1.8. Токарная обработка разных материалов
1.8. Как выполнять токарную обработку различных материалов
Токарная обработка стали
Стали можно разделить на нелегированные, низколегированные и высоколегированные, и все они влияют на рекомендации по токарной обработке.
Классификация материала: P1.1
Содержание углерода в нелегированной стали составляет до 0,55%. Низкоуглеродистые стали (содержание углерода < 0,25%) требуют особого внимания из-за затрудненного стружкодробления и склонности к размазыванию (наплавленная кромка).
Для дробления стружки и её направления стремитесь к максимально возможной подаче. Настоятельно рекомендуется использовать пластину Wiper.
Используйте высокие скорости резания, чтобы избежать образования наростов на режущей кромке пластины, которые могут негативно повлиять на поверхность. Острые кромки и легкая геометрия резания уменьшают вероятность смазывания и предотвращают износ кромок.
Классификация материала: P2.х
Обрабатываемость низколегированных сталей зависит от содержания сплава и термообработки (твердости). Для всех материалов этой группы наиболее распространенными механизмами износа являются кратерный и боковой износ. Для закаленных материалов пластическая деформация также является распространенным механизмом износа из-за более высокой температуры в зоне резания.
Классификация материала: P3.х
К высоколегированным сталям относятся углеродистые стали с общим содержанием сплава более 5%. В группу входят как мягкие, так и закаленные материалы. Обрабатываемость снижается при более высоком содержании сплава и твердости.
Что касается низколегированных сталей, то в первую очередь следует выбирать марки и геометрию стали.
Стали с содержанием легирующих элементов более 5% и твердостью более 450 HB предъявляют повышенные требования к стойкости пластической деформации и прочности кромок. Рассмотрите возможность использования более твердых марок (чугун, керамика и CBN).
Точение нержавеющей стали
Нержавеющие стали можно разделить на ферритные/мартенситные, аустенитные и дуплексные (аустенитные/ферритные), каждая из которых имеет свои рекомендации по точению.
Классификация материала: P5.1
Эта нержавеющая сталь классифицируется как стальной материал, следовательно, с классификацией материала P5.x. Общими рекомендациями по обработке этого типа сталей являются наши сплавы и геометрии нержавеющей стали.
Мартенситные стали могут обрабатываться в закаленных условиях, что предъявляет повышенные требования к пластической деформации и стойкости пластины. Рассмотрите возможность использования сплаов CBN, HRC = 55 и выше.
Классификация материалов: M1.x и M2.x
Аустенитная нержавеющая сталь является наиболее распространенным типом нержавеющей стали. В эту группу также входят сверхаустенитные нержавеющие стали, определяемые как нержавеющие стали с содержанием никеля более 20%.
Рекомендуемые марки и геометрии - это предлагаемая нами нержавеющая сталь сплавов CVD и PVD.
Для прерывистого резания или там, где дробление или заклинивание стружки является основным механизмом износа, рассмотрите возможность использования сплавов PVD.
Другие соображения:
- Всегда используйте охлаждающую жидкость для уменьшения кратерного износа и пластической деформации, а также выбирайте максимально возможный радиус при вершине. Подробнее об охлаждающей жидкости
- Используйте круглые пластины или малые углы в плане, чтобы предотвратить износ зазубрин
- Часто наблюдается склонность к смазыванию или нарастанию на кромке. Оба фактора отрицательно влияют на качество поверхности и стойкость инструмента. Используйте острые кромки и/или геометрию с положительной торцевой поверхностью
Классификация материалов: M3.4
Для высоколегированных дуплексных нержавеющих сталей используются такие обозначения, как супер- или даже гипердуплексные нержавеющие стали. Более высокая механическая прочность затрудняет обработку этих материалов, особенно когда речь идет о выделении тепла, силах резания и контроле над стружкодроблением.
Рекомендуемые марки и геометрия - это предлагаемая нами нержавеющая сталь сплавов CVD и PVD.
Другие соображения:
- Используйте СОЖ для улучшения контроля над стружкодроблением и предотвращения пластической деформации.
- Используйте инструменты с внутренней подачей СОЖ, предпочтительно прецизионной. Подробнее об охлаждающей жидкости
- Используйте малые углы в плане, чтобы избежать износа зазубрин и образования заусенцев
Токарная обработка чугуна
Существует пять основных видов чугуна:
- Используйте СОЖ для улучшения контроля над стружкодроблением и предотвращения пластической деформации.
