Pětiosé CNC obrábění komplexního jezdce formy: řezání a tepelné zpracování oceli odolné proti opotřebení

Pětiosé CNC obrábění složitých saní forem: základní úvahy pro řezání a tepelné zpracování ocelových materiálů odolných proti opotřebení

Pro přesné jezdce forem zahrnujících složité zakřivené povrchy je pětiosé CNC obrábění konvenční cestou k dosažení vysoce přesné a efektivní výroby. Mnoho inženýrů má tendenci při výběru modelů přehlížet klíčový bod bolesti: ocel odolná proti opotřebení (jako SKD11, H13 nebo D2 atd.) má po kalení nebo popouštění extrémně vysokou tvrdost (obvykle HRC 50-60+). Přímé pětiosé frézování může snadno vést k vylamování nástroje, prudkému zkrácení životnosti nástroje a dokonce i k deformaci formy nebo povrchovým mikrotrhlinám vlivem zpracovatelského tepla. K vyřešení tohoto problému je jádrem formulovat procesní cestu „hrubování a dokončování před kalením + přesné broušení/leštění + lokální vysokofrekvenční kalení“ nebo „žíhané řezání + celkové tepelné zpracování“ a odpovídající speciální nástroje z tvrdokovu. Tento článek podrobně rozebere inženýrské praktické body pětiosého CNC obrábění složitých jezdců forem z hlediska řezných parametrů, stavu materiálu, výběru nástroje a spolupráce při tepelném zpracování, což pomůže pracovníkům nákupu a výzkumu a vývoje vyhnout se běžnému selhání nástroje a rizikům nadměrné tolerance rozměrů.

Výběr materiálu jezdce formy a posouzení stavu procesu před zpracováním

Materiál jezdce formy přímo určuje náročnost CNC zpracování. Existuje mnoho typů otěruvzdorných ocelí, běžných jakostí, jako je SKD11 (vysokouhlíková vysoce chromová ocel Rhein), D2 (americký standardní analog H13), H13 (ocel pro tváření za tepla) a domácí Cr12MoV. Řezné vlastnosti těchto materiálů se velmi liší mezi stavem při dodání (obvykle žíhaný, tvrdost HB 200-300) a tepelně zpracovaným stavem (HRC 50-62).

Výhody žíhaného řezání:V žíhaném stavu je řezný koeficient oceli odolné proti opotřebení relativně dobrý. Použitím PVD potažených karbidových stopkových fréz lze dosáhnout pětiosého simultánního obrábění a může zpracovat složitou dutinu, vodicí drážku a úhel R jezdce. V tomto okamžiku je řezná síla mírná a zatížení obráběcího stroje je rovnoměrné, což je výhodné pro zajištění pětiosé přesnosti polohování.

Omezení kaleného zpracování:Pokud se pokusíte provést pětiosé frézování suportu nad 50 HRC, je možné pouze zrcadlové frézování nebo lokální odjehlování s velmi malou rezervou (např. 0,05-0,1 mm). Hrubování s velkou rezervou je v kaleném stavu téměř nemožné, protože rychlost opotřebení nástroje exponenciálně roste a tvar třísky se mění, což se snadno přilepí na nástroj, což vážně ovlivňuje jakost povrchu jezdce. Proto musí inženýři objasnit konečný stav tvrdosti požadovaný na výkresech a použít jej k obrácení uspořádání CNC obráběcího procesu.

Pětiosá simultánní strategie obrábění a nastavení řezných parametrů

U složitých suportů obsahujících volné povrchy mohou pětiosé obráběcí stroje (jako jsou obráběcí centra s osami A/C nebo osami B/C) poskytnout nástroji lepší úhel nájezdu, aby se zabránilo rušení. Vysoká tvrdost a nízká tepelná vodivost oceli odolné proti opotřebení však činí řízení teploty řezání kritickým.

