Невероятное, но мощное решение

Jan 23, 2024

Один из первых уроков, которые усвоит любой станочник, заключается в том, что искры и пламя в зоне обработки — это плохо. Например, нажать большую красную кнопку и бежать за огнетушителем — это плохо. И хотя в целом это разумный совет, существуют ситуации, когда поток раскаленной стружки, вылетающей из заготовки, не только предпочтителен, но и является необходимым условием для продуктивной обработки. Добро пожаловать в мир керамических режущих инструментов.

Одна из таких историй успеха по принципу «чем горячее, тем лучше» исходит от компании Greenleaf Corp., Сагертаун, Пенсильвания, где клиент, как сообщается, сократил время цикла на невероятные 97 процентов при фрезеровании блока из Inconel 625. «Раньше требовалось три твердосплавных торца. станах и более 90 минут на обработку детали», — сказал Мартин Дилламан, менеджер по разработке приложений Greenleaf. «После перехода на цельнокерамическую концевую фрезу XSYTIN-360 это заняло всего три минуты».

Керамические режущие инструменты не являются чем-то новым. Как объяснил Э. Доу Уитни из Университета Флориды в книге «Комплексные твердые материалы», первая керамика начала появляться в начале 1930-х годов, когда машинисты использовали ее для превращения серого чугуна. Тем не менее, из-за «сложного процесса производства керамики в сочетании с неподходящими станками и недостатком опыта» потребовалось еще четыре десятилетия разработок, прежде чем эти передовые режущие инструменты начали ограниченно использоваться в условиях твердого точения.

С тех пор использование керамических режущих инструментов выросло, и для многих мастерских они стали идеальным решением как для токарной, так и для фрезерной обработки. Чугуны, закаленные стали и, как отметил Дилламан, инконель, хастеллой и другие жаропрочные суперсплавы (HRSA) — все это вполне допустимо для керамических режущих инструментов. И хотя большинство из них не обеспечивают 97-процентное сокращение времени цикла, о котором говорилось ранее, многие приближаются к этому, при этом скорость съема металла намного выше, чем у их твердосплавных аналогов.

При таком росте производительности возникает вопрос: почему керамические режущие инструменты не пользуются большей популярностью в механических мастерских? Ответ, по мнению Дилламана и других экспертов, опрошенных для этой статьи, заключается в том, что а) керамические режущие инструменты в основном ограничены только что перечисленными жесткими, твердыми или абразивными металлами, б) они требуют использования очень жестких станков и инструментов. и в) они требуют очень высоких скоростей резания и подачи, параметров применения, которых не могут достичь некоторые станки.

Именно к этому последнему вопросу компания Greenleaf недавно обратилась с помощью своей линейки цельнокерамических концевых фрез XSYTIN-360, которые, как отметил Дилламан, могут применяться со скоростью резания на 20–25 процентов ниже, чем это необходимо для традиционной керамики. «Благодаря его способности лучше контролировать тепло вам не нужно поддерживать такую ​​​​повышенную температуру, как при использовании оксида алюминия или керамики, армированной нитевидными кристаллами», - сказал он. «Для тех, кто фрезерует фрезой диаметром 3/8 или 5/16 дюйма [9,53 или 7,94 мм], это означает работу со скоростью 20 000 об/мин против 25 000 об/мин или выше. Более низкие скорости шпинделя могут существенно повлиять на цену для тех, кто ищет новое оборудование».

Быстрый шпиндель или нет, Дилламан предположил, что любой токарный станок с ЧПУ или обрабатывающий центр, оснащенный керамическими режущими инструментами, должен быть жестким и в хорошем состоянии, как и его крепление. Любая вибрация будет иметь неблагоприятное воздействие на керамические вставки или твердые инструменты, поэтому успех часто зависит от отказа от старого оборудования, где подшипники шпинделя и поверхности направляющих могут иметь «достаточный люфт», чтобы создать проблемы со сроком службы инструмента и неожиданный отказ.

«Когда вы применяете более высокие скорости и подачи, связанные с керамикой, это определенно иллюстрирует любые недостатки в механической системе», — сказал он. «На самом деле, мы часто видим существенные различия в производительности одной машины от другой, даже несмