Перейти к содержимому 
Режущие инструменты из нержавеющей стали: Как выбрать твердосплавные вставки, концевые фрезы и сверла
Обработка нержавеющей стали может доставить немало хлопот, поскольку этот материал прочен и выделяет большое количество тепла. Чтобы не сломать сверла и не потерять время, нужны правильные твердосплавные инструменты и грамотная стратегия. Это руководство поможет вам выбрать лучшие пластины, концевые фрезы и сверла для вашего цеха.
Почему нержавеющая сталь трудно поддается обработке
Нержавеющая сталь не похожа на углеродистую сталь или алюминий. Она обладает особыми свойствами, из-за которых инструменты быстрее изнашиваются, если вы не используете правильные настройки.
Наклёп материала
Это одна из самых больших проблем в механической мастерской. Если ваш инструмент затупился или если вы натираете поверхность вместо того, чтобы резать, металл становится намного тверже. Причина в том, что физическое давление изменяет структуру стали. Когда она затвердеет, ваш инструмент будет с трудом ее разрезать. Вы должны всегда держать инструмент в движении и делать достаточно глубокие пропилы, чтобы оставаться под затвердевшим слоем.
Высокая прочность
Нержавеющая сталь липкая. Она стремится прилипнуть к режущей кромке, а не рассыпаться на чистую стружку. Такая жесткость требует большей мощности от станка и создает большую нагрузку на твердосплавные пластины.
Марки нержавеющей стали и их показатели обрабатываемости
Все виды нержавеющей стали не одинаковы. Одни легко режутся, а другие - очень трудно.
Недвижимость | 304 Аустенитный | 316 Аустенитный | 430 Ферритный | 410 Мартенситный | 2205 Дуплекс |
Плотность | 8,000 | 8,000 | 7,750 | 7,750 | 7,805 |
Таяние | 1400-1450 | 1375-1400 | 1425-1510 | 1480-1530 | 1420-1465 |
Тепло | 500 | 500 | 460 | 460 | 450 |
Элек. Сопротивление | 720 | 740 | 600 | 570 | 800 |
Термальный конденсат. | 16.2 | 16.3 | 26.1 | 24.9 | 19.0 |
Модуль упругости | 193 | 193 | 200 | 200 | 200 |
Нержавеющая сталь 303
Этот сорт легче всего поддается обработке. Причина в том, что она содержит серу, которая помогает стружке распадаться. Он отлично подходит для изготовления деталей большого объема.
Нержавеющая сталь 304
Это наиболее распространенная марка, которую вы можете встретить. Ее труднее обрабатывать, чем 303, поскольку она быстрее затвердевает. Вам понадобятся острые инструменты и постоянное давление.
Нержавеющая сталь 316
Этот класс содержит молибден для защиты от коррозии. Однако она более жесткая и абразивная, чем 304. При резке 316 ваши инструменты будут быстрее изнашиваться.
Нержавеющая сталь 17-4 PH
Эта марка закаливается осаждением. В отожженном состоянии он хорошо обрабатывается. Но если его подвергнуть термической обработке, он становится очень прочным и требует применения специализированных марок твердого сплава.
Дуплексная нержавеющая сталь
Это смесь двух различных видов стали. Она очень прочная и очень сложная для обработки. Необходимо использовать низкие скорости и очень жесткие держатели инструментов.
Выбор правильных твердосплавных вставок для нержавеющей стали
Твердосплавные вставки гораздо лучше подходит для этой работы, чем быстрорежущая сталь (HSS). Твердый сплав может выдерживать высокие температуры, которые создает нержавеющая сталь, не теряя при этом своей твердости.
Градации твердосплавных вставок
При покупке вставок ищите группу “М”. Эта группа специально разработана для нержавеющей стали. Эти марки обладают оптимальным балансом прочности для предотвращения сколов и твердости для сопротивления нагреву.
Геометрия вставки и подготовка краев
Для нержавеющей стали нужен положительный угол наклона. Это означает, что инструмент имеет более острую кромку, которая режет металл, а не давит на него. Это снижает нагрев и вероятность закалки. Стружколом также важен. Он должен быть сконструирован таким образом, чтобы загибать липкую стружку, чтобы она срывалась до того, как сможет поцарапать деталь.
Покрытия для твердосплавных вставок
Покрытия - это как защита для вашего инструмента.
