CNC-Fräsen ist derzeit einer der vielseitigsten Prozesse im Verlauf der Wärmebehandlung. Es kann nicht nur zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die mit traditionellen Methoden mehrere Tage oder Wochen in Anspruch nehmen würden, sondern auch zur Herstellung von Elementen, die mit anderen Methoden nicht möglich wären. Unter mehreren CNC-Frästechniken ist das Mikrofräsen die neueste Errungenschaft in der Metallverarbeitungsindustrie und wird hauptsächlich zur Stahlhärtung eingesetzt.
Im Vergleich zum konventionellen Verfahren bietet das Mikrofräsen große Vorteile bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl, insbesondere hinsichtlich der Oberflächenveredelung und Maßgenauigkeit. Dennoch ist diese Methode zur Bearbeitung von gehärtetem Stahl eine der schwierigsten Bearbeitungsoperationen. Für einen erfolgreichen Projektverlauf ist es notwendig, einige Parameter zu verstehen, die den gesamten Bearbeitungsprozess beeinflussen. Jeder Fehler kann zu Schnittfehlern und sogar zu dauerhaften Maschinenausfällen führen. Man muss wissen, wie man mit induktiv gehärtetem Stahl umgeht, was die Merkmale von isotherm gehärtetem Sphäroguss sind und welche die Hauptprobleme bei kohlenstoffarmem Stahl sind. Daher zielt dieser Artikel darauf ab, einige Schlüsselfaktoren zu erläutern, die bei der Implementierung der CNC-Frästechnologie zur Bearbeitung von gehärtetem Stahl in Ihrem Betrieb berücksichtigt werden sollten.
Was sollten Sie bei der Anwendung des CNC-Wärmebehandlungsprozesses berücksichtigen?
Produkte und Teile aus gehärtetem Stahl sind in vielen Industriezweigen weit verbreitet, einschließlich der Automobilindustrie, dem Militär und der Verteidigung, der Medizin, der Elektronik und der Halbleiter. Dieses Material zeichnet sich durch höchste Festigkeit und Härte aus und eignet sich ideal für den Einsatz in verschiedenen Maschinen- und Geräteteilen. Der Mikrofräsprozess von gehärtetem Werkzeugstahl ist jedoch nicht einfach. Vor Beginn müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, einschließlich Keramikplatten, Schneidkanten, Bearbeitungsparametern und dem Gehalt an Legierungszusätzen. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind unten aufgeführt:
- Bei der Bearbeitung ist die Auswahl des richtigen Werkzeugs äußerst wichtig. Es lohnt sich, eine bewusste Wahl zwischen Kugelfräsern, Zylinder-Stirnfräsern und Fräsern mit scharfen Ecken zu treffen, um sie an das zu bearbeitende Objekt anzupassen,
- Beim Fräsen, insbesondere beim Fräsen von Schnellarbeitsstahl, ist es entscheidend, eine konstante Spanbelastung an der Schneidkante des Werkzeugs aufrechtzuerhalten, um die Langlebigkeit des Geräts und die Qualität der Teile zu gewährleisten,
Die oben diskutierte Technologie wird zur Bearbeitung von gehärteten Stahlwerkzeugen verwendet. Wenn dieser Prozess nicht korrekt durchgeführt wird, kann dies zu einer schlechten Qualität des Endprodukts führen. Es gibt viele Bearbeitungsbetriebe, die CNC-Fräsdienstleistungen anbieten, aber das richtige zu finden, kann eine Herausforderung sein. Ein unzuverlässiges Unternehmen verschwendet nicht nur wertvolle Zeit, sondern kann auch funktionierende Teile beschädigen oder zu fehlerhaften Teilen führen. Daher ist es am besten, einen kostengünstigen Anbieter dieser Art von Lösungen mit exzellentem Kundenservice und innovativen Fähigkeiten zu wählen, die Ihren Produktionsanforderungen entsprechen. Dank langjähriger Erfahrung in diesem Bereich garantiert eine solche Entscheidung, dass Ihre Teile perfekt gefräst und bearbeitet werden. Darüber hinaus ist es ein Garant für sicheres und effizientes Arbeiten, schnelle Durchlaufzeiten und höhere Präzision.
Welches Substrat sollte für die Schleifbearbeitung von gehärtetem Stahl verwendet werden?
Beim Fräsen von gehärtetem Stahl HRc 50-70 ist es nicht möglich, Standardsubstrate aus Hartmetallpartikeln zu verwenden. Das zu bearbeitende Objekt ist nicht nur sehr hart, sondern oft wird Trockenbearbeitung angewendet, um Temperaturschwankungen am Werkzeug zu reduzieren. Dafür sind Geräte erforderlich, die hochwertige Hartmetalle enthalten, wie ultrafeinkörnige (z.B. YG-1 X-Power) oder nanokörnige (z.B. YG-1 X5070). Diese Sorten sind dichter und daher widerstandsfähiger gegen Verschleiß und hohe Temperaturen, was sie ideal für durch Kaltverformung gehärteten Stahl macht. Im Gegensatz dazu verschleißen harter/gewöhnlicher gesintertes Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl ziemlich schnell aufgrund der erzeugten extremen Hitze.
