Monimutkaisen muotin liukusäätimen viisiakselinen CNC-työstö: kulutusta kestävä teräksen leikkaus ja lämpökäsittely

Monimutkaisten muottiliuskojen viisiakselinen CNC-työstö: keskeisiä näkökohtia kulutusta kestävien teräsmateriaalien leikkaamiseen ja lämpökäsittelyyn

Monimutkaisia ​​kaarevia pintoja sisältäville tarkkuusmuottiliukukappaleille viisiakselinen CNC-työstö on tavanomainen tapa saavuttaa korkean tarkkuuden ja tehokkaan tuotannon. Monilla insinööreillä on taipumus jättää huomioimatta keskeinen kipukohta mallien valinnassa: kulutusta kestävällä teräksellä (kuten SKD11, H13 tai D2 jne.) on erittäin korkea kovuus (yleensä HRC 50-60+) karkaisun tai karkaisun jälkeen. Suora 5-akselinen jyrsintä voi helposti johtaa työkalun halkeamiseen, terävän työkalun käyttöiän lyhenemiseen ja jopa muotin muodonmuutokseen tai pinnan mikrohalkeamiin työstölämmön vuoksi. Tämän ongelman ratkaisemiseksi ydin on muotoilla prosessireitti "rouhinta ja viimeistely ennen kovettumista + tarkkuushionta/kiillotus + paikallinen suurtaajuinen karkaisu" tai "hehkutettu leikkaus + yleinen lämpökäsittely" ja siihen sopivat erikoiskovametallityökalut. Tässä artikkelissa käsitellään yksityiskohtaisesti monimutkaisten muottiliukukappaleiden viisiakselisen CNC-työstön tekniset käytännön kohdat leikkausparametrien, materiaalin tilan, työkalun valinnan ja lämpökäsittelyyhteistyön näkökulmasta, mikä auttaa hankinta- ja tuotekehityshenkilöstöä välttämään yleisiä työkaluvikoja ja mittojen ylitoleranssiriskejä.

Muotin liukusäätimen materiaalin valinta ja prosessin tilan arviointi ennen käsittelyä

Muotin liukusäätimen materiaali määrittää suoraan CNC-käsittelyn vaikeuden. On olemassa monenlaisia ​​kulutusta kestäviä teräksiä, yleisiä laatuja, kuten SKD11 (korkeahiilinen korkea kromi Rhein teräs), D2 (amerikkalainen standardi H13 analogia), H13 (kuumatyöstöteräs) ja kotimainen Cr12MoV. Näiden materiaalien leikkausominaisuudet vaihtelevat suuresti toimitustilan (yleensä hehkutettu, kovuus HB 200-300) ja lämpökäsitellyn tilan (HRC 50-62) välillä.

Hehkutetun leikkauksen edut:Hehkutetussa tilassa kulutusta kestävän teräksen leikkauskerroin on suhteellisen hyvä. PVD-päällystettyjen kovametallipäätyjyrsimien käyttö voi saavuttaa viiden akselin samanaikaisen koneistuksen ja voi käsitellä monimutkaisia ​​onteloita, ohjausuraa ja liukusäätimen R-kulmaa. Tällä hetkellä leikkausvoima on kohtalainen ja työstökoneen kuormitus tasainen, mikä on edullista viiden akselin paikannustarkkuuden varmistamiseksi.

Sammutetun käsittelyn rajoitukset:Jos yrität suorittaa viiden akselin jyrsintää luistille yli HRC 50:n, vain peilijyrsintä tai paikallinen purseenpoisto erittäin pienellä marginaalilla (kuten 0,05-0,1 mm) on mahdollista. Rouhinta suurella marginaalilla on lähes mahdotonta sammutetussa tilassa, koska työkalun kulumisnopeus kasvaa eksponentiaalisesti ja lastun muoto muuttuu, mikä on helppo tarttua työkaluun, mikä vaikuttaa vakavasti liukusäätimen pintakäsittelyyn. Siksi insinöörien on selvennettävä piirustusten edellyttämä lopullinen kovuustila ja käytettävä tätä CNC-työstöprosessin järjestelyn kääntämiseen.

Viiden akselin samanaikainen koneistusstrategia ja leikkausparametriasetukset

Monimutkaisille dioille, jotka sisältävät vapaamuotoisia pintoja, viisiakseliset työstökoneet (kuten koneistuskeskukset, joissa on A/C-akselit tai B/C-akselit) voivat tarjota työkalulle paremman lähestymiskulman häiriöiden välttämiseksi. Kuitenkin kulutusta kestävän teräksen korkea kovuus ja alhainen lämmönjohtavuus tekevät leikkauslämpötilan hallinnasta kriittistä.

