Вставки из CBN для закаленной стали 1045: качество поверхности, срок службы инструмента и параметры резания
Можно ли обрабатывать сталь AISI 1045 с помощью Пластины из КНБ?
Да — но то, является ли CBN правильным выбором, в гораздо большей степени зависит от твердость и состояние заготовки чем на самом названии материала.
Для отжигаемой, нормализованной или относительно мягкой стали марки 1045 карбид, как правило, является более экономичным выбором. После того как сталь 1045 прошла индукционную закалку, газовую закалку или иную термообработку до состояния, при котором требуется твёрдое точение, PCBN может стать гораздо более предпочтительным вариантом, особенно если требуется обеспечить стабильные размеры, высокое качество поверхности и более длительный срок службы инструмента.
Вот первое правило, которое нужно запомнить:
Не выбирайте CBN только потому, что материал изготовлен из стали марки 1045. Сначала проверьте его твердость.
В данной статье мы используем термин “CBN-пластинка”, поскольку это общепринятое производственное обозначение. Точнее говоря, большинство CBN-пластинок, применяемых для токарной обработки твердых материалов, представляют собой PCBN — поликристаллический кубический нитрид бора режущие инструменты.
Можно ли применять CBN к стали AISI 1045?
AISI 1045 — это среднеуглеродистая сталь, широко используемая для изготовления валов, осей, штифтов, шестерен, втулок и других деталей машин.
В промышленной практике стали C45, S45C и китайская сталь 45 часто сопоставляются со сталью AISI 1045, хотя их не следует автоматически считать химически идентичными в соответствии со всеми стандартами на материалы.
Однако при выборе режущего инструмента зачастую более важным вопросом является не то, называется ли заготовка сталью AISI 1045, C45 или 45.
Это:
В каком состоянии находится сталь в настоящее время?
Сталь одной и той же номинальной марки может подвергаться механической обработке как в относительно мягком состоянии, так и после закалки до твердости, значительно превышающей 50 HRC. Подходящий режущий инструмент в этих случаях может быть совершенно разным.
Практическая отправная точка заключается в следующем:
| Состояние заготовки | Типичный подход к созданию инструментов |
|---|---|
| Отжиганая или нормализованная сталь марки 1045 | Твердый сплав, как правило, является лучшим выбором |
| Умеренно закаленная сталь 1045 | Сравните карбид и PCBN по твердости, допускам и объёму производства |
| Примерно 45 HRC и выше | PCBN становится всё более привлекательным |
| 50–60+ HRC, финишная обработка | PCBN часто является оптимальным выбором |
| Резкое прерывание резания | Необходимо тщательно подбирать марку PCBN и способ подготовки режущей кромки |
Серийные марки PCBN, как правило, разрабатываются специально для обработки закаленных сталей. Например, компания Kennametal позиционирует свою марку PCBN KB1610 с низким содержанием CBN для прецизионной чистовой обработки закаленных сталей с твердостью выше 45 HRC и прямо не рекомендует использовать эту марку для обработки мягкой стали.
Компания «Сандвик» использует более консервативное и широкое определение токарной обработки твердых материалов, описывая её как токарную обработку закаленных сталей с использованием 55 HRC и выше, как правило, на этапах чистовой или получистовой обработки.
Таким образом, конкретный момент перехода зависит от конкретного случая применения, но принцип ясен:
По мере того как обработка материала 1045 становится всё более сложной, аргументы в пользу использования PCBN приобретают всё большее значение.
Почему PCBN хорошо подходит для обработки закаленной стали марки 1045
При твёрдом токарном обрабатывании режущая кромка подвергается значительным механическим и тепловым нагрузкам.
PCBN подходит для таких условий, поскольку сочетает в себе очень высокую твёрдость с высокой износостойкостью и способностью сохранять режущие характеристики при повышенных температурах резания.
Это позволяет PCBN сохранять свою передовую геометрию в ситуациях, когда износ твердого сплава может резко ускориться.
