Механическая обработка наплавленных износостойких слоев и высокотвердых закаленных сталей твердостью свыше шестидесяти единиц по шкале Роквелла представляет собой высшую категорию сложности во фрезеровании. Экстремальная твердость и гетерогенная структура наплавленного металла вызывают мгновенное абразивное истирание инструмента. В нашей практике применение режущих материалов из кубического нитрида бора CBN и наноструктурированных твердых сплавов позволяет фрезеровать закаленные детали с микронной точностью.

Особенности механической обработки наплавок твердостью свыше 55 HRC

Износостойкие наплавки сормайтом, стеллитом и карбидом хрома характеризуются наличием включений сверхтвердых карбидных зерен в вязкой матрице. При прерывистом фрезеровании режущая кромка испытывает непрерывные циклические микроудары колоссальной силы. Наш цеховой опыт показывает, что высокая температура в зоне контакта размягчает матрицу наплавки, облегчая скалывание стружки при условии высочайшей жесткости станка.

Любая податливость технологической оснастки или зазора в направляющих станка приводит к мгновенному катастрофическому выкрашиванию режущей пластины.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  • Предельные удельные силы резания, требующие монолитных жестких державок.
  • Высокая температура в точке среза, достигающая тысячи градусов Цельсия.
  • Необходимость применения сухого резания для предотвращения растрескивания инструмента.

Фрезерование закаленных слоев полностью вытесняет медленное круглое и плоское шлифование, сокращая технологический цикл в три раза.

Инструментальные материалы: ультрамелкозернистый твердый сплав, керамика и CBN

Для тяжелого фрезерования закаленных деталей применяются три основные группы инструментальных материалов. Ультрамелкозернистые твердые сплавы с нанопокрытиями TiAlSiN эффективны при твердости до пятидесяти восьми HRC. При твердости от шестидесяти до шестидесяти восьми HRC безальтернативным лидером являются пластины из поликристаллического кубического нитрида бора PCBN и минералокерамики на основе оксида алюминия.

Нитрид бора обладает твердостью, уступающей только алмазу, но в отличие от алмаза сохраняет химическую инертность к железу при температурах до 1200 градусов.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
Инструментальный материалДиапазон твердости деталиСкорость резания \(V_c\), м/минСтойкость к ударным нагрузкам
Субмикронный твердый сплав (AlCrSiN)45 – 58 HRC80 – 140 м/минВысокая (выдерживает прерывистое резание)
Смешанная оксидная керамика (Al2O3 + TiC)55 – 62 HRC150 – 250 м/минУмеренная (только безударное резание)
Кубический нитрид бора (PCBN с керамической связкой)58 – 68 HRC180 – 320 м/минВысокая (специализированные марки под прерывистый рез)

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Геометрия отрицательных передних углов для защиты режущей кромки

Главной геометрической особенностью фрез для Hard Milling является применение выраженных отрицательных передних углов от минус шести до минус пятнадцати градусов. Отрицательный передний угол перенаправляет результирующий вектор силы резания вглубь тела твердосплавной пластины, создавая режим сжатия вместо изгиба. В нашей практике защитная упрочняющая фаска кромки предотвращает микросколы при прохождении раковин наплавки.

Отрицательная геометрия обеспечивает максимальную толщину несущего тела режущего клина инструмента.

Ширина защитной упрочняющей фаски на пластине CBN составляет 0.1–0.2 мм при отрицательном угле наклона двадцать градусов, что гарантирует стойкость кромки при врезании в твердую окалину.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Сухое резание и термоудар при прерывистом фрезеровании твердых слоев

Фрезерование высокотвердых материалов выполняется строго без применения жидких смазочно-охлаждающих жидкостей. Циклическое попадание холодной эмульсии на раскаленную до тысячи градусов кромку пластины CBN вызывает мгновенный термический шок и появление сети микротрещин. А мощная струя сухого сжатого воздуха эффективно сдувает раскаленную стружку, исключая ее повторное измельчение в зоне резания.

Красная раскаленная стружка уносит основную часть тепловой энергии, покидая заготовку без передачи тепла в тело детали.

Условие охлаждения зоны резанияТемпературный градиент на кромкеХарактер разрушения инструментаРесурс пластины до скола
Сплошной полив водоэмульсионной СОЖПерепад 800°C за один оборотТермические трещины и мгновенный сколМенее 5–10 минут работы
Сухое резание со сжатым воздухом 6 барСтабильный квазистационарный нагревПлавный абразивный износ по задней грани60 – 120 минут работы
Масляный микротуман MQLУмеренный перепад температурДопустимо только на чистовых проходах40 – 70 минут работы

Технические критерии предотвращения микровыкрашивания и поломки пластин

Успешное твердое фрезерование базируется на применении исключительно попутного фрезерования и минимизации радиальной глубины резания ae до пяти процентов от диаметра фрезы. Врезание инструмента в заготовку должно осуществляться по плавной спиральной дуге без резких торцевых ударов. А постоянный контроль шероховатости поверхности профилометром позволяет вовремя выявить критический износ кромки до наступления аварийной ситуации.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Практический протокол внедрения технологии Hard Milling на производстве включает:

  1. Проверка статической и динамической жесткости шпинделя станка с ЧПУ (радиальный люфт до 2 мкм).
  2. Использование термопатронов или усиленных гидравлических патронов с коротким вылетом инструмента.
  3. Назначение малой радиальной ширины резания ae 0.05D–0.1D при максимальной осевой глубине ap.
  4. Исключительное применение попутного резания с обязательным обдувом зоны сухим сжатым воздухом.
  5. Оптический контроль износа задней грани пластины с критерием выбраковки не более 0.15 мм.

Соблюдение этих жестких правил позволяет стабильно обрабатывать детали твердостью до 65 HRC с квалитетом точности IT6 и шероховатостью Ra 0.4 мкм.