 и твърда сплав клас YH1, можете да получите грапавост на повърхността от Ra0,8-1,6 μm чрез използване на преден ъгъл от 22 градуса и заден ъгъл от 10 градуса, заедно със сулфурирано охлаждане на режещо масло.
Режещи инструменти с покритие: TiAlN покритието може да направи повърхността на режещите инструменти по-твърда от 3500HV и да намали вероятността от сърповидно износване. Тестовете показват, че инструментите с покритие издържат три пъти по-дълго от инструментите без покритие при работа със стомана 300M.
Режещият инструмент от кубичен борен нитрид (CBN) е добър за прецизна обработка и може да издържа на температури до 3000HV. Може да получи повърхностна грапавост от Ra0,4 μm или по-малко при рязане при 50m/min и подаване при 0,1mm/s.
Геометрични параметри на режещия инструмент: къс наклонен ъгъл (0 градуса -5 градуса), голям наклонен ъгъл (10 градуса -15 градуса) и извит дизайн на ръба, който може да разпредели силата на рязане и да намали шанса за счупване на ръба. Например, радиус на върха на инструмента от r, по-голям или равен на 0,8 mm, може значително да удължи живота на инструмент, докато работите със стомана 300M.
3. Настройки за рязане и начин на охлаждане
Скорост на рязане: За груба обработка скоростта се поддържа ниска (15–50 m/min), за да се намали термичният стрес. За прецизна обработка скоростта се повишава до 80–120 m/min, за да се възползва от ефекта на термично омекотяване. Тестът за груба обработка на стомана 300M разкрива, че силата на рязане е умерена и качеството на повърхността е добро, когато скоростта на рязане е 150 m/min, скоростта на подаване е 0,2 mm/s и дълбочината на рязане е 1 mm.
Как да охлаждате: Охлаждащата течност под високо-налягане (налягане, по-голямо или равно на 7MPa) може да навлезе в зоната на рязане и да понижи температурата с повече от 40%. За материали за чипове, които са трудни за счупване, технологиите за импулсно охлаждане могат да помогнат за напукването на чиповете.
Избор на правилната течност за рязане: Емулсията за екстремно налягане, която има добавки от сяра и хлор за екстремно налягане, може да осигури химическо адсорбционно покритие, което предпазва инструмента от директен контакт с детайла. Например, използването на активна охлаждаща течност с CCL4 при работа с високо-температурни метали може да направи инструментите издържани с 50% по-дълго.
3, Обичайни употреби на CNC обработка за стомана с висока{1}}якост
1. Изработка на части за авиационни изковки
За авиацията високоякостните стоманени изковки, като задната крайна рамка на резервоарите за гориво, имат сложни форми и здрави материали. Традиционната обработка е бавна и изисква много затягане. Чрез използване на оптично сканиращо обратно моделиране, успяхме да позиционираме прецизно празния резерв след преминаване към пет-осна CNC технология за обработка. Когато се комбинира с тестове за рязане, за да се намерят най-добрите настройки (като скорост на рязане от 60 m/min и скорост на подаване от 0,05 mm/r), времето, необходимо за обработка на едно парче, беше намалено с 40%, а грапавостта на повърхността достигна Ra0,8 μ m.
2. Работа по валове на автомобилни трансмисии
40Cr стомана, използвана за автомобилни трансмисионни валове, трябва да бъде много здрава срещу умора. Използвайки режещи инструменти от твърда сплав с покритие с преден ъгъл от 5 градуса и заден ъгъл от 12 градуса при CNC струговане, заедно с рязане с постоянна линейна скорост (скорост на повърхността от 120 m/min), инструментът издържа повече от 2 часа по време на партидна обработка, а степента на квалификация на продукта достига до 99,5%.