В случае серийной обработки это может означать:
- более стабильные размеры;
- более равномерная обработка поверхности;
- меньше WNMG изменения;
- без коррекции смещения;
- а также, в соответствующих случаях, снижение себестоимости готовой детали.
Однако не все марки PCBN одинаковы.
Некоторые марки оптимизированы в первую очередь с точки зрения износостойкости и высокоскоростной непрерывной чистовой обработки. Другие разработаны с учетом повышенной сопротивляемости разрушению для прерывистой резки.
Например, компания «Сумитомо» классифицирует свои марки CBN из закаленной стали в зависимости от области применения. Марка BNC2105 предназначена для высокоскоростной чистовой обработки, BNC2115 — для высокоточной обработки и обеспечения стабильной шероховатости поверхности, а BNC2135 разработана для обеспечения повышенной стойкости к разрушению при прерывистой токарной обработке.
Таким образом, выбор пластины из CBN — это не просто вопрос выбора “самой твердой пластины”.”
Речь идет о том, чтобы найти баланс износостойкость, вязкость, подготовка кромки и тип реза.
Какое качество поверхности можно получить с помощью CBN при обработке закаленной стали марки 1045?
Это один из самых распространенных вопросов в области твердого точения.
При стабильной настройке финишной обработки, С помощью PCBN можно достичь значений Ra в субмикронном диапазоне.
В качестве практического справочника для производственного цеха, Ra 0,4–0,8 мкм может служить разумным диапазоном целевых значений для многих оптимизированных операций глубокого резания. Это значение не является гарантированным для каждого станка и каждой детали.
Фактическая обработка поверхности зависит не только от материала вставки.
Исследования в области твёрдого точения с использованием PCBN на других закалённых сталях продемонстрировали шероховатость поверхности, значительно ниже Ra 1 мкм, включая опубликованные результаты, достигающие примерно Ra 0,25 мкм при подходящих условиях.
Поэтому важный вопрос заключается не в том, чтобы:
“Может ли CBN получить Ra 0,4?”
Лучше спросить:
“Сможет ли моя комплексная система обработки стабильно обеспечивать требуемое значение Ra в течение всего срока службы инструмента?”
Особое значение имеют четыре фактора.
1. Скорость подачи
Подача — одна из первых переменных, на которые следует обратить внимание, если шероховатость поверхности слишком высокая.
По мере увеличения подачи геометрические следы подачи на точенной поверхности, как правило, становятся более заметными. Результаты многочисленных исследований в области твердого точения показывают, что подача является одним из важных факторов, влияющих на шероховатость поверхности.
Именно поэтому изменение класса CBN не всегда является правильным первым шагом при получении некачественной поверхности.
Иногда настоящая проблема заключается просто в неподходящей скорости подачи.
2. Радиус носовой части и геометрия стеклоочистителей
Геометрия инструмента также оказывает значительное влияние на форму получаемой поверхности.
Подходящий радиус носовой части может улучшить качество обработки, а правильно подобранная геометрия режущей кромки позволяет добиться более высокого качества поверхности при производительной скорости подачи.
Исследования, посвящённые применению вставных режущих элементов из PCBN при обработке закалённой стали, показали значительное улучшение шероховатости поверхности по сравнению с традиционной геометрией в исследуемых условиях.
Однако больший радиус носа не всегда лучше.
Увеличение эффективного радиуса может привести к увеличению радиальной режущей силы. При обработке тонкой заготовки или на неустойчивом станке это может вызвать вибрацию и, в результате, ухудшить качество финишной обработки.
3. Жесткость станка и заготовки
CBN не может компенсировать нестабильную настройку.
К типичным проблемам относятся:
- чрезмерный вылет заготовки;
- недостаточная фиксация;
- низкая жесткость держателя инструмента;
- состояние шпинделя или подшипника;
- чрезмерный биение;
- и нестабильная установка буровой штанги.
