Новые подходы к обработке чугуна

Этот сложный материал предъявляет уникальные требования к режущим инструментам, но сочетание исследований и разработок, лабораторных испытаний и результатов реальных применений позволяет найти эффективные решения.

Чугун остается одним из самых сложных материалов для обработки. Это в первую очередь потому, что он имеет несоответствия в своем составе, а его структура варьируется, особенно на внешней поверхности. Это приводит к значительным различиям в обрабатываемости. При обработке чугуна также необходимо учитывать прерывистое резание или нестабильные условия станка. Эти факторы особенно сложны для режущих инструментов, особенно для черновых инструментов, используемых в крупносерийном производстве, где срок службы инструмента и надежность процесса оказывают большое влияние на затраты.

Чугун по-прежнему широко используется, несмотря на более широкое использование сплавов легких металлов. Популярность сплавов легких металлов означает, например, что блоки цилиндров двигателей в автомобилях малого и среднего размера сегодня часто изготавливаются из алюминия. Однако в более крупных автомобилях с большими двигателями объемом около двух литров и более алюминиевые блоки цилиндров должны быть значительно больше. В этом случае чугун позволяет использовать более тонкие стенки и более компактный двигатель. Это важный фактор, особенно для поперечно расположенных автомобильных двигателей.

Вопрос «чугун или алюминий» не относится к дизельным двигателям или коммерческим автомобилям. В этой области нет конкуренции из-за эффекта гашения вибрации чугуна, обычно в форме чугуна с уплотненным графитом. Его прочность находится между серым чугуном и ковким чугуном.

«Обработка чугуна — очень важная для нас область применения, — говорит Герд Куссмауль, старший менеджер по токарной обработке Walter. Это мнение разделяют и другие ведущие инструментальные компании, особенно в последние годы, когда автомобильная промышленность стремилась к более эффективным и надежным способам обработки этого жизненно важного, но сложного материала. «У нас есть несколько основных секторов, таких как автомобильная промышленность, общая промышленность и строительство, с такими компонентами, как блоки цилиндров, ступицы колес, насосы и корпуса дифференциалов или коробок передач», — добавил он.

Ранее упоминалось об использовании чугуна для уменьшения толщины стенок двигателя. Однако обработка этих более тонких стенок обычно вызывает вибрацию. Вот почему необходимы инструменты, которые одновременно мягкорежут и прочны. Чтобы получить такое сочетание, эти инструменты должны обладать определенными характеристиками, первой из которых является покрытие с высокими эксплуатационными характеристиками. Почему?

«Покрытие должно иметь оптимизированную микроструктуру, обеспечивающую повышенную термическую износостойкость, максимальную стойкость инструмента и скорость резания, — отвечает он. — Кроме того, специальная обработка поверхности, преобразующая растягивающие напряжения в покрытии в сжимающие». Это сделано для повышения прочности материала режущего инструмента, что повышает надежность режущей кромки, особенно при обработке литой окалины. Таким образом, как износостойкость, так и ударная вязкость выше, чем у обычных покрытий.

Куссмауль подчеркивает, что правильная геометрия пластины также имеет решающее значение, поскольку макро- и микрогеометрия режущей кромки оказывают значительное влияние на образование стружки и, следовательно, на результирующие силы резания. Крайне важно выбрать правильную геометрию для применения, желательно с шлифованной контактной поверхностью, чтобы обеспечить надежную посадку сменной пластины. «Усовершенствованное покрытие в сочетании с оптимизированной геометрией и современными новыми марками материалов для режущего инструмента могут привести к максимальной производительности резания и увеличению срока службы инструмента до 75 %», — говорит он.

Несколько кромок для фрезерования

Возможно, большинство заготовок, встречающихся при обработке чугуна, и, как правило, самые большие, имеют кубическую форму и поэтому предназначены для фрезерного станка или обрабатывающего центра. Одной из наиболее распространенных операций является торцевое фрезерование уплотняющих и прикрепляемых поверхностей, таких как поверхности ГБЦ на блоках цилиндров.

«В автомобильной промышленности важно обрабатывать как можно больше поверхностей в кратчайшие сроки и с надежностью процесса. Для соответствующей производительности съема металла требуются большие фрезы с несколькими режущими кромками», — говорит Вольфганг Фётч, специалист по фрезерованию в управлении продукцией компании Walter.

Фётш указывает на F4045 своей компании как на яркий пример типа инструмента, необходимого для максимальной производительности обработки чугуна и надежности процесса. Пластины F4045 имеют 14 режущих кромок, поскольку симметричные сменные пластины не только радиально индексируются, но и являются реверсивными. Благодаря этим характеристикам высокоэффективная фреза для чугуна снижает затраты на режущую кромку. Кроме того, положительная общая геометрия обеспечивает низкие силы резания и сниженное энергопотребление.

Еще одной полезной особенностью фрезы является клиновая система крепления режущей пластины, позволяющая точно и надежно устанавливать сменную пластину в гнездо. В этой конструкции зажимной клин поворачивается в сторону всего за несколько оборотов зажимного винта, обеспечивая быстрый и легкий доступ к сменной пластине.

«Для инструмента с множеством пригодных для использования режущих кромок решающее значение имеет удобство обращения», — объясняет Фётч. «Если сменные пластины невозможно быстро и легко перевернуть или установить вручную, теряется много драгоценного времени».