Při pětiosém jemném frézování žíhané oceli odolné proti opotřebení se doporučuje následující strategie parametrů:

• Výběr nástroje:Výhodné jsou kuličkové frézy z tvrdokovu s nano-povlaky (jako je TiAlN nebo AlCrN). Pro malé oblasti zaoblení R0,5-R3 by měl průměr nástroje odpovídat poloměru povrchu, aby se snížilo "podřezání".
• Posuv a rychlost:Pro žíhaný stav SKD11 je řezná rychlost vc obvykle nastavena na 120-180 m/min a posuv na zub fz je mezi 0,1-0,2 mm/z. Při použití mazání minimálním množstvím (MQL) lze výrazně snížit řeznou teplotu a prodloužit životnost nástroje.
• Vezměte nůž a vytáhněte nůž:Během pětiosé interpolace musí být dráha spojování nástroje optimalizována, aby nedocházelo ke značkám po spojování nástroje ve vysokých nebo nízkých bodech na povrchu jezdce. Doporučuje se používat kompenzaci G41/G42 nebo dynamickou kompenzaci a při náhlých změnách zakřivení přidávat segmenty programu, aby byla zajištěna kontinuita povrchu.

Tabulka 1: Doporučené parametry pro pětiosé frézování žíhané oceli odolné proti opotřebení (pro referenci)

Poznámka: Konkrétní parametry je třeba upravit podle tuhosti obráběcího stroje, značky nástroje a aktuální šarže materiálu. Během zkušebního řezání prvního kusu by měl být pečlivě sledován zátěžový proud vřetena a povrch opotřebení nástroje.

Řízení deformace tepelným zpracováním a následná synergie broušení

Mnoho kluzných bloků vyžaduje po CNC obrábění celkové kalení a temperování, aby se získala konečná tvrdost odolná proti opotřebení (jako je HRC 55-60). Největší riziko tepelné úpravy jedeformace. Jezdec po pětiosém CNC obrábění má složitý tvar, nerovnoměrné rozložení zbytkového napětí a snadno se zdeformuje během kalení, což má za následek netolerance spojovacích povrchů (jako je lícování mezi jezdcem, vodicí deskou a jádrem).

Řešení:

• Zbývá přídavek na broušení:Během CNC programování by měl být rezervován přídavek na broušení 0,1-0,3 mm pro protilehlé povrchy (jako jsou kluzné kolejnice a polohovací povrchy). 0,05 mm může být vyhrazeno pro klíčové díly odolné proti opotřebení a větší rezerva může být vyhrazena pro jiné nelícující povrchy.
• Žíhání proti stresu:U jezdců složitých tvarů se doporučuje provést nízkoteplotní žíhání na odlehčení (600-650°C) po CNC dokončení a před konečným tepelným zpracováním, aby se uvolnilo zbytkové napětí vzniklé řezáním.
• Symetrické upínání a předehřívání:Při tepelném zpracování se používá vícestupňový ohřev pro zajištění rovnoměrné teploty uvnitř šoupátka. Při chlazení lze použít chlazení olejem nebo vzduchem (v závislosti na materiálu), aby se zabránilo nadměrnému namáhání chladem.
• Následné jemné broušení:Po tepelném zpracování jsou dosedací plochy korigovány pomocí přesné brusky nebo řezání drátem. Pokud je deformace v toleranční zóně (±0,05 mm), lze ji řešit přímo broušením; pokud je deformace příliš velká, bude nutné znovu CNC frézování, ale v této době bude opotřebení nástroje velké a náklady budou vysoké. proto,Přísné specifikace tepelného zpracování a návrh CNC okrajů jsou jádrem kontroly kvality.

Řízení životnosti nástrojů a zajištění kvality povrchu

Při obrábění oceli odolné proti opotřebení jsou způsoby vysokofrekvenčního selhání sekání nástroje a odlupování povlaku. Kromě výběru vysoce kvalitních nástrojů je stejně důležitá tuhost obráběcího stroje a kontrola vibrací. Když pětiosý obráběcí stroj provádí vysokorychlostní interpolaci, dojde k přeskakování nástrojové lišty nebo tepelnému driftu vřetena, zanechají na povrchu jezdce drobné vibrační stopy, které ovlivní následnou účinnost leštění.

Body kontroly kvality:

• Kontrola nářadí:Po zpracování každých 10-20 kusů sklíčkových bloků zkontrolujte řeznou hranu nástroje optickým mikroskopem. Pokud se zjistí, že čip je větší než 0,1 mm, je třeba jej přebrousit nebo vyměnit.
• Drsnost povrchu:Po pětiosém přesném frézování může hodnota Ra povrchu jezdce obvykle dosáhnout 0,8-1,6μm. Pro požadavky na zrcadlo (Ra