Искар България: Фрезоването на твърди материали е изключително сложен и предизвикателен процес на металообработка

„Ако не беше трудно, всеки щеше да го направи. Трудността е това, което прави едно постижение велико.“
Том Ханкс

Фрезоването на твърди материали се отнася най-вече за металообработката на закалени стомани. С течение на времето стойностите, които квалифицират една стомана като „твърда“, се променят успоредно с развитието на технологиите. В ранните дни на съвременната металообработка този праг започва от около HRC 30, по-късно се повишава до стойности над HRC 40, след това достига до HRC 45, HRC 50 и в крайна сметка днес надхвърля HRC 55. Традиционно тази граница показва кога стоманата трябва да се обработва чрез абразивно шлифоване, а не чрез рязане. Днес обаче вече не е необичайно да се фрезова стомана, закалена до HRC 62 или дори до по-висока стойност.

Защо тогава фрезоването на твърда стомана предизвиква такъв интерес от страна на производителите? Какви предимства предлага този процес на металообработващите компании? Отговори на тези въпроси ще намерите в коментара на Искар България пред Инженер.bg.

Фиг. 1

„Преди всичко, фрезоването на твърда стомана променя коренно целия технологичен процес, като позволява елиминирането – или поне значителното намаляване – на шлифовъчните операции. Традиционно досега процесът се разделяше на няколко основни етапа: обработка на детайла в меко или предварително закалено състояние, термична обработка и след това шлифоване на закаления материал“, обясниха от Искар България. Този подход обаче изисква оставяне на припуски за обработка на първия етап, за да се компенсират впоследствие потенциални отклонения и дефекти, произтичащи от термичната обработка. „Благодарение на процеса за фрезоване на твърди материали, броят на настройките е възможно да бъде значително намален, спестявайки ценно време. Освен това, по този начин производителите успяват да постигнат една отдавнашна своя цел: пълна обработка на детайл с една настройка, без необходимост от препозициониране на детайла между операциите“, поясниха от Искар България.

Очевидно е, че при такъв процес на механична обработка, последващото закаляване на детайла вече не е необходимо. В резултат на това, фрезоването на закалена стомана предоставя на производителите мощен инструмент за повишаване на ефективността и съкращаване на времето за доставка – особено при обработката на детайли със сложна геометрия – като същевременно намалява производствените разходи.

Ключов фактор за успеха при фрезоването на твърди заготовки е пряко свързан с избора на режещ инструмент

Иновациите при инструменталните материали и геометриите на рязане са основните фактори, позволяващи обработката на по-твърди материали. През 80-те години на миналия век производителите на щанци и пресформи положиха значителни усилия за съществено намаляване на времето на технологичните цикли, както за производство на нови пресформи, така и за възстановяване на износените. Фрезоването на твърди детайли се очерта като едно от ефективните решения. Друг подход бе внедряването на високоскоростна обработка (HSM) и с течение на времето много стратегии за фрезоване на твърди детайли включваха HSM обработка.

Фиг. 2

Предизвикателства при фрезоване на твърди материали

Въпреки значителните си предимства, този тип фрезоване е съпътствано от редица предизвикателства, които правят този метод на обработка изключително сложен. Естествената висока твърдост на материала значително усилва износването на инструментите. Освен това, металообработката на твърди материали изисква много по-големи сили на рязане, което значително увеличава механичното натоварване както на режещия инструмент, така и на машината. Това усилва вибрациите, скъсява живота на инструмента и се отразява негативно върху повърхностното покритие. Освен това, увеличените сили на рязане водят до интензивно генериране на топлина, което може да повлияе неблагоприятно както на инструмента, така и на детайла.

„Като резултат, при фрезоване на закалени детайли обикновено се използват по-малки припуски за обработка. Ето защо фрезоването на закалени детайли обикновено се прилага при полуфинишна и финишна обработка. То обаче може да бъде подходящо и за груба обработка чрез многопроходно фрезоване или фрезоване с висока мощност при подаване (HFM), като същевременно се запазва малкия припуск за един проход“, продължиха коментара си от Искар България.