Чем ближе требования к качеству поверхности приближаются к значению Ra 0,4 мкм или ниже, тем более важную роль играет комплексная система «станок-заготовка-инструмент».
4. Износ инструмента
A Плитка из PCBN может продолжать физическую резку ещё долго после того, как перестанет производить детали приемлемого качества.
Износ боковых поверхностей, износ в области надрезов или появление микроскопических сколов могут привести к изменению эффективной геометрии режущей кромки и постепенному увеличению шероховатости поверхности или отклонению размеров.
При твердому токарном обрабатывании это означает, что полезный срок службы инструмента зачастую следует определять следующим образом:
Предел, при достижении которого инструмент больше не способен обеспечивать требуемые размеры или качество поверхности.
—а не просто тот момент, когда режущая кромка наконец ломается.
Насколько дольше служит CBN по сравнению с карбидом?
Клиенты часто спрашивают, в 5, 10 или даже 20 раз дольше служит CBN по сравнению с карбидом.
Универсального множителя не существует.
При правильной обработке материалов, требующих жёсткого резания, PCBN может обеспечить значительное увеличение полезного срока службы инструмента по сравнению с твердым сплавом. В других случаях разница может быть гораздо меньше.
Результат зависит от:
- твердость заготовки;
- микроструктура;
- скорость резания;
- канал;
- глубина реза;
- непрерывная или прерывистая резка;
- Марка PCBN;
- Материалы CBN;
- подготовка краев;
- стратегия использования охлаждающей жидкости;
- устойчивость машины;
- и критерий ресурса инструмента.
PCBN продемонстрировал высокую износостойкость при токарной обработке закаленной стали, а сравнительные исследования показали, что в некоторых условиях токарной обработки твердых материалов PCBN обеспечивает самый длительный срок службы среди всех испытанных режущих материалов.
Но такое утверждение, как:
“CBN всегда служит в 10–20 раз дольше, чем карбид”
это слишком общее утверждение, если не указаны условия обработки.
Полезное сравнение должно выглядеть следующим образом:
| Пункт | Твердый сплав | PCBN |
|---|---|---|
| Количество деталей на одну режущую кромку | Фактический результат измерения | Фактический результат измерения |
| Скорость резки | Записано | Записано |
| Время цикла | Записано | Записано |
| Средняя гладкость поверхности | Записано | Записано |
| Поправки на размеры | Записано | Записано |
| Количество смен инструмента за смену | Записано | Записано |
| Себестоимость инструмента на одну готовую деталь | Рассчитано | Рассчитано |
Если при сопоставимых условиях производства с помощью карбида получается 30 пригодных деталей, а с помощью PCBN — 300, то утверждение о том, что PCBN обеспечивает примерно в 10 раз больший полезный срок службы инструмента, является обоснованным.
Без данных по использованию этого приложения это всего лишь маркетинговая цифра.
Рекомендуемые начальные параметры для непрерывного токарного обработки CBN закаленной стали
Исходя из нашего опыта практического применения, следующий диапазон является полезным стартовое окно для непрерывной токарной обработки закаленной стали с использованием CBN/PCBN:
| Параметры резки | Рекомендуемый диапазон начальных значений |
|---|---|
| Скорость резания, Vc | 120–180 м/мин |
| Корм, ф | 0,10–0,12 мм/об. |
| Глубина реза, ap | 0,10–0,30 мм |
| Приложение | Непрерывная токарная обработка закаленной стали |
Эти цифры следует рассматривать как начальные параметры, а не универсальные фиксированные настройки.
Обычно мы рекомендуем следующее:
Начните с нижней границы диапазона параметров. Сначала убедитесь в стабильности режущей кромки, качестве поверхности и стабильности размеров. Если все показатели стабильны, постепенно увеличивайте скорость резания.
Такой подход особенно полезен в тех случаях, когда заказчик впервые пробует работать с PCBN или когда фактические условия термообработки и стабильность обработки ещё не до конца известны.
