Как правильно выбрать инструмент для обработки закаленной стали?

Что такое закаленная сталь?

Закаленная сталь относится к стали с мартенситной структурой и твердостью выше HRC50 после закалки. Он занимает большую долю в труднообрабатываемых материалах. Шлифование является традиционным методом обработки закаленной стали. Однако точение, фрезерование, растачивание, сверление и развертывание часто используются для повышения эффективности обработки и решения проблемы, связанной с тем, что ошибки формы и положения заготовки после шлифовки и закалки слишком сложны для производства.

Характеристики закаленной стали

Режущие характеристики закаленной стали следующие:

(1) Основными режущими характеристиками закаленной стали являются высокая твердость, высокая прочность и почти полное отсутствие пластичности.

(2) Большое усилие резания и высокая температура резания

(3) Закаленная сталь имеет высокую твердость и хрупкость. Во время резки непросто 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 закаленной стали?

Важным условием является разумный выбор материалов режущего инструмента для обработки закаленной стали. Согласно режущим характеристикам закаленной стали, инструментальные материалы должны обладать не только высокой твердостью, износостойкостью и жаростойкостью, но и определенной прочностью и теплопроводностью.

(1) Цементированный карбид:чтобы улучшить характеристики цементированного карбида, при выборе цементированного карбида следует отдавать предпочтение цементированному карбиду, содержащему соответствующее количество сверхмелкозернистых частиц TAC или NBC. Добавление частиц TAC и NBC в цементированный карбид WC Co может уменьшить размер зерна цементированного карбида и улучшить износостойкость цементированного карбида. TAC также может снизить коэффициент трения цементированного карбида, снизить температуру резания и повысить стойкость твердого сплава к горячему растрескиванию и термопластической деформации. В то же время, по сравнению с обычным твердым сплавом, зерно WC может быть измельчено до 0,5-1 мкм. Твердость увеличилась на 1,5-2 часа, прочность на изгиб увеличилась на 600-800 МПа, а твердость при высоких температурах увеличилась.

Марки цементированного карбида, обычно используемые для резки закаленной стали:ym051, ym052, yn05, yn10 и т. д.

(2) Керамические режущие инструменты:добавление тика и других металлических элементов в глинозем, внедрение процесса горячего прессования, улучшение компактности керамики, улучшение характеристик керамики на основе глинозема, увеличение твердости 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 закаленной стали.

(3) Инструмент из кубического нитрида бора:твердость 8000-9000 hv, прочность композита на изгиб 900-1300 МПа, высокая теплопроводность и термостойкость 1400 ℃ -1500 ℃, что является самым высоким среди инструментальных материалов. Он очень подходит для чистовой и получистовой токарной обработки закаленной стали.

Подводя итог, можно сказать, что лучшим инструментом для резки закаленной стали является лезвие из кубического нитрида бора, за которым следуют керамические инструменты и, наконец, инструменты из цементированного карбида новой марки.

Как выбрать параметры резания при обработке закаленной стали?

Параметры резки закаленной стали в основном выбираются в соответствии с физико-механическими свойствами инструментальных материалов и материалов заготовки, формой заготовки, жесткостью технологической системы и припуском на механическую обработку. При выборе трех элементов параметров резания первое, что нужно учитывать, — это выбрать разумную скорость резания, второе — глубину резания, а второе — скорость подачи.

(1) Скорость резания VC:согласно предыдущему опыту, скорость резания при резке закаленной стали различными инструментальными материалами составляет:

Твердосплавная фреза vc=30~75м/мин; Керамический инструмент vc=60~120м/мин; Кубический резак из нитрида бора vc=80~250м/мин. При прерывистой резке и слишком высокой твердости материала заготовки скорость резания следует уменьшить, что обычно превышает 1/2 минимальной скорости резания.

(2) Глубина резания AP:обычно выбирается в соответствии с припуском на обработку и жесткостью технологической системы. Как правило, ap=0,1~3 мм.

(3) Скорость подачи fr:обычно 0,05-0,5 мм/об. Когда материал заготовки имеет высокую твердость или режется с перерывами, чтобы уменьшить удельную силу резания, скорость подачи следует уменьшить, чтобы предотвратить разрушение лезвия.

Как использовать инструмент CBN для резки закаленной стали?

Резцы CBN в основном используются для резки различных закаленных сталей и других труднообрабатываемых материалов. Он не только имеет высокую скорость съема металла, но и имеет хорошее качество обработки поверхности. Резка различных закаленных сталей может эффективно заменить шлифовку, сократить процедуры обработки и повысить производительность. Поскольку инструменты из CBN обладают высокой твердостью (hv8000~9000) и высокой жаростойкостью (1400 ℃ ~1500 ℃), закаленную сталь можно резать со скоростью резания, в несколько раз превышающей скорость резания твердого сплава, а его стойкость в несколько раз превышает в десятки раз больше, чем у цементированного карбида. Инструменты CBN не подходят для низкоскоростной резки. Инструмент из CBN размягчает материал заготовки на небольшой площади резания за счет тепла, выделяемого в процессе резания.

При резке материалов с твердостью 55-65 часов скорость резания инструмента из CBN должна быть в пределах 90-200 м/мин. При фрезеровании vc=100-160м/мин, а скорость подачи в минуту vf=70-160мм/мин; При развертывании vc=60-130 м/мин, ap=0,1-0,2 мм, f=0,07-0,2 мм/об. Резцы CBN в основном используются для получистовой и чистовой обработки закаленной стали, и их эффективность примерно в 10 раз выше, чем у шлифования.

Пример обработки закаленной стали инструментом CBN

Резка закаленной стали является одним из наиболее характерных твердосплавных материалов. В прошлом люди думали, что это тяжело и что их можно только измельчить. Сейчас, благодаря прогрессу технологии резки, люди привыкли к точению, фрезерованию, строганию и сверлению вместо шлифования.

Закаленная подшипниковая сталь (GCr15) обтачивалась кубической фрезой из нитрида бора kbn100, а твердость заготовки составляла HRC62. Заготовка – наружное кольцо подшипника. Параметры резания:VC =115 м/мин, AP =0,3 мм, f =0,1 ~ 0,2 мм/об, срок службы инструмента 60 мин и шероховатость поверхности Ra1,6.

Обзор

Согласно текущему опыту, инструмент из кубического нитрида бора CBN является наиболее подходящим инструментом для обработки закаленной стали, когда позволяют станок и окружающая среда.