Материалите на инструментите за фрезоване на детайли с голяма твърдост трябва да отговарят също на строги изисквания за ударна жилавост и твърдост при нагряване. Твърдосплавните материали с покритие остават най-широко разпространените режещи материали, докато кубичният боров нитрид (CBN) също се използва, особено при фрезоване със сменяеми пластини. В определени приложения, особено при обработка на твърд чугун, добър вариант е използване на инструменти от поликристален диамант (PCD).

Решения на Iscar за металообработка на твърди материали

„Съвременните разработки на инструменти за фрезоване на твърди материали се фокусират върху използването на усъвършенствани класове на твърдосплавни материали, с акцент върху многослойните покрития, оптимизираната макро- и микрогеометрия за рязане и висока прецизност на фрезите за високоскоростна обработка. През последните години, следвайки тези тенденции, Iscar, като водещ производител на режещи инструменти, значително обнови своята гама от инструменти за фрезоване на материали с висока твърдост“, отбелязаха от Искар България.

Тези иновации повлияха както на конструкциите на съставните, така и на монолитните инструменти. В областта на фрезите със сменяеми пластини Iscar разшири своето портфолио от HFM инструменти с голямо подаване за обработка на твърди материали. Популярната гама MILL-4-FEED вече включва пластини FFQ4 SOMW … T, предназначени за фрезоване на детайли с твърдост до HRC 60 (фиг. 1). В същото време гамата LOGIQ-4-FEED, включваща режещи пластини със специална геометрия във формата на кост, предлага решения за обработка на материали с твърдост до HRC 49 (фиг. 2). „И двете гами се използват широко при възстановяване на повърхности на използвани пресформи и щанци след заваряване и последваща обработка“, обясниха от Искар България. Гамата фрези с една пластина със сферичен режещ профил NEOBARREL е предназначена за полуфинишна и финишна обработка на сложни 3D детайли с твърдост до HRC 62 (фиг. 3). Също така от Iscar споделят мнението, че пред фрезоването на твърди материали се откриват обещаващи перспективи с използване на пластини, изработени от керамични материали.

Фиг. 3

„Портфолиото от монолитни инструменти на Iscar е разширено с нови дизайни, които усъвършенстват фрезите от гамата CHATTERFREE, използващи концепция за различни ъгли на наклона на спиралата и променлива ъглова стъпка за подобряване на динамичните характеристики и намаляване на вибрациите“, информираха от Искар България. Новите твърдосплавни фрези (SCEM), предлагани с диаметри от 6 до 16 mm и способни да постигнат максимална дълбочина на рязане до 2×D, вече се предлагат в изпълнение от твърдосплавен материал IC608. „Този клас се отличава с твърда субмикронна подложка и PVD покритие, подобряващи устойчивостта на абразия и оксидация. Използването на IC608 позволява ефективна обработка на закалена стомана и чугун с твърдост HRC 45–60 при умерени до високи скорости на рязане“, заявиха от Искар България.

В гамата от миниатюрни инструменти, новите фрези с малък диаметър от 0.3 до 4 mm заменят предишното поколение инструменти. Благодарение на подобрената геометрия за по-голяма здравина, ултратънкия твърдосплавен материал с PVD покритие за удължен живот на инструмента при фрезоване на материали с голяма твърдост, както и на строгите допуски на размерите (в рамките на 10 μm) за по-висока точност, фрезите осигуряват оптимизирана производителност при обработка на стомани с твърдост до HRC 65 (фиг. 4).

Фиг. 4

„Нарастващите нужди на индустрията правят все по-необходимо повишаването на ефективността на производствените процеси. В резултат на това производителите на инструменти са изправени пред нови предизвикателства и, подобно на Iscar, работят усилено за разработване на фрези, които значително улесняват обработката на твърди материали“, допълниха още от Искар България.

Източник на снимковия материал: Искар България, Iscar