Vijfassige CNC-bewerking van complexe matrijsschuif: slijtvast staalsnijden en warmtebehandeling

Vijfassige CNC-bewerking van complexe matrijsglijbanen: kernoverwegingen voor het snijden en warmtebehandeling van slijtvaste staalmaterialen

Voor precisiematrijzen met complexe gebogen oppervlakken is vijfassige CNC-bewerking een conventionele manier om een ​​uiterst nauwkeurige en efficiënte productie te bereiken. Veel ingenieurs hebben de neiging om een ​​belangrijk pijnpunt over het hoofd te zien bij het selecteren van modellen: slijtvast staal (zoals SKD11, H13 of D2, enz.) heeft een extreem hoge hardheid (meestal HRC 50-60+) na afschrikken of ontlaten. Direct vijfassig frezen kan gemakkelijk leiden tot gereedschapsafbrokkeling, een scherpe vermindering van de standtijd en zelfs matrijsvervorming of microscheurtjes in het oppervlak als gevolg van de verwerkingswarmte. Om dit probleem op te lossen, is de kern het formuleren van een procestraject van "voorbewerken en afwerken vóór het harden + precisieslijpen/polijsten + lokaal hoogfrequent afschrikken" of "gegloeid snijden + algehele warmtebehandeling", en bijpassende speciale hardmetalen gereedschappen. In dit artikel worden de technische praktische punten van de vijfassige CNC-bewerking van complexe matrijsschuivers gedetailleerd uiteengezet vanuit het perspectief van snijparameters, materiaalstatus, gereedschapsselectie en samenwerking op het gebied van warmtebehandeling, waardoor inkoop- en R&D-personeel veelvoorkomende gereedschapsstoringen en risico's van overtolerantie op maat kunnen vermijden.

Materiaalkeuze van de matrijsschuif en beoordeling van de processtatus vóór verwerking

Het materiaal van de matrijsschuif bepaalt direct de moeilijkheidsgraad van de CNC-bewerking. Er zijn veel soorten slijtvast staal, gangbare kwaliteiten zoals SKD11 (Rhein-staal met hoog koolstofgehalte, hoog chroomgehalte), D2 (Amerikaanse standaard H13-analoog), H13 (heetwerkstaal) en huishoudelijk Cr12MoV. De snijeigenschappen van deze materialen variëren sterk tussen de toestand bij levering (meestal gegloeid, hardheid HB 200-300) en de warmtebehandelde toestand (HRC 50-62).

Voordelen van gegloeid snijden:In gegloeide toestand is de snijcoëfficiënt van slijtvast staal relatief goed. Het gebruik van PVD-gecoate hardmetalen vingerfrezen kan gelijktijdige bewerking met vijf assen bereiken en kan de complexe holte, geleidingsgroef en R-hoek van de schuif verwerken. Op dit moment is de snijkracht gematigd en is de belasting van de werktuigmachine uniform, wat gunstig is voor het garanderen van positioneringsnauwkeurigheid over vijf assen.

Beperkingen van uitgedoofde verwerking:Als u probeert de slede vijfassig te frezen boven HRC 50, is alleen spiegelfrezen of plaatselijk ontbramen met een zeer kleine marge (zoals 0,05-0,1 mm) mogelijk. Voorbewerken met een grote marge is bijna onmogelijk in de uitgedoofde toestand, omdat de slijtagesnelheid van het gereedschap exponentieel toeneemt en de spaanvorm verandert, wat gemakkelijk aan het gereedschap blijft kleven, wat de oppervlakteafwerking van de schuif ernstig beïnvloedt. Daarom moeten ingenieurs de uiteindelijke hardheidstoestand verduidelijken die vereist is in de tekeningen, en deze gebruiken om het CNC-bewerkingsproces om te keren.

Vijfassige gelijktijdige bewerkingsstrategie en snijparameterinstellingen

Voor complexe sledes met vrije-vormoppervlakken kunnen vijfassige werktuigmachines (zoals bewerkingscentra met A/C-assen of B/C-assen) een betere naderingshoek voor het gereedschap bieden om interferentie te voorkomen. De hoge hardheid en lage thermische geleidbaarheid van slijtvast staal maken het beheer van de snijtemperatuur echter van cruciaal belang.