Оптимальная конечная скорость также зависит от конкретного сорта CBN. Например, в актуальных данных по применению компании Kennametal приведены различные диапазоны скоростей в зависимости как от сорта PCBN, так и от твердости материала. Для закаленных материалов с твердостью в диапазоне 55–60 HRC опубликованные диапазоны для двух сортов значительно различаются, что наглядно демонстрирует, почему всегда следует учитывать рекомендации, относящиеся к конкретному сорту.
Реальный пример из практики: токарная обработка с использованием PCBN при HRC 58–60
Вот один из реальных примеров условий обработки, с которыми сталкиваются наши клиенты на производстве:
| Пункт | Состояние клиента |
|---|---|
| Твёрдость заготовки | HRC 58–60 |
| Скорость резки | 120 м/мин |
| Глубина резки | 0,08–0,10 мм |
| Диаметр заготовки | 100 мм |
| Длина заготовки | 40 мм |
| Частота вращения шпинделя | 380 об/мин |
Это полезный пример консервативного подхода к финитной обработке детали с высокой твёрдостью.
У клиента работает на нижняя граница нашего обычного диапазона скоростей резания 120–180 м/мин и с использованием относительно небольшой глубины реза.
Это зачастую является разумной стратегией в следующих случаях:
- твердость заготовки составляет около 60 HRC;
- важна обработка поверхности;
- стабильность реза более важна, чем максимальная скорость съема металла;
- или приложение все еще находится в процессе оптимизации.
Обратите также внимание, что фактическая глубина реза, 0,08–0,10 мм, что немного меньше, чем наша общая рекомендуемая начальная величина — 0,10–0,30 мм.
В этом нет противоречия.
Рекомендуемые диапазоны являются ориентировочными значениями. Фактические параметры твердого точения следует корректировать с учетом типа детали, ее твердости, припуска, требуемого качества поверхности и состояния станка.
Скорость подачи для данного заказа клиента не была указана в имеющейся технологической карте, поэтому мы не рассчитываем и не указываем её здесь.
Это важно при составлении отчетов о случаях механической обработки: фактические данные должны оставаться фактическими данными.
Непрерывная и прерывистая резка — это разные виды применения
Гладкая чистовая обработка наружного диаметра и вал с шпоночным пазом могут иметь одинаковую твердость, однако режущая кромка при этом подвергается двум совершенно разным условиям.
Непрерывная токарная обработка
Для обеспечения стабильной непрерывной резки обычно выделяют следующие приоритеты:
- износостойкость;
- стабильность размеров;
- отделка поверхности;
- и предсказуемый износ боковых поверхностей.
Поэтому марка PCBN с высокой износостойкостью может стать отличным выбором.
Прерванный поворот
Когда режущая кромка неоднократно входит в заготовку и выходит из неё — например, при:
- пазы для шпонок;
- поперечные отверстия;
- сплайны;
- масляные канавки;
- или другие неровные поверхности—
вставка подвергается многократным ударам.
Устойчивость к разрушению приобретает гораздо большее значение.
Именно поэтому производители PCBN предлагают более прочные марки, специально предназначенные для прерывистой обработки закаленной стали. Например, в действующей системе подбора марок компании Sumitomo проводится разграничение между марками для высокоскоростной чистовой обработки и марками с повышенной сопротивляемостью разрушению, предназначенными для прерывистой токарной обработки.
Вывод прост:
Не следует использовать сорт CBN, предназначенный для чистовой обработки, при тяжелой прерывистой резании только потому, что обе заготовки имеют одинаковую твердость по шкале HRC.
Какие вставки лучше использовать: с высоким или низким содержанием CBN?
Содержание CBN — ещё один фактор, который клиенты порой упрощают чрезмерно.
Большее содержание CBN не всегда означает более высокую эффективность при использовании в любых областях применения закаленной стали.
