Оптимизация фрезерования нержавеющей стали: выбор режущего инструмента и ключевые технологические знания

Какую фрезу использовать для обработки нержавеющей стали? Проблема, с которой часто сталкиваются многие. Если клиенты встречают проблемы вроде сколов и закалки при обработке нержавейки. Статья объединяет 18-летний промышленный опыт и профессиональную информацию SANS Machining для решения этой проблемы.

Особенности фрезерования нержавеющей стали

По сравнению с обрабатываемостью стали 45, обрабатываемость австенитной нержавейки только 0,4, ферритической — 0,48, мартенситной — 0,55. Смесь австенита и карбида еще хуже обрабатывается.

1. Сильная закалка при обработке

Закалка нержавейки сильная. Первое место — смесь австенита и феррита. Твердость закаленного слоя в 1,4–2,2 раза выше исходной матрицы, прочность R=1470–1960 МПа. У этого типа нержавейки большая пластичность и большой коэффициент упрочнения. Более того, австенит нестабилен и легко превращается в мартенсит под действием силы резания.

2. Большая сила резания

Нержавейка имеет высокую пластичность, особенно коэффициент углубления австенитной нержавейки в 2,5 раза выше стали 45. При фрезеровании большая пластическая деформация, сила резания растет, закалка сильная, высокая термическая прочность, трудно срывать и ломать стружку.

3. Высокая температура резания

Нержавейка дает большую пластическую деформацию, увеличивает трение, а теплопроводность относительно низка. Поэтому при тех же условиях температура фрезерования нержавейки примерно на 200 градусов выше, чем стали 45.

4. Стружка трудно ломается

При обработке нержавейки легко прилипает и образует приварочный нарост. Пластичность и вязкость нержавейки довольно большие, при фрезеровании стружка не легко ломается. При высокой температуре и давлении инструмент склонен к адгезивному износу и приварочному наросту.

5. Инструмент легко изнашивается

Конечно, для нержавейки нужны фрезы для нержавейки, так как твердые точки TiC нержавейки могут вызывать сильный абразивный износ инструмента. При высокой скорости, температуре и давлении режущий инструмент склонен к адгезивному, диффузионному и впадинчатому износу.

Какую фрезу использовать для обработки нержавеющей стали?

При обработке нержавейки лучше выбирать материал с высокой твердостью, хорошей износостойкостью, прочностью и вязкостью, хорошей теплопроводностью.

Твердосплавные материалы: YG и YW и др. Использовать вольфрамо-кобальтные мелкозернистые или сверхмелкозернистые твердые сплавы с TaC или NbC. Например: YG6x, YG813, YW4, YD15 и т.д.

Высокоскоростные стали: W6Mo5Cr4V2Al, W10Mo4CrV3Al и др.

Для фрезерования обычных нержавейки вроде 201 и 304 используют обычные покрытые твердосплавные фрезы и выбирают 4 зубья — хорошо фрезеруют. Во-вторых, все основные поставщики ЧПУ-инструментов имеют специальные фрезы для нержавейки. Если клиенты не чувствительны к цене, можно выбрать этот тип. Если обрабатывают 316 нержавейку, закаленную после закалки и отжига, импортные и высокотвердые нержавейки, кроме высокотвердых инструментов, режущие края для нержавейки должны быть острее, лучше использовать специальные фрезы для нержавейки известных брендов.

Разумные параметры резания для обработки нержавеющей стали

Обработку нержавейки делят на черновую и чистовую. Черновая может использовать YW и YT твердые сплавы с относительно низким содержанием TiC. Для чистовой — YW и YT с высоким содержанием TiC.

Во-вторых, для предотвращения сколов при обработке нержавейки нужно повысить прочность лезвия, передний угол лучше выбирать меньшее значение или отрицательное. Если используют твердый сплав для нержавейки, спицевой угол лучше 5–10 градусов. Если высокоскоростные концевые фрезы — 35–45 градусов. При фрезеровании нержавейки лучше выбирать концевую фрезу с большим спицевым углом, а для фрезеровании нержавеющих труб или тонкостенных заготовок — кукурузную фрезу.

Распространенные режимы потребления фрез для нержавейки

Для твердосплавных фрез для нержавейки скорость фрезерования 40–60 м/мин. Чтобы избежать попадания режущего края в закаленный слой и ускорения износа, подача должна быть больше 0,1 мм.

Высокоскоростные стальные концевые фрезы: скорость резания 8–40 м/мин, подача 0,013–0,15 мм/зуб.

Другие знания об обработке нержавеющей стали

1. Для высокотвердой нержавейки лучше не использовать высокоскоростные стальные концевые фрезы.
2. Если твердость стали выше — выбирать меньшие режимы фрезерования.
3. При большой радиальной подаче — выбирать меньшую скорость фрезерования.
4. Использование покрытых твердосплавных режущих инструментов позволяет повысить скорость фрезерования примерно на 50%.
5. При резании обращайте внимание на полное охлаждение. Если используете твердосплавные инструменты для нержавейки, не используйте водорастворимые СОЖ, чтобы избежать больших термических напряжений на режущем крае, вызывающих сколы.