Обработка заготовок из закаленных металлов

Механическая обработка твердых заготовок, которая может выполняться практически на любом станке при условии достаточной жесткости самого станка для восприятия создаваемых при этом усилий, становится все более популярной на канадских производствах, так как может быть более экономичной и продуктивной по сравнению с шлифовкой. Кроме того, технология обработки не ограничивается токарной составляющей. При условии использования пластин с боронитридными наконечниками можно также и сверлить, и нарезать канавки.

При этом затраты на изготовление одной детали могут быть значительно меньше, чем при шлифовке, уверены специалисты Sandvik Coromant Canada. По их информации, токарная обработка твердых заготовок не обязательно требует применения смазочно-охлаждающей жидкости, что способствует полному устранению затрат. Другая статья экономии просматривается при сравнении стоимости пластин и шлифовальных кругов.

Шлифовальные круги малых диаметров для внутренних операций оказываются дорогостоящими, нуждаются в частом восстановлении, боронитридной же пластины, вставленной в сверло или фрезу, может хватить буквально на сотни деталей. Хотя отделка поверхности, осуществляемая путем твердого точения, может быть в чем-то родственна шлифовке, важно отметить, что сами отделанные таким образом поверхности отличаются. Когда деталь отшлифована, на ее поверхности остается случайный узор, коему не свойственны определенные направления микроследов инструмента.

А если деталь жестко обточена, ее поверхность покрывает спиральный узор. В некоторых деталях это может создавать проблемы уплотнения.Поэтому функция детали должна быть ясна обработчику до принятия им решения в пользу либо шлифовки заготовки, либо твердого ее обтачивания. При этом аспект выбора материала обрабатывающего инструмента тем важнее, чем тверже обрабатываемый материал. Выбирать же, как правило, приходится между углеродистой сталью, керамикой или нитридом бора.

Инструментом из углеродистой стали можно резать металл твердостью до 55 по Рокуэллу, но скорость резки должна быть значительно снижена. Невелика при этом и долговечность инструмента. Однако пластины из углеродистой стали являются самыми недорогими из трех названных вариантов. Керамические пластины хорошо работают в диапазоне от 50 до 55 по Рокуэллу, при этом параметры резки сопоставимы с таковыми, обеспечиваемыми боронитридным инструментом. Используя керамические пластины, можно развивать более высокие скорости вращения шпинделя, но по более высокой цене, чем с углеродистыми пластинами.

Когда же твердость металла заготовки превышает 60 по Рокуэллу, наилучшим выбором представляются боронитридные пластины, потому что они могут работать на самой высокой скорости шпинделя токарного станка. Доступны как пластины с единственной режущей кромкой, так и многолезвийные пластины, и это наиболее дорогой вариант. Имеет значение геометрия пластин. Большая часть боронитридных пластин изготавливается с небольшим отрицательным хоном на режущей кромке для обеспечения прочности, необходимой для этой операции. Угол и размер хона могут варьироваться для различных операций, таких, как, например, прерывистая резка.

Стружка, образующаяся при обработке закаленных деталей, отличается от традиционной мягкой токарной стружки. В этом случае образуется очень тонкая лентовидная стружка. Если пластина не оснащена стружколомом, своевременное удаление стружки может быть затруднено. В этом случае советуют обрабатывать заготовку при перевернутом положении пластины, чтобы удалению стружки способствовала гравитация. Иногда для этого используют напор смазочно-охлаждающей жидкости, иногда сжатый воздух.

Недостаточность контроля стружкоудаления может вызвать ухудшение качества поверхности готовой детали вследствие трения о нее стружки. Результатом накапливания неудаляемой своевременно стружки бывает перегрев обрабатываемой заготовки. В крайних же случаях выходят из строя пластины. Это происходит, когда стружка попадает между режущей кромкой и заготовкой. И, разумеется, в этих случаях также повреждаются изготавливаемые детали. Широко обсуждаемой темой является применение смазочно-охлаждающей жидкости при твердом точении.