Для тонкой непрерывной обработки закаленных сталей широко используются марки PCBN с низким содержанием CBN и керамическим связующим, поскольку они обеспечивают эффективное сочетание износостойкости и качества обработки поверхности.
Для применений, предъявляющих более высокие требования к прерывистости резания или прочности, может потребоваться другой состав PCBN и иная обработка режущей кромки.
При правильном выборе следует учитывать следующее:
- твердость заготовки;
- непрерывная или прерывистая резка;
- требование к качеству поверхности;
- припуск на обработку;
- скорость резания;
- требуемая прочность края;
- и допустимый режим отказа.
Другими словами, Процент CBN — это лишь один из критериев отбора сортов.
Подготовка кромок имеет большее значение, чем предполагают многие пользователи
Режущую кромку из PCBN редко выбирают, ориентируясь исключительно на марку подложки.
Геометрия фаски и хонингования может существенно влиять на прочность кромки.
Более острая кромка позволяет снизить режущие усилия и способствует качественной чистовой обработке, но при этом она может быть более подвержена сколам.
Более прочная скошенная или отшлифованная кромка повышает безопасность при повышенной нагрузке или при перебоях в работе, однако может привести к увеличению режущих усилий.
Это особенно важно в следующих случаях:
- пазы для шпонок;
- отверстия;
- неравномерные запасы;
- закаленная окалина;
- или при изменении глубины реза.
Если режущая пластина CBN рано начинает сколываться, смена основания не всегда является первым решением.
В число первых вопросов должны войти:
Подходит ли подготовка кромки для данного пропила?
и:
Не перегружается ли режущая кромка при входе?
Следует ли эксплуатировать CBN в сухом состоянии или с охлаждающей жидкостью?
Не существует универсального правила, согласно которому PCBN всегда должен работать без смазки.
Сухое твердое точение широко применяется, поскольку CBN выдерживает высокие температуры резания, а отказ от использования охлаждающей жидкости позволяет упростить технологический процесс.
Компания Sandvik указывает возможность отказа от использования охлаждающей жидкости в числе преимуществ токарной обработки твердых материалов.
Однако выбор правильной стратегии охлаждения по-прежнему зависит от:
- марка PCBN;
- непрерывная и прерывистая резка;
- требования к размерам деталей;
- параметры резки;
- и насколько равномерно охлаждающая жидкость поступает в зону резания.
Основной проблемой при прерывистом твёрдом токарном обрабатывании является термический цикл. Повторный нагрев и охлаждение могут усилить термический удар на режущей кромке.
Поэтому нестабильные условия охлаждения могут оказаться хуже, чем намеренно «сухой» процесс.
Практическое правило гласит:
Выберите одну стратегию контролируемой обработки и проверьте её эффективность. Не допускайте, чтобы подача охлаждающей жидкости на режущую кромку становилась прерывистой или непредсказуемой.
Может ли твёрдое точение CBN заменить шлифование?
В некоторых случаях — да.
Одной из основных причин, по которой производители применяют твердое точение с использованием PCBN, является то, что закаленную деталь иногда можно обрабатывать непосредственно до достижения конечных или почти конечных требований к размерам и поверхности.
Твёрдое точение позволяет:
- более короткие технологические маршруты;
- меньше настроек;
- большая гибкость;
- более простая обработка сложных геометрических форм;
- и снижение зависимости от измельчения.
Компания «Сандвик» называет сокращение времени производства, гибкость и высокое качество деталей в числе причин, по которым следует применять токарную обработку твердых материалов.
В рамках научных исследований также изучалась технология твердого точения как альтернатива шлифованию, и было продемонстрировано, что при соблюдении надлежащих условий обработки с использованием PCBN можно добиться очень низкой шероховатости поверхности.
Однако важно не утверждать, что токарная обработка на станках CBN может заменить шлифование во всех случаях.
Возможность удаления шлифовальных следов зависит не только от значения Ra.
