Нержавеющая сталь считается одним из самых сложных в обработке металлов в Обработка на станках с ЧПУ. Многие производители ежедневно сталкиваются с подобными проблемами, такими как износ инструмента, низкое качество поверхности и отклонения в размерах. Сложность обработки нержавеющей стали может приводить к дорогостоящим задержкам в производстве и проблемам с качеством, что в конечном итоге сказывается на вашей прибыли.
Из этого руководства вы узнаете об основных причинах сложностей при ЧПУ-обработке нержавеющей стали, о том, как правильно выбрать марку стали и инструмент, а также о том, как преодолевать трудности, возникающие при обработке нержавеющей стали.
Почему нержавеющая сталь трудно поддается обработке?
Нержавеющая сталь обладает непревзойдёнными эксплуатационными характеристиками благодаря своей устойчивости к воздействию высоких температур и давления, а также способности сохранять целостность в суровых условиях эксплуатации. Однако свойства материала, в том числе прочность, твердость и коррозионная стойкость, создают целый ряд сложностей при механической обработке. Эти сложности делают резку нержавеющей стали с ЧПУ более трудоемкой, чем обработку стандартной стали.
- Закаливание на работе: Упрочнение при обработке возникает, когда тепло, выделяемое в процессе резания, вызывает пластическую деформацию металла, изменяя его микроструктуру и вызывая упрочнение. Нержавеющая сталь подвержена упрочению в большей степени, чем алюминий и углеродистая сталь благодаря своей аустенитной структуре и низкой теплопроводности. Это приводит к ускоренному износу инструмента и увеличению шероховатости поверхности.
- Высокие температуры резки: Низкая теплопроводность материала приводит к накоплению тепла вблизи режущей кромки, что приводит к повреждению инструмента и обесцвечиванию поверхности.
- Предрасположенность к налипанию инструмента и образованию наростов на кромке
- Сложное отламывание стружки (чипы не скручиваются и не ломаются)
- Быстрый износ инструмента: Высокая вязкость материала приводит к быстрому затуплению режущих инструментов, если скорость резания и подача не оптимизированы.
- Высокий коэффициент теплового расширения: Сайт расширение металла под воздействием тепла приводит к проблемам с точностью при работе с деталями с жесткими допусками.
Основные процессы обработки нержавеющей стали с ЧПУ
При обработке нержавеющей стали с ЧПУ применяются различные технологии обработки. Прочность и красота нержавеющей стали с ЧПУ зависят от каждой операции обработки, которая превращает этот сложный материал в точно спроектированные детали.
ЧПУ Фрезерование: Фрезерование с ЧПУ лучше всего подходит для изготовления плоских поверхностей и пазов, а также сложных контуров. Сочетание твердосплавных инструментов с контролем охлаждающей жидкости позволяет получать гладкие поверхности при соблюдении жестких допусков.
ЧПУ Поворот: Токарная обработка с ЧПУ Лучше всего подходит для производства цилиндрических деталей, таких как валы и крепеж. Прецизионные токарные станки поддерживают равномерный диаметр, обеспечивая исключительное качество поверхности.
Сверление и нарезание резьбы: Сочетание кобальтовых или твердосплавных сверл с низкоскоростным режимом работы и непрерывной смазкой предохраняет инструмент от поломки при работе с нержавеющей сталью бурение и операции по нарезанию резьбы.
Измельчение: Сайт процесс измельчения позволяет получать чрезвычайно гладкие поверхности и точные размеры для медицинских и аэрокосмических компонентов.
EDM (Электроэрозионная обработка): EDM (электроэрозионная обработка) является эффективным методом резки сложных форм и обработки труднодоступных участков без износа инструмента.
Лучшие марки нержавеющей стали для обработки на станках с ЧПУ
К основным маркам нержавеющей стали, используемым для обработки на станках с ЧПУ, относятся 304, 316 и 17-4PH, которые отличаются по обрабатываемости, а также по коррозионной и термостойкости.