По мнению экспертов Sandvik Coromant Canada, в данном случае смазочно-охлаждающая жидкость никак не влияет на увеличение долговечности инструмента жизни. Тем не менее она может быть использована для исключения перегрева детали, что необходимо для точного ее измерения. И, как сказано выше, эта жидкость может быть использована для стружкоудаления. При твердом точении большая часть тепла отводится с удаляемой стружкой, однако некоторая его часть остается в заготовке и инструменте. Что же касается боронитридного инструмента, специально предназначенного для работы при очень высоких температурах, то еще и поэтому он является хорошим выбором при токарной обработке твердых деталей.

Некоторые производители инструмента не только рекомендуют использование охлаждающей жидкости как таковое, но рекомендуют ее подачу в больших объемах и под высоким давлением. Так, представители Iscar Tools советуют своим клиентам либо вообще не использовать жидкость, либо использовать много жидкости. При твердом точении нет никакого зазора. Отдельные металлообработчики работают всухую, потому что их станки не могут быть настроены на работу с высоким давлением. Подача охлаждающей жидкости под высоким давлением требует таких станков, которые могут справиться с объемом и давлением жидкости, поступающей из насоса.

Так или иначе, есть положительные результаты, получаемые при подаче смазочно-охлаждающей жидкости под высокиим давлением, особенно на режущую кромку. Выражаются они в двух-трехкратном ускорении производства при увеличении срока службы инструмента. Инженеры Iscar создали пластины с боронитридными наконечниками и формователями стружки для обработки материала твердостью до 65 по Рокуэллу. Это не позволяет особенно увеличить глубину реза, но существенно облегчает управление стружкой. Правильное формирование стружки есть также фактор безопасности оператора. К тому же он не отвлекается на то, чтобы своевременно удалять стружку.

Пластины с положительной геометрией не могут использоваться при твердом точении, поэтому на отрицательную поверхность пластины действует поистине ударная сила. Чем тверже материал, тем больше эти силы резания. Это должно прииматься во внимание во время установки заготовки, когда стабильность имеет решающее значение для достижения желаемых результатов. Для того, чтобы получать наилучшие результаты, токарный станок должен быть пространственно точным, без смещения шпинделя относительно задней бабки. Важно и то, как зажимается заготовка, особенно при изготовлении несимметричной детали.

Все заготовки должны закрепляться предельно надежно, о величине сил резания, возникающих при твердом точении, уже сказано. Как всегда, именно деталь диктует, какой инструмент должен быть использован. Всегда исходят из того, каковы материал, его твердость, размер и геометрия детали. Одним из способов увеличения срока службы инструмента при твердом точении является применение соответствующего покрытия пластины. Это позволяет работать с более высокой скоростью вращения шпинделя и даже с несколько большей скоростью подачи. Однако при обтачивании твердой заготовки не так важно увеличение долговечности инструмента, как прогнозирование срока его службы.

Имеют значение допуски и качество поверхности, поэтому инструмент должен быть в состоянии обеспечить жесткие допуски, будучи используемым для резания в течение длительного времени. Как правило, срок службы боронитридной пластины более предсказуем, чем керамической. Предсказуемость долговечности инструмента чрезвычайно важна при обтачивании твердых деталей, так как твердыми они являются, как правило, в конце цикла своего создания, когда изготавливаемая деталь уже имеет определенную ценность. Оператор должен точно знать, как часто должны заменяться пластины. Он не может допустить риска поломки пластины и повреждения детали.

Это особенно важно при длинных производственных циклах. Какой бы тип пластины ни использовался, всегда очень важно следить за инструментом. Если изношенные пластины используются в инструменте после истечения срока их годности, не исключено, что они негативно влияют на внешний слой материала заготовок. Это выражается в так называемом пережоге внешней поверхности заготовки.

Чтобы избежать этого, пластины следует менять своевременно и достаточно часто, чтобы избегать чрезмерного их износа и вызываемого этим избыточного трения. Если пластина изношена, вы больше не режете, а перезакаливаете материал, говорят специалисты Iscar. Вы больше не можете быть уверены, что обрабатываемая заготовка имеет ту твердость, которую, как вы думаете, она должна иметь.

Сергей ЗОЛОТОВ