Кроме того, необходимо учитывать следующее:
- округлость;
- цилиндричность;
- допуск по размерам;
- целостность поверхности;
- остаточное напряжение;
- тепловые эффекты в недрах;
- и функциональные требования к компоненту.
Следовательно, технически правильное утверждение звучит так:
В подходящих случаях твердое точение с использованием PCBN может заменить или сократить объем шлифования.
Почему дорогая вставка из CBN всё же может снизить себестоимость единицы продукции
Вставки из PCBN обычно стоят значительно дороже в расчете на одну режущую кромку, чем вставки из твердого сплава.
Это приводит к распространенной ошибке при совершении покупок:
сравнивая цена вставки вместо затрат на механическую обработку.
Представьте себе два инструмента:
- Инструмент A обходится дешевле в расчете на одну замену, но требует частой смены угла наклона.
- Инструмент B стоит дороже, но служит гораздо дольше и более стабильно сохраняет размер.
Более дешёвая деталь может служить исходным материалом для производства более дорогого компонента.
Более полезный расчёт выглядит следующим образом:
Стоимость инструмента на одну деталь = стоимость полезной режущей кромки ÷ количество приемлемых деталей, изготовленных с использованием одной кромки
Но даже это — не вся сумма затрат.
Настоящее сравнение производственных показателей должно также включать:
- время простоя при смене инструмента;
- вмешательство оператора;
- регулировка смещения;
- проверка размеров;
- бракованные детали;
- время цикла;
- загрузка оборудования;
- а также любые операции по шлифованию, которые можно сократить или исключить.
Именно поэтому CBN следует оценивать по уровень процесса, а не только на уровне цены вставки.
При производстве больших партий закаленных валов экономия нескольких смен инструмента за смену может оказаться более значимой, чем разница в цене между двумя пластинками.
Когда PCBN — НЕ лучший выбор для стали 1045
CBN — превосходный материал для изготовления инструментов, но не всегда он подходит для конкретного инструмента.
1. Сталь марки 1045 по-прежнему мягкая
Если заготовка отжигана, нормализована или иным образом относительно мягкая, карбид обычно является лучшим вариантом.
Использование PCBN только потому, что это высококачественный материал для режущего инструмента, как правило, нецелесообразно с экономической точки зрения.
Это соответствует рекомендациям по применению PCBN в промышленности. Например, компания Kennametal прямо указывает, что не следует применять её марку PCBN KB1610 из закаленной стали для обработки мягкой стали.
2. Настройка нестабильна
Если станок или заготовка вибрируют, сначала устраните причину недостаточной жесткости.
Даже более дорогая вставка не устранит вибрацию, вызванную:
- чрезмерный свес;
- ненадёжное закрепление заготовки;
- отдельные детали;
- или недостаточная жесткость станка.
3. Рез резко прерывается
PCBN, возможно, по-прежнему подходит, однако марку материала и форму заточки кромки необходимо подбирать с учетом требования к стойкости к разрушению.
Марка PCBN для чистовой обработки может быстро подвергаться сколам при неправильном применении в режиме прерывистой резки.
4. Припуск на обработку слишком велик или сильно колеблется
Кромка из CBN, предназначенная для чистовой обработки, не должна вынужденно компенсировать неожиданно значительные отклонения в размерах заготовки.
По возможности следует стабилизировать припуск перед последним проходом при твёрдом точении.
5. Объем производства очень невелик
В случае изготовления единичной детали или выполнения заказа с очень небольшим объемом производства карбид или другой инструментальный материал может оказаться более экономичным, даже если PCBN технически обеспечивает более высокую производительность.
Правильным выбором является тот вариант, который обеспечивает наименьшие практические затраты с точки зрения производственных требований — не обязательно тот, который имеет самый длительный теоретический срок службы инструмента.
Устранение неполадок при токарной обработке закаленной стали марки 1045 с использованием PCBN
Когда абразив CBN не работает так, как ожидалось, немедленная смена марки CBN зачастую является неправильным первым шагом.
Проблема: низкое качество поверхности уже с первой детали
Проверьте:
- скорость подачи;
- радиус носа;
- геометрия стеклоочистителя;
- биение;
- жёсткость станка;
- зажим заготовки;
- и вибрация.
Проблема: изначально качество покрытия хорошее, но со временем оно ухудшается
Проверьте:
- износ боковых поверхностей;
- износ пазов;
- критерий смены инструмента;
- сдвиг размеров;
- и не используется ли вставка слишком долго.
Проблема: Чипы Edge внезапно
Проверьте:
- прерванные участки;
- изменение припуска на обработку;
- снять фаску с кромки или отшлифовать;
- подача и глубина реза;
- условия допуска;
- шкала заготовки;
- и подачу охлаждающей жидкости.
Проблема: срок службы инструмента значительно короче, чем ожидалось
Сначала убедитесь, что:
- фактическая твердость заготовки;
- фактическая скорость резания;
- Марка PCBN;
- непрерывная и прерывистая резка;
- жёсткость станка;
- и предназначена ли выбранная пластина для данного вида твёрдого точения.
Не следует полагать, что каждая проблема, связанная с коротким сроком службы инструмента, обусловлена “низким качеством CBN”.”
Часто истинной причиной является несоответствие вставки и области применения.
Практический алгоритм настройки нового задания на твердосплавную токарную обработку CBN
Для нового применения закаленной стали мы рекомендуем следующий подход:
- Уточните фактическую твердость. Не выбирайте вставку, ориентируясь исключительно на “сталь 1045”.”
- Определите, является ли разрез непрерывным или прерывистым.
- Проверьте припуск на обработку и равномерность заготовки.
- Выберите марку PCBN и тип зачистки режущей кромки с учётом фактических условий резания.
- Начните с консервативных параметров.
- Для непрерывной токарной обработки закаленной стали начинайте примерно с нижнего конца Vc 120–180 м/мин, f 0,10–0,12 мм/об, ap 0,10–0,30 мм в соответствующих случаях.
- После первых пробных пропилов осмотрите кромку.
- Проверьте качество поверхности и стабильность размеров.
- Если процесс протекает стабильно, постепенно увеличивайте скорость резания.
- Оцените конечное состояние по стоимость одной пригодной детали, а не только скорость резания.
Этот метод, как правило, более надежен, чем начать с агрессивных параметров, а затем пытаться устранить сбои на границах.
Часто задаваемые вопросы
Может ли станок CBN обрабатывать сталь марки AISI 1045?
Да, особенно если сталь AISI 1045 прошла закалку. В случае с мягкой или нормализованной сталью 1045 карбид, как правило, является более экономичным вариантом для начала.
При какой твёрдости стоит рассмотреть возможность использования PCBN?
Единого обязательного порогового значения не существует. Коммерческие марки PCBN обычно используются для обработки закаленных сталей с твердостью выше примерно 45 HRC, тогда как во многих традиционных операциях токарной обработки твердых деталей твердость находится в диапазоне 50–60+ HRC.
Может ли CBN обрабатывать сталь марки 1045 с твердостью HRC 58–60?
Да. У нас есть заказчик, который обрабатывает заготовку из закаленной стали на HRC 58–60, с Vc 120 м/мин и ap 0,08–0,10 мм.
В имеющейся технологической карте заказчика не указан конкретный сорт заготовки, поэтому данный пример следует рассматривать скорее как реальный ориентир в отношении твердости и условий резания, а не как доказательство результата, характерного именно для стали AISI 1045.
С какой скорости резания мне следует начать?
Для непрерывного токарного обработки закаленной стали с использованием CBN наш практический диапазон начальных значений составляет:
Скорость подачи: 120–180 м/мин
Мы рекомендуем начинать с минимальной скорости и увеличивать её после того, как убедитесь в стабильности режущей кромки и качестве поверхности.
Какой корм вы порекомендуете?
Для непрерывной токарной обработки закаленной стали практический начальный диапазон составляет:
f: 0,10–0,12 мм/об.
Настройку следует выполнять с учетом требований к качеству поверхности, геометрии вставки, жесткости и марки CBN.
Какую глубину реза следует выбрать?
Обычно мы рекомендуем начать с следующего:
ap: 0,10–0,30 мм
При сложных условиях финишной обработки или очень высокой твердости целесообразно использовать меньшую глубину резания. В одном из примеров применения у заказчика при HRC 58–60 скорость составляет примерно 0,08–0,10 мм.
Какую чистоту поверхности можно получить при обработке CBN?
С помощью стабильного процесса твёрдого токарного обработки с использованием PCBN можно достичь значений Ra в субмикронном диапазоне.
Практическая цель — примерно Ra 0,4–0,8 мкм может быть достижимо при подходящих условиях чистовой обработки, однако результат в значительной степени зависит от подачи, геометрии режущей кромки, жесткости станка, износа инструмента и самой заготовки.
Без проведения испытаний на обрабатываемость это значение не следует рассматривать как гарантированное.
Срок службы CBN в 10 раз превышает срок службы карбида?
В некоторых случаях это возможно, но универсального правила «10×» не существует.
Срок службы инструмента необходимо сравнивать при одинаковой твёрдости, условиях резания, производственных требованиях и критериях выхода из строя.
Наиболее полезным показателем является допустимое количество деталей на одну линию и себестоимость одной готовой детали.
Следует ли использовать CBN в сухом виде?
Сухое твёрдое точение широко применяется, но это не является абсолютным правилом.
Правильный выбор зависит от марки PCBN, условий резания, типа обработки (непрерывная или прерывистая) и стабильности рабочей жидкости.
Может ли твёрдое точение CBN заменить шлифование?
В подходящих случаях — да.
Однако при принятии решения следует учитывать допуски на размеры, геометрию, целостность поверхности и функциональные требования, а не только шероховатость поверхности.
Заключение
Самый важный вопрос при механической обработке закаленной стали AISI 1045 заключается не в том, чтобы:
“Может ли CBN резать сталь марки 1045?”
Может.
Лучше задать следующий вопрос:
“При данной твёрдости, таких условиях обработки и таких производственных требованиях является ли PCBN наиболее стабильным и экономичным выбором?”
Для относительно мягкой стали марки 1045 карбид, как правило, является логичным решением.
По мере увеличения твердости до труднообрабатываемый В этом диапазоне PCBN становится всё более привлекательным материалом благодаря своей износостойкости, стабильности размеров и способности обеспечивать высокое качество поверхности.
Для непрерывной токарной обработки закаленной стали наш практический диапазон начальных значений составляет:
Скорость резания: 120–180 м/мин
Подача: 0,10–0,12 мм/об.
Глубина реза: 0,10–0,30 мм
Но это лишь начальные значения — а не жесткие правила.
Начните с осторожных настроек. Проверьте режущую кромку. Проверьте качество поверхности. Убедитесь в стабильности размеров. Затем постепенно увеличивайте скорость резания.
А при сравнении PCBN с карбидом не стоит ориентироваться исключительно на цену пластин.
Сравните:
срок службы инструмента, время простоя оборудования, однородность поверхности, вмешательство оператора и себестоимость одной детали, соответствующей требованиям.
Именно здесь становится очевидной истинная ценность твердого точения с использованием PCBN.
Нужна помощь в подборе параметров CBN для вашей задачи?
Если вы обрабатываете закаленную сталь марок 1045, C45, S45C, подшипниковую сталь, инструментальную сталь или другой закаленный черный металл, наиболее полезной информацией будет следующая:
марка материала, твердость, непрерывная или прерывистая резка, диаметр заготовки, припуск на обработку, требуемая чистота поверхности и текущие параметры резания.
С учетом этих сведений можно гораздо точнее подобрать марку CBN и начальные параметры, чем руководствуясь одним лишь названием материала.