Hehkutetun kulutusta kestävän teräksen viisiakselisessa hienojyrsimisessä suositellaan seuraavaa parametristrategiaa:

• Työkalun valinta:Täyskovametalliset kuulaleikkurit nanopinnoitteilla (kuten TiAlN tai AlCrN) ovat edullisia. Pienillä R0,5-R3-viila-alueilla työkalun halkaisijan tulee vastata pinnan sädettä "alileikkauksen" vähentämiseksi.
• Syöttö ja nopeus:SKD11-hehkutetussa tilassa leikkausnopeus vc on yleensä asetettu arvoon 120-180 m/min ja syöttö hammasta kohti fz on välillä 0,1-0,2 mm/z. Jos käytetään minimimäärävoitelua (MQL), leikkauslämpötilaa voidaan laskea merkittävästi ja työkalun käyttöikää voidaan pidentää.
• Veitsen ottaminen ja veitsen poistaminen:Viiden akselin interpoloinnin aikana työkalun liitosrata on optimoitava, jotta vältetään työkalun liitosmerkit liukusäätimen pinnan ylä- tai alakohdissa. On suositeltavaa käyttää G41/G42-kompensaatiota tai dynaamista kompensaatiota ja lisätä ohjelmaosia äkillisten kaarevuuden muutosten yhteydessä pinnan jatkuvuuden varmistamiseksi.

Taulukko 1: Suositeltavat parametrit hehkutetun kulutusta kestävän teräksen viisiakseliseen jyrsintään (viite)

Huomautus: Tietyt parametrit on säädettävä työstökoneen jäykkyyden, työkalumerkin ja todellisen materiaalierän mukaan. Ensimmäisen kappaleen koeleikkauksen aikana karan kuormitusvirtaa ja työkalun kulumispintaa tulee tarkkailla tarkasti.

Lämpökäsittelyn muodonmuutosten hallinta ja myöhempi hiontasynergia

Monet liukukappaleet vaativat kokonaiskarkaisun ja karkaisun CNC-työstön jälkeen lopullisen kulutusta kestävän kovuuden saavuttamiseksi (kuten HRC 55-60). Suurin lämpökäsittelyn riski onmuodonmuutos. Viiden akselin CNC-käsittelyn jälkeen liukusäätimellä on monimutkainen muoto, epätasainen jäännösjännityksen jakautuminen, ja se vääntyy helposti karkaisun aikana, mikä johtaa toleranssin ulkopuolisiin liitäntäpintoihin (kuten liukusäätimen, ohjauslevyn ja ytimen välinen sovitus).

Ratkaisu:

• Jäljellä oleva jauhatusmäärä:CNC-ohjelmoinnin aikana 0,1-0,3 mm hiontavaraa tulee varata liitospinnoille (kuten liukukiskot ja asemointipinnat). 0,05 mm voidaan varata keskeisille kulutusta kestäville osille, ja suurempi marginaali voidaan varata muille ei-istuville pinnoille.
• Stressiä lievittävä hehkutus:Liukusäätimille, joilla on monimutkaisia ​​muotoja, on suositeltavaa suorittaa matalan lämpötilan jännityksenpoistohehkutus (600-650 °C) CNC-viimeistelyn jälkeen ja ennen lopullista lämpökäsittelyä leikkaamisen aiheuttaman jäännösjännityksen poistamiseksi.
• Symmetrinen kiinnitys ja esilämmitys:Lämpökäsittelyn aikana käytetään monivaiheista lämmitystä tasaisen lämpötilan varmistamiseksi liukusäätimen sisällä. Jäähdyttämisessä voidaan käyttää öljy- tai ilmajäähdytystä (materiaalista riippuen) liiallisen kylmäshokkijännityksen välttämiseksi.
• Seuraava hieno jauhatus:Lämpökäsittelyn jälkeen liitospinnat korjataan tarkkuuspintahiomakoneella tai lankaleikkauksella. Jos muodonmuutos on toleranssialueen sisällä (±0,05 mm), se voidaan ratkaista suoraan hiomalla; jos muodonmuutos on liian suuri, CNC-jyrsintää tarvitaan uudelleen, mutta tällä hetkellä työkalun kuluminen on suurta ja kustannukset korkeat. siksiTiukat lämpökäsittelyvaatimukset ja CNC-marginaalisuunnittelu ovat laadunvalvonnan ydin.

Työkalun käyttöiän hallinta ja pinnan laadunvarmistus

Kulutusta kestävän teräksen työstyksessä työkalun halkaisu ja pinnoitteen kuorinta ovat suurtaajuisia vikatiloja. Laadukkaiden työkalujen valinnan lisäksi työstökoneiden jäykkyys ja tärinänhallinta ovat yhtä tärkeitä. Kun viisiakselinen työstökone suorittaa nopeaa interpolointia, jos työkalupalkki hyppää tai karan lämpöryömintä tapahtuu, liukusäätimen pintaan jää pieniä tärinäjälkiä, jotka vaikuttavat myöhempään kiillotustehokkuuteen.

Laadunvalvontapisteet:

• Työkalun tarkastus:Kun olet käsitellyt 10–20 liukukappaleen välein, tarkista työkalun leikkuureuna optisella mikroskoopilla. Jos sirun havaitaan olevan yli 0,1 mm, se on hiottava tai vaihdettava.
• Pinnan karheus:Viiden akselin tarkkuusjyrsinnän jälkeen liukusäätimen pinnan Ra-arvo voi yleensä olla 0,8-1,6 μm. Peilivaatimuksia varten (Ra