Welche Art von Beschichtungen sind für gehärteten Stahl erforderlich?
Die Beschichtung eines Werkzeugs kann einen enormen Einfluss auf seine Leistung haben. Standardbeschichtungen wie TiAlN oder TiCN halten Temperaturen bis zu 800°C stand und verschleißen schnell bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl. Speziell für dieses Problem hat die Firma YG-1 die angepasste blaue Y1200-Beschichtung entwickelt, die man bei den X5070 Werkzeugen finden kann. Sie hat eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 1200°C! Die Kombination dieser Beschichtung und des nanokörnigen Karbids bedeutet, dass unsere X5070 Werkzeuge hochharte Stähle bis zu 70 HRc bei extrem hohen Geschwindigkeiten und Vorschüben mit unglaublicher Haltbarkeit bearbeiten können! X5070 Geräte können zu hart sein und die Haltbarkeit des Werkzeugs kann ungleichmäßig sein, wenn sie mit älteren Maschinen, Maschinen mit langsameren Spindelgeschwindigkeiten oder solchen, die Verschleiß oder Vibrationen ausgesetzt sind, konfiguriert werden. In solchen Fällen wäre ein Werkzeug mit ultrafeinen Partikeln, wie die YG-1 X-Power Fräser, besser geeignet. Es ist toleranter und kann bei geringeren Schnittgeschwindigkeiten arbeiten aufgrund der Härte des Karbidsubstrats.
Sollte beim Fräsen von gehärtetem Stahl nass oder trocken gearbeitet werden?
Die Haltbarkeit des Werkzeugs ist beim Fräsen oder Drehen von gehärtetem Stahl länger und gleichmäßiger im Trockenschnitt (d.h. ohne Kühlmittel). Für die meisten Ingenieure ist dies gegen die Logik, da sie im Studium gelernt haben, dass je mehr Schmiermittel, desto besser. Allerdings haben gehärtete Stahlgeräte wie zum Beispiel X5070 Beschichtungen, die deutlich höhere Temperaturen aushalten als die, die beim Trockenschnitt erzeugt werden. Das Auftragen von Kühlmittel auf das Werkzeug kann Mikrorisse in der Beschichtung verursachen, was wiederum zu ihrer leichteren Zerstörung und schnelleren Abnutzung führen kann. Dies ist ähnlich wie das Gießen von kaltem Wasser auf ein heißes Glas - es kann auch kaputt gehen, genauer gesagt, es kann reißen. Bei der Trockenbearbeitung kann in der Regel eine Haltbarkeit von mindestens 40% erreicht werden.
Kann man austauschbare Fräser zur Bearbeitung von hochgehärtetem Stahl in CNC verwenden?
Die meisten Standard-Sorten von indexierbaren Werkzeugen können Materialien bis zu 45 HRc problemlos bearbeiten. Wenn wir beginnen, Materialien mit einer Härte von über 50 HRc zu bearbeiten, versagen die meisten Trennscheiben, da sie nicht hart genug sind und eine falsche Schneidkanten-Geometrie haben. Z.B. sind Standard-Austauschfräser von 90 Grad APMT/APKT für das Fräsen von hartem Stahl nutzlos - die Kante ist zu schwach für die Arbeit mit hohem Vorschub und geringer Schnitttiefe. Das ideale indexierbare Werkzeug für gehärteten Stahl ist ein Hochvorschubfrässystem wie das Korloy HRM Double oder das HFM High Feed Milling. Sie zeichnen sich durch eine geringe Schnitttiefe (0,3-1,6 mm) aus, arbeiten jedoch mit aggressiven Vorschubgeschwindigkeiten, die ideal für das Fräsen von gehärtetem Stahl sind (>1,2 mm pro Umdrehung). Hervorragende Sorten für gehärteten Stahl sind PC2005, PC2010 oder PC2015, mit einer flachen Platte (ohne Brecher), die bis zu HRc 65 bearbeitet werden kann. Dies bedeutet, dass Werkzeuge mit einem Durchmesser von bis zu 200mm zum Fräsen von gehärtetem Stahl verwendet werden können!
Welche Art der Schneidkanten-Geometrie ist für gehärteten Stahl erforderlich?
Werkzeuge zum Härten von Materialien erfordern eine spezielle Schneidkanten-Geometrie, um sie zu verstärken. Sie haben in der Regel eine Geometrie, die dem von Edelstahlwerkzeugen entgegengesetzt ist. Geräte aus gehärtetem Stahl haben in der Regel eine negative Schleifung, flache Rillen und dicke Kerne. Diese Art von Geometrie ist sehr widerstandsfähig und für hohe Geschwindigkeiten und geringe Schnitttiefen vorgesehen.
Welche Werkzeugbefestigungsmethode ist am besten zum Fräsen von gehärtetem Stahl geeignet?