Нержавеющая сталь 304
Нержавеющая сталь марки 304 обеспечивает оптимальный баланс между обрабатываемостью, стоимостью и эксплуатационными характеристиками, благодаря чему он идеально подходит для обработки на станках с ЧПУ небольшими и средними партиями. Он широко применяется при изготовлении корпусов промышленного оборудования, общепромышленных механических деталей и деталей, контактирующих с пищевыми продуктами.
При работе с нержавеющей сталью 304 важно избегать излишне жестких допусков и чрезмерных скоростей подачи, чтобы свести к минимуму проблемы с закалкой.
Нержавеющая сталь 316
Нержавеющая сталь марки 316 включает молибден в состав нержавеющей стали марки 304, что значительно повышает ее коррозионную стойкость в хлоридных и химически агрессивных средах. Эти характеристики делают 316 материалом, который выбирают для применения в судостроении, химической промышленности и медицине.
Однако, по сравнению с нержавеющей сталью 304, 316 обладает более выраженной рабочей закалкой и более высокими силами резания. Следовательно, для обработки нержавеющей стали 316 требуются более низкие скорости резания, более высокие скорости подачи и высокопроизводительные твердосплавные режущие инструменты при обработке с ЧПУ.
Нержавеющая сталь 17-4 PH
17-4 PH — это нержавеющая сталь, упрочняющаяся осаждением. В отличие от аустенитных нержавеющих сталей, после соответствующей термической обработки она может приобретать чрезвычайно высокую прочность и твердость, сохраняя при этом отличную коррозионную стойкость. В производстве обработка на станках с ЧПУ обычно осуществляется в состоянии после растворительного отжига с последующей термической обработкой.
Нержавеющая сталь 17-4 PH обычно используется для изготовления высокопрочных конструкционных элементов, прецизионных механических деталей, а также деталей промышленного и аэрокосмического оборудования.
Сравнение марок нержавеющей стали и мнения инженеров
| Класс | Основные характеристики | Рейтинг обрабатываемости | Уровень затрат | Взгляд инженера |
|---|---|---|---|---|
| 303 | Степень свободной обработки | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | Наилучшим образом подходит для обработки больших партий, где важны производительность и контроль стружки. Благодаря хорошей обрабатываемости этот материал является практичным выбором для деталей с относительно простой геометрией. |
| 304 | Рабочая лошадка (самая распространенная) | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | Что касается деталей из нержавеющей стали общего назначения, марка 304 обеспечивает оптимальный баланс между эксплуатационными характеристиками и доступностью. При её механической обработке необходимо уделять больше внимания условиям резания, чем в случае с маркой 303, особенно при изготовлении деталей с узкими допусками. |
| 316 | Морской/медицинский класс | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | Когда коррозионная стойкость является ключевым требованием к конструкции, сталь марки 316 зачастую оправдывает дополнительные сложности при механической обработке. Следует учитывать, что условия механической обработки будут более сложными по сравнению со сталями марок 303 и 304. |
| 17-4 PH | Высокая прочность (закалка осаждением) | ★★★★☆ | ★★★★☆ | Это отличный вариант для прецизионных деталей, требующих повышенной прочности. Перед началом обработки необходимо проверить состояние материала и требования к его термической обработке, чтобы определить подходящий метод обработки. |
Передовой опыт в области обработки нержавеющей стали с использованием ЧПУ
Для преодоления сложностей, связанных со свойствами нержавеющей стали, рекомендуется выбирать подходящие режущие инструменты и правильные параметры резания.
Выберите подходящие режущие инструменты
Материал инструмента
Для обработки нержавеющей стали с ЧПУ рекомендуется использовать инструментальные материалы с очень высокой твердостью, например, карбид с покрытием или инструменты с PVD-покрытием. Эти инструменты помогают продлить срок службы инструмента и сохранить высокую производительность резания.
- Не следует использовать твердосплавные пластины типа YT для фрезерования нержавеющей стали. Причина заключается в том, что TiC, входящий в состав пластин YT, обладает настолько сильным сродством к Ti, Cr и Ni, содержащимся в нержавеющей стали, что при высоких температурах резания химическая диффузия может очень легко привести к образованию наплавленного слоя на режущей кромке и прилипанию инструмента.