Bij het fijnfrezen met vijf assen van gegloeid slijtvast staal wordt de volgende parameterstrategie aanbevolen:

• Gereedschapsselectie:Volhardmetalen kogelmessen met nanocoatings (zoals TiAlN of AlCrN) hebben de voorkeur. Voor kleine afrondingsgebieden van R0,5-R3 moet de gereedschapsdiameter overeenkomen met de oppervlakteradius om "ondersnijding" te verminderen.
• Voer en snelheid:Voor de SKD11-gegloeide toestand wordt de snijsnelheid vc gewoonlijk ingesteld op 120-180 m/min, en ligt de voeding per tand fz tussen 0,1-0,2 mm/z. Als een minimale hoeveelheid smering (MQL) wordt gebruikt, kan de snijtemperatuur aanzienlijk worden verlaagd en kan de standtijd worden verlengd.
• Het mes pakken en het mes terugtrekken:Tijdens interpolatie over vijf assen moet het gereedschapsverbindingspad worden geoptimaliseerd om gereedschapsverbindingsmarkeringen op hoge of lage punten op het schuifoppervlak te voorkomen. Het wordt aanbevolen om G41/G42-compensatie of dynamische compensatie te gebruiken en programmasegmenten toe te voegen bij plotselinge veranderingen in de kromming om de continuïteit van het oppervlak te garanderen.

Tabel 1: Aanbevolen parameters voor vijfassig frezen van gegloeid slijtvast staal (ter referentie)

Opmerking: Specifieke parameters moeten worden aangepast op basis van de stijfheid van de werktuigmachine, het merk van het gereedschap en de feitelijke materiaalpartij. Tijdens het proefsnijden van het eerste stuk moeten de spilbelastingsstroom en het slijtageoppervlak van het gereedschap nauwlettend worden gecontroleerd.

Vervormingscontrole door warmtebehandeling en daaropvolgende slijpsynergie

Veel glijblokken vereisen een algehele afschrikking en ontlaten na CNC-bewerking om de uiteindelijke slijtvaste hardheid te verkrijgen (zoals HRC 55-60). Het grootste risico van warmtebehandeling isvervorming. De schuifregelaar heeft na vijfassige CNC-verwerking een complexe vorm, een ongelijkmatige verdeling van de restspanning en kan gemakkelijk kromtrekken tijdens het afschrikken, wat resulteert in pasvlakken die buiten de tolerantie vallen (zoals de pasvorm tussen de schuifregelaar, de geleideplaat en de kern).

Oplossing:

• Maaltoeslag links:Tijdens het CNC-programmeren moet een slijptoeslag van 0,1-0,3 mm worden gereserveerd voor de pasvlakken (zoals glijrails en positioneringsvlakken). Er kan 0,05 mm worden gereserveerd voor belangrijke slijtvaste onderdelen, en een grotere marge kan worden gereserveerd voor andere niet-passende oppervlakken.
• Stressverlichting gloeien:Voor schuifregelaars met complexe vormen wordt aanbevolen om een ​​spanningsontlating bij lage temperatuur (600-650°C) uit te voeren na het CNC-afwerken en vóór de laatste warmtebehandeling om de restspanning die door het snijden wordt gegenereerd, op te heffen.
• Symmetrisch klemmen en voorverwarmen:Tijdens de warmtebehandeling wordt meertrapsverwarming gebruikt om een ​​uniforme temperatuur in de schuif te garanderen. Bij koeling kan oliekoeling of luchtkoeling (afhankelijk van het materiaal) worden gebruikt om overmatige koudeschokstress te voorkomen.
• Aansluitend fijn slijpen:Na de warmtebehandeling worden de pasvlakken gecorrigeerd met behulp van een precisie-vlakslijpmachine of draadsnijden. Als de vervorming binnen de tolerantiezone ligt (±0,05 mm), kan deze direct worden opgelost door te slijpen; als de vervorming te groot is, zal opnieuw CNC-frezen nodig zijn, maar op dit moment zal de gereedschapsslijtage groot zijn en zullen de kosten hoog zijn. daarom,Strenge specificaties voor warmtebehandeling en CNC-margeontwerp vormen de kern van kwaliteitscontrole。

Beheer van de standtijd van het gereedschap en waarborging van de oppervlaktekwaliteit

Bij de bewerking van slijtvast staal zijn het afbreken van gereedschap en het afbladderen van coatings vaak voorkomende faalwijzen. Naast het selecteren van gereedschappen van hoge kwaliteit zijn de stijfheid van de werktuigmachines en de trillingsbeheersing even belangrijk. Wanneer een vijfassige werktuigmachine hogesnelheidsinterpolatie uitvoert en de werkbalk springt of de spil thermische drift optreedt, zullen er kleine trillingssporen achterblijven op het oppervlak van de schuif, wat de daaropvolgende polijstefficiëntie zal beïnvloeden.

Kwaliteitscontrolepunten:

• Gereedschapsinspectie:Nadat u elke 10-20 stuks diablokken hebt verwerkt, gebruikt u een optische microscoop om de snijkant van het gereedschap te controleren. Als blijkt dat de chip groter is dan 0,1 mm, moet deze opnieuw worden geslepen of vervangen.
• Oppervlakteruwheid:Na precisiefrezen met vijf assen kan de Ra-waarde van het schuifoppervlak gewoonlijk 0,8-1,6 μm bereiken. Voor spiegelvereisten (Ra