TiAlN
Это стандартное покрытие, которое хорошо подходит для многих работ.
AlTiN
Он лучше подходит для высокотемпературных применений, так как становится более твердым по мере нагревания.
PVD-покрытия
В большинстве вставок из нержавеющей стали используется PVD (физическое осаждение из паровой фазы). Этот процесс позволяет сделать покрытие очень тонким, а режущую кромку - очень острой.
Положительные и отрицательные вставки
Позитивные вставки
Они лучше всего подходят для небольших деталей или тонких стенок. Они требуют меньше усилий и создают меньше тепла.
Отрицательные вставки
Они более прочные. Их следует использовать для тяжелой черновой обработки, когда нужно снять много металла, а станок очень устойчив.
Твердосплавные концевые фрезы для фрезерования нержавеющей стали
Для фрезерования нержавеющей стали требуется инструмент, способный выдерживать вибрацию и нагрев одновременно.
Количество и геометрия флейт
В течение многих лет люди использовали концевые фрезы с 4 фрезами. Однако сейчас многие мастера предпочитают инструменты с 5 или даже 7 фрезами. Большее количество фрез позволяет перемещать инструмент быстрее, сохраняя при этом гладкость поверхности. Вам также следует обратить внимание на конструкцию с переменной спиралью. Это означает, что спирали на инструменте не все одинаковые. Это предотвращает вибрацию инструмента, что является распространенной проблемой при фрезеровании нержавеющей стали.
В большинстве случаев следует использовать фрезерование с подъемом. Это когда инструмент вращается в том же направлении, что и подача. Это помогает инструменту входить в резку с толстой стружкой и выходить с тонкой стружкой. Это уменьшает нагрев инструмента и помогает концевая фреза дольше.
Трохоидальное фрезерование
Это современная стратегия траектории движения инструмента. Вместо того чтобы резать по прямой, инструмент движется по небольшим окружностям. Благодаря этому инструмент находится в режущей части более короткое время. Это позволяет отводить тепло и использовать всю длину концевой фрезы. Это отличный способ сэкономить на инструментах.
Твердосплавные сверла для сверления нержавеющей стали
Бурение часто является самой сложной частью работы, поскольку тепло задерживается внутри отверстия.
Почему HSS терпит неудачу
Стандартные сверла из быстрорежущей стали обычно плавятся в нержавеющей стали. Они не могут оставаться острыми достаточно долго, чтобы пройти через закаленный слой. Твердосплавные сверла Они гораздо жестче и выдерживают давление, необходимое для продолжения резки.
Геометрия сверла
Угол наклона острия сверла должен составлять 135-140 градусов. Более плоское острие помогает центрировать сверло и предотвращает его смещение. Кроме того, вам нужно сверло с толстым полотном или центральной частью, чтобы оно не гнулось под давлением.
Сверла для сквозного охлаждения
Если вы сверление глубоких отверстий, Вы должны использовать сверла со сквозным охлаждением. Эти инструменты имеют отверстия, проходящие через середину. Охлаждающая жидкость вытекает из наконечника сверла. Это выталкивает стружку из отверстия и сохраняет наконечник холодным. Без этого стружка забивает отверстие, и сверло ломается.
Стратегия режущего инструмента в зависимости от операции обработки
Для успешной работы каждой операции требуется несколько иной фокус.
Токарная обработка с ЧПУ
Сосредоточьтесь на борьбе со стружкой. Используйте достаточно высокую скорость подачи, чтобы обеспечить работу стружколомателя. Если вы видите длинные птичьи гнезда стружки, вам нужно изменить подачу или геометрию вставки.
ЧПУ фрезерование
Сосредоточьтесь на траектории движения инструмента. Не позволяйте инструменту замирать или оставаться на одном месте. Если инструмент перестанет двигаться во время вращения, это немедленно приведет к упрочнению поверхности.
Сверление и изготовление отверстий
Не используйте цикл "пек", если в этом нет необходимости. Каждый раз, когда сверло вытаскивается из отверстия, оно натирает дно и упрочняет металл. Если вам приходится долбить, убедитесь, что сверло возвращается с достаточным усилием, чтобы прорезать все затвердевшие участки.
Скорость, подача и глубина резания Ссылка
Приведенные ниже цифры являются отправной точкой. Вы должны отрегулировать их в зависимости от того, как звучит ваша машина и как выглядят инструменты.