Nach der Auswahl des richtigen Werkzeugs ist die korrekte Befestigung der nächste Schlüssel. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, in einen Hochleistungsfräser zu investieren, kann die Verwendung eines Universalhalters die Vorteile, die das Gerät bietet, verringern. Seitenschlösser und ER-Spannbuchsen eignen sich für allgemeine Fräsarbeiten, sollten jedoch beim Bearbeiten von gehärtetem Stahl vermieden werden.
Probleme mit ER-Spannzangen und Seitengriffen
- Ausgeglichen - obwohl sie ab Werk auf 15.000 U/min oder mehr ausbalanciert sein können, ist dies bei der Montage mit Spannbuchsen und Vorrichtungen nicht der Fall,
- Schlagen - Schlagen bis zu 10 Mikron bei einer Werkzeuglänge von 3xD. Wenn die Länge jedoch 8xD beträgt, steigt sie auf 50 Mikron. Für ein 5 mm Werkzeug ist das eine enorme Zahl, die Vibrationen im Werkzeug und im bearbeiteten Gegenstand verursacht. Bei der Bearbeitung von harten Materialien mit ebenso harten Geräten können sie zu vorzeitigem Verschleiß und geringer Zuverlässigkeit führen.
Thermoschrumpfhalter in CNC
Schrumpffutter sind ideal für durch Kaltverformung gehärteten Stahl, mit hervorragender Konzentrizität und präziser 3-Mikron-Schlag, um das Gleichgewicht bei hohen Schnittgeschwindigkeiten zu halten. Lange Werkzeuge funktionieren besonders gut in Schrumpffuttern, und ein zusätzlicher Vorteil ist der schmale Hals und die geringe Wandstärke, was sie ideal für die Bearbeitung von Taschen macht, wo ein schmaler Griff erforderlich ist.
Hydraulische Spannvorrichtungen in CNC
Dies ist einer der Lieblingsgriffe vieler Bediener! Er begrenzt nicht nur das Schlagen auf 3 Mikron und die Balance auf 25.000 U/min, sondern der hydraulische Griff hat auch den zusätzlichen Vorteil der Vibrationsdämpfung des Werkzeugs. Bei Geräten mit großer Länge hat er einen Vorteil gegenüber dem zurückgezogenen Griff, da er die Vibrationen erheblich reduziert. Er ermöglicht auch einen schnellen Werkzeugwechsel an der Maschine, und mit steigender Temperatur steigt die Klemmkraft! Auch erhältlich mit YG-Thermogriff mit langem Hals (Wandstärke 6 mm) oder schmalem WTE HPH-Griff (Wandstärke 3 mm).
Schmale Griffe GSK / HP3
Die universellsten und wirtschaftlichsten Werkzeughalter sind die Korloy GSK Hülsen oder die ultradünnen Cutwel HP3. Mit einer Schlaggenauigkeit von 5 Mikron zeichnen sie sich durch ein schlankes Mutterdesign und eine höhere Klemmkraft aus, die deutlich über der der ER-Spannhülsen liegt. GSK sind mit einem Kegelwinkel von 8 Grad entworfen (im Vergleich zu 16 Grad für ER-Hülsen). Dies eliminiert das Durchbiegen und die Vibrationen, die typisch für ER-Spannfutter sind. Besonders empfohlen wird die Verwendung des Korloy GSK Halters in Kombination mit dem YG-1 Hydraulikhalter für Werkzeuge mit größerem Durchmesser.
Welche Geschwindigkeiten und Vorschübe sollten beim Fräsen von gehärtetem Stahl in CNC verwendet werden?
Jetzt, wo Sie das perfekte Set aus gehärtetem Stahl haben, müssen Sie darüber nachdenken, wie Sie es verwenden - das erhöht Ihre Erfolgschancen. Beim Fräsen, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsbearbeiten von gehärtetem Stahl, ist der Schlüssel zur Werkzeugbeständigkeit und Produktqualität die Aufrechterhaltung einer konstanten Spanbelastung an der Schneidkante. Es ist daher ratsam, eine höhere Schnittgeschwindigkeit beim Drehen von harten Materialien und bei niedriglegiertem Stahl anzuwenden. Die Spanbelastung entspricht dem Vorschub geteilt durch die Spindelgeschwindigkeit multipliziert mit der Anzahl der Schneidkanten. Es ist gut zu wissen, dass diese sehr unterschiedlich sind; wenn es zu klein oder zu groß ist, verschleißt das Werkzeug vorzeitig, beißt oder bricht. Viele schnelle Schnitte und flache Vorschübe sind der beste Weg, um eine hohe Produktqualität zu gewährleisten. Denken Sie jedoch daran, dass es in der Schneidzone von Edelstahl vorkommen kann, dass separate Fräsempfehlungen implementiert werden müssen. Gewöhnlicher Edelstahl wird eine andere Beständigkeit haben als martensitischer Edelstahl. Es ist wichtig, dies zu berücksichtigen, um ein Absplittern der Kante zu vermeiden.