Инновационные стратегии оснастки для превосходной обработки чугуна

Этот сложный материал делает уникальные требования к режущим инструментам, но комбинация НИОКР, лабораторных тестов и результатов реальных применений ведет к эффективным решениям.

Чугун остается одним из самых трудных материалов для обработки. Это в первую очередь потому, что у него несоответствия в его составе и его структура варьируется, особенно на внешней поверхности. Это приводит к значительным вариациям в обрабатываемости. Прерванные резы или нестабильные условия станка также могут должны быть приняты во внимание при обработке чугуна. Эти факторы особенно сложны для режущих инструментов, особенно для черновых инструментов, используемых в крупносерийном производстве, где ресурс инструмента и надежность процесса имеют большое влияние на затраты.

Чугун все еще широко используется, несмотря на увеличенное использование легких металлических сплавов. Подъем легких металлических сплавов означает, например, что блоки цилиндров в малых и средних автомобилях сегодня часто делаются из алюминия. Однако в более крупных автомобилях с более крупными двигателями около двух литров или больше, алюминиевые блоки цилиндров должны были бы быть значительно крупнее. В этом случае чугун позволяет более тонкие стенки и более компактный двигатель. Это важный фактор особенно для поперечно установленных автомобильных двигателей.

Вопрос «чугун или алюминий» не применяется к дизельным двигателям или коммерческим транспортным средствам. В этой области нет конкуренции из-за эффектов демпфирования вибраций чугуна, обычно в форме компактного графитного чугуна. Его прочность лежит между серым чугуном и высокопрочным чугуном.

«Обработка чугуна — очень важная область применения для нас», — говорит Герд Кусмауль, старший менеджер по продукту для точения в Walter. Это сентимент, разделенный другими ведущими компаниями оснастки, особенно в недавние годы, как автопром толкал за более эффективными и надежными способами обработки этого жизненно важного, но сложного материала. «Внутри неё у нас есть несколько фокусных секторов, таких как автопром, общее производство и строительство, с компонентами такими как блоки цилиндров, ступицы колес, насосы и корпуса дифференциалов или коробок передач», — добавил он.

Использование чугуна для разрешения более тонких стенок двигателя упоминалось ранее. Обработка этих более тонких стенок, однако, обычно индуцирует вибрацию. Поэтому нужны инструменты, которые и мягко режут, и прочные. Чтобы достичь этой смеси, эти инструменты должны иметь определенные характеристики, первой из которых является высокопроизводительное покрытие. Почему?

«Покрытие должно иметь оптимизированную микроструктуру, позволяющую увеличенную термическую износостойкость и обеспечивающую максимальный ресурс инструмента и скорости резания», — отвечает он. «Кроме того, специальное поверхностное лечение, которое преобразует растяжение в покрытии в сжатие». Это спроектировано для увеличения вязкости материала режущего инструмента, что повышает надежность режущего края, особенно при обработке накатного налета. И износостойкость, и вязкость поэтому больше, чем с конвенциональными покрытиями.

Кусмауль подчеркивает, что правильная геометрия пластины также критична, так как макро- и микрогеометрия режущего края имеют значительное влияние на формирование стружки и, следовательно, на результирующие режущие силы. Выбор правильной геометрии для применения, предпочтительно с заточенной контактной поверхностью для обеспечения надежной посадки индексируемой пластины, критично. «Передовое покрытие вместе с оптимизированными геометриями и сегодняшними новыми сортами материала режущих инструментов может привести к максимальной режущей производительности и увеличению ресурса инструмента до 75 процентов», — говорит он.

Множественные режущие края для фрезеровки

Возможно, большинство деталей, встречаемых в обработке чугуна, и обычно также крупнейшие, кубические по форме и поэтому работа для фрезерного станка или центра обработки. Одна из самых частых операций — лицевая фрезеровка уплотняющих и крепежных поверхностей, таких как поверхности головок блоков цилиндров на блоках цилиндров.

«В автопроме важно обрабатывать как можно больше поверхностей за кратчайшее время и с надежностью процесса. Крупные фрезы с множественными режущими краями требуются для соответствующих темпов удаления металла», — говорит Вольфганг Фётш, специалист по фрезеровке в управлении продуктом в Walter.

Фётш указывает на F4045 своей компании как на первообразный пример типа инструмента, требуемого для максимизации продуктивности и надежности процесса обработки чугуна. Пластины F4045 обеспечивают 14 используемых режущих краев, потому что симметричные индексируемые пластины не только индексируются радиально, но также обратимы. Эти характеристики делают высокую эффективность фрезы для чугуна, которая снижает затраты на режущий край. Кроме того, положительная общая геометрия обеспечивает низкие режущие силы и сниженное потребление энергии.

Еще одна желательная особенность в фрезе — система зажима клином пластины, так что индексируемая пластина может быть установлена точно и надежно в своем седле. С этим дизайном зажимной клин поворачивается в сторону после всего нескольких оборотов зажимного винта, чтобы обеспечить быстрый и легкий доступ к индексируемой пластине.

«Обработка имеет решающее значение для инструмента с множеством используемых режущих краев», — объясняет Фётш. «Если индексируемые пластины не могут быть перевернуты или проиндексированы быстро и легко вручную, много ценного времени теряется».