Геометрия инструмента
Для ЧПУ-обработки нержавеющей стали обычно выбирают инструменты с большими передним и задним углами. Передний угол, как правило, устанавливается в пределах 10°–20° для черновой обработки, 15°–20° для получистовой обработки и 20°–30° для чистовой обработки.
Основной угол отклонения выбирается исходя из жесткости системы обработки. При высокой жесткости системы можно использовать значение в диапазоне от 30° до 45°. Если жесткость системы низкая, следует использовать значение в диапазоне от 60° до 75°. Если отношение длины заготовки к её диаметру превышает 10:1, можно использовать значение от 90° до 100°.
Применяйте правильную подачу и скорость
- Поддерживайте низкую скорость резки и умеренную подачу, чтобы избежать нагрева. Что касается скорости резания, то она относительно низкая по сравнению с обработкой обычной стали. Типичная линейная скорость составляет от 50 до 100 метров в минуту. При обработке более твёрдых марок нержавеющей стали скорость должна быть ещё ниже. Например, при обработке нержавеющей стали марки 304 рекомендуется использовать скорость токарной обработки 70–80 м/мин, чтобы предотвратить чрезмерный износ инструмента.
- Скорость подачи не должна быть слишком высокой и обычно находится в диапазоне от 0,1 до 0,3 мм/об. Необходимо проводить гибкую настройку в зависимости от жесткости инструмента и заготовки, чтобы избежать резкого увеличения сил резания в результате чрезмерной подачи, так как это может негативно сказаться на точности обработки и чистоте поверхности.
- Глубина резки может быть умеренно увеличивается при черновой обработке, обычно составляет 1-3 мм. Для финишной обработки этот показатель должен составлять от 0,1 до 0,5 мм, чтобы точность обработки и шероховатость поверхности соответствовали требуемым характеристикам.
Типичные параметры резки нержавеющей стали следующие:
- Твердосплавные концевые фрезы:
- Скорость резания: 10–140 м/мин
- Скорость подачи: 0,013–0,15 мм/z
- Фрезы из быстрорежущей стали:
- Скорость резки: 8–40 м/мин
- Скорость подачи: 0,013–0,15 мм/z
Используйте подходящую стратегию охлаждения
При обработке нержавеющей стали важно выбирать смазочно-охлаждающую жидкость, обладающую хорошими антисмачивающими свойствами и способную эффективно отводить тепло. К таким жидкостям относятся, например, смазочно-охлаждающие жидкости с высоким содержанием хлора, а также водные растворы, не содержащие минеральных масел и нитритов, такие как синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость H1L-2.
Используя поток охлаждающая жидкость В некоторых случаях этого может быть достаточно; однако при обработке глубоких отверстий или сложных карманов система подачи охлаждающей жидкости под высоким давлением через шпиндель (TSC) обеспечивает качественный скачок в производительности. Охлаждающая жидкость под давлением более 1 000 PSI подается струей по внутренним каналам инструмента прямо к режущей кромке.
Извлеченные уроки: как избежать типичных проблем при обработке нержавеющей стали
Основываясь на нашем практическом опыте в области механической обработки, мы составили перечень типичных проблем, которые могут повлиять на срок службы инструмента, отделка поверхности, и стабильность обработки. Мы также привели практические способы предотвращения или устранения этих проблем.
| Проблема | На что вы можете обратить внимание | Общая цель | Как это исправить |
|---|---|---|---|
| Усиленный край | На режущей кромке скапливается металл, что приводит к ухудшению качества поверхности или появлению царапин на детали. | Скорость резания или подача слишком низкие, либо смазочно-охлаждающая жидкость не поступает в зону резания должным образом. | Увеличивайте скорость резания в пределах диапазона, рекомендованного производителем инструмента, соблюдайте соответствующую скорость подачи и направляйте охлаждающую жидкость на режущую кромку. |
| Шум и вибрация | Необычный шум при резке, заметные следы вибрации или неравномерная обработка поверхности. | Высокие режущие усилия в сочетании с недостаточной жесткостью станка, зажимного устройства или инструмента. | Отрегулируйте частоту вращения шпинделя, чтобы избежать нестабильных условий резания, при необходимости уменьшите глубину резания, сократите вылет инструмента и рассмотрите возможность использования инструмента с геометрией, снижающей радиальные режущие силы. |
| Поверхность, подвергшаяся упрочнению при деформации | Первый проход выполняется в обычном режиме, но последующие проходы приводят к увеличению шума и ускорению износа инструмента. | Инструмент скользит по поверхности, вместо того чтобы удалить достаточное количество материала, в результате чего образуется закаленный слой. | Не следует задерживаться на одном месте или проводить повторные проходы. Следует поддерживать достаточную глубину реза, чтобы инструмент резал ниже упрочнённого слоя, а не повторно соприкасался с упрочнённой поверхностью. |
Главное — добиться того, чтобы инструмент резал, а не терся. При обработке нержавеющей стали зачастую важнее обеспечить стабильные условия резания, адекватную нагрузку на стружку, надлежащую подачу охлаждающей жидкости и достаточную глубину резания, чем просто уменьшить параметры резания.
Сотрудничество с профессиональным поставщиком нержавеющей стали с ЧПУ
Если вы сталкиваетесь с проблемами износа инструмента, деформации или нестабильных допусков при ЧПУ-обработке нержавеющей стали, работа с опытный партнер в области ЧПУ позволяет значительно сократить количество брака и повысить стабильность работы.
FS Fab обладаем возможностями для обработки сложных геометрических форм, соблюдения жестких допусков и работы с различными марками нержавеющей стали. Наши возможности включают 3-, 4-, и 5-осевая обработка с ЧПУ, токарная обработка с ЧПУ, Швейцарская обработка, шлифование с ЧПУ и электроэрозионная обработка. Контроль качества осуществляется на всех этапах производственного процесса каждого проекта с целью проверки критических размеров, допусков и требований к поверхности.
При поддержке Сертифицировано по стандарту ISO 9001 управление качеством, опытные производственные команды и профессиональные возможности проведения инспекций, Компания FS Fab поставляет детали из нержавеющей стали, изготовленные с высокой точностью, как в виде прототипов, так и в рамках крупных серийных партий.
Ищете надежного партнера для оказания услуг по ЧПУ-обработке нержавеющей стали?
CNC части нержавеющей стали 5 оси CNC обрабатывая обслуживания для авто запасных частей
SUS/SS 304 Нержавеющая сталь вал и свинцовый винт частей CNC обработки нержавеющей стали
Пользовательские компоненты пресс-формы Обработка прецизионных деталей из нержавеющей стали с ЧПУ
Вопросы и ответы
Является ли 316 более обрабатываемым, чем 304?
Нержавеющая сталь 316 хуже поддается обработке, чем 304. Например, использование стали 316 приводит к более быстрому износу режущего инструмента, и скорость резания должна быть ниже по сравнению со сталью 304.
В большинстве случаев для обработки на станках с ЧПУ выбирают 304, если нет особых требований к исключительной коррозионной стойкости.
Можно ли обрабатывать нержавеющую сталь с ЧПУ?
Обработка нержавеющей стали с ЧПУ возможна, но стратегии обработки должны быть оптимизированы. Выбор правильной оснастки, параметры резания и использование СОЖ играют решающую роль в достижении хороших результатов.
Какая нержавеющая сталь легче всего поддается обработке?
Нержавеющая сталь 303 считается самой обрабатываемой нержавеющей сталью. Добавление в нее серы приводит к лучшему разрушению стружки и меньшему износу инструмента.
Какая обработка поверхности может быть достигнута на деталях с ЧПУ из нержавеющей стали?
Типичная чистота обработанной поверхности для нержавеющей стали составляет около Ра 1,6-3,2 мкм, в зависимости от инструмента и условий обработки.
По ссылке Исурика
По ссылке Стивен Мусау
По ссылке Рафик
Пока нет комментариев, добавьте свой голос ниже!