Футы поверхности в минуту
Для 304 или 316 вы можете выбирать между 150 и 300 SFM для токарной обработки. Если инструмент изнашивается слишком быстро, снизьте скорость. Если он выглядит хорошо, но работа идет медленно, увеличьте скорость.
Скорость подачи
Для фрезерования хорошей отправной точкой часто является 0,002-0,005 дюйма на зуб.
Глубина реза
Для черновой обработки берите столько, сколько может выдержать ваш станок. Для чистовой обработки убедитесь, что DOC составляет не менее 0,005 дюйма. Если вы сделаете слишком маленький пропил, инструмент будет просто тереть и упрочнять деталь.
Смазочно-охлаждающие жидкости для инструментов из нержавеющей стали
Охлаждающая жидкость обычно рекомендуется почти для всех работ с нержавеющей сталью.
Охлаждающая жидкость под высоким давлением
Залитая охлаждающая жидкость - это лучше, чем ничего, но охлаждающая жидкость под высоким давлением (она должна быть более 1000 PSI) намного лучше. Высокое давление помогает разбить стружку на мелкие кусочки и отбросить их от зоны резания.
Риски, связанные с сухой обработкой
Вам следует избегать сухая обработка в большинстве операций с нержавеющей сталью. Без охлаждающей жидкости тепло накапливается так быстро, что разрушает твердосплавную кромку за считанные секунды. Единственное исключение - очень легкая чистовая обработка со специальными покрытиями, но даже в этом случае она рискованна.
Характер износа инструмента и то, о чем он говорит
Наблюдение за тем, как умирают ваши инструменты, подскажет вам, как исправить процесс.
Застроченный край
Это когда кусочки нержавеющей стали прилипают к инструменту. Это происходит, когда скорость слишком низкая или охлаждающая жидкость не достигает кромки. Чтобы остановить это, увеличьте скорость.
Износ флангов
Это нормальный износ. Если это происходит слишком быстро, то, скорее всего, ваша скорость слишком высока.
Чиппинг
Это означает, что инструмент вибрирует или что марка твердого сплава слишком хрупкая. Используйте более твердый карбид или проверьте стабильность настройки.
Износ с насечками
Это происходит на линии глубины резания. Это можно исправить, изменяя глубину резания при разных проходах, чтобы износ не был всегда в одном и том же месте.
Отделка поверхности после обработки с ЧПУ
После завершения обработки деталь обязательно нуждается в постобработке. Чтобы получить хорошее Ra, используйте инструмент с большим радиусом носа и медленной скоростью подачи. Хотя некоторые детали нуждаются в пассивации или электрополировке для повышения устойчивости к ржавчине, самое главное - это чистая и гладкая поверхность, полученная на станке.
Резюме
Успех в работе с нержавеющей сталью достигается за счет управления теплом и предотвращения закалки. Используйте острые твердосплавные инструменты, правильные покрытия и большое количество охлаждающей жидкости. Соблюдая эти начальные параметры и следя за износом инструмента, вы повысите производительность и качество деталей.
Вопросы и ответы
Какая марка твердосплавной вставки лучше всего подходит для нержавеющей стали 316?
Вам следует выбрать класс ISO M с PVD-покрытием. Они достаточно прочны, чтобы справиться с молибденом в 316 без сколов.
Сколько канавок должно быть у твердосплавной концевой фрезы для нержавеющей стали?
Инструмент с 4 фрезами - это хорошо, но часто лучше использовать концевые фрезы с 5 фрезами. Они обеспечивают лучший баланс между скоростью и пространством для выхода стружки.
Почему мои твердосплавные сверла продолжают ломаться в нержавеющей стали?
Обычно это происходит из-за перегрева или засорения стружкой. Убедитесь, что вы используете сверло с проходным охлаждением и что вы не допускаете трения сверла о дно отверстия.
Можно ли использовать одни и те же твердосплавные вставки для нержавеющей стали 304 и дуплекс?
Можно, но для дуплекса придется снизить скорость. Дуплекс намного сложнее, поэтому инструмент прослужит не так долго, если вы сохраните те же настройки, что и для 304.
Какое покрытие лучше всего подходит для твердосплавной оснастки из нержавеющей стали?
AlTiN или TiAlN являются наиболее распространенными и эффективными покрытиями. Для высокоскоростных работ обычно побеждает AlTiN благодаря своей термостойкости.