- Используйте инструменты с внутренней подачей СОЖ, предпочтительно прецизионной. Подробнее об охлаждающей жидкости
- Используйте малые углы в плане, чтобы избежать износа зазубрин и образования заусенцев
Чугун представляет собой состав Fe-C с содержанием Si (1-3%) и C-содержанием более 2%. Это материал с короткой стружкой и хорошим отводом стружки в большинстве условий.
Для большинства чугунных материалов рекомендуется использовать наши марки чугуна и геометрию. Для серого чугуна рекомендуется использовать керамику и CBN при более высокой скорости резания.
Точение жаропрочных сплавов (HRSA)
Жаропрочные сплавы обладают превосходной прочностью и устойчивостью к ползучести (склонность твердых частиц медленно перемещаться или деформироваться под напряжением) при высоких температурах. Они также обладают хорошей стойкостью к коррозии/окислению.
HRSA можно разделить на четыре группы материалов:
- На основе никеля (например, Inconel)
- На основе железа
- На основе кобальта
- Титановые сплавы (титан может быть чистым или с альфа- и бета-структурами)
Обрабатываемость HRSA и титана оставляет желать лучшего, особенно в условиях старения, что предъявляет особые требования к режущему инструменту. Важно использовать острые кромки, чтобы предотвратить образование так называемых белых слоев с разной твердостью и остаточным напряжением.
Материал HRSA: PVD и керамические сплавы обычно используются при точении жаропрочных сплавов. Рекомендуется использовать геометрию, оптимизированную для HRSA.
Титановые сплавы: В основном используются сплавы без покрытия и с PVD-покрытием. Рекомендуется использовать геометрию, оптимизированную для HRSA.
Распространенным критерием износа как титана, так и HRSA является износ насечек. Следуйте этим рекомендациям для оптимальной производительности:
- Рекомендуется использовать угол в плане менее 45°
- Используйте правильное соотношение между диаметром пластины/радиусом при вершине и глубиной резания
- При использовании резания под углом или нескольких проходов рекомендуется использовать глубину резания более 0,25 мм (0,0098 дюйма)
- При точении HRSA и титановых сплавов всегда следует применять СОЖ, независимо от того, используются ли твердосплавные или керамические пластины. Объем охлаждающей жидкости должен быть высоким и правильно направленным. Подробнее об охлаждающей жидкости
- При использовании керамики рекомендуется предварительное снятие фасок, чтобы свести к минимуму риск образования заусенцев при входе пластины в разрез и выходе из него для достижения оптимальной производительности
Точение цветных металлов (алюминия)
В эту группу входят цветные мягкие металлы, например, алюминий, медь, бронза, латунь, металломатричный композит (MMC) и магний. Обрабатываемость различается в зависимости от легирующих элементов, термообработки и производственных процессов (ковка, литье и т.д.).
Классификация материала: N1.2
Всегда следует использовать пластины с положительной базовой формой и острыми краями. В первую очередь следует выбирать пластины без покрытия и сплавы PCD.
Для алюминиевых сплавов с содержанием Si выше 13% следует использовать PCD, так как стойкость инструмента из твердых сплавов резко снижается.
Охлаждающая жидкость при обработке алюминия в основном используется для удаления стружки.
Токарная обработка закаленной стали
Точение стали с твердостью 55–65 HRC определяется как точение закаленных деталей и является экономичной альтернативой шлифованию. Токарная обработка закаленных деталей обеспечивает повышенную гибкость, сокращение времени изготовления и более высокое качество.
Марки кубического нитрида бора (CBN) являются идеальным режущим инструментом для точения твердых деталей корпусных и индукционно-закаленных сталей. Для сталей мягче примерно 55 HRC используйте керамические или твердосплавные пластины.
Используйте оптимизированные сплавы CBN для точения твердых деталей.
- Обеспечьте хорошую стабильность станка и зажима
- Используйте как можно меньшую глубину резания, чтобы добиться низкого угла в плане и правильной подготовки кромки для повышения стойкости инструмента
- Используйте wiper для достижения наилучшего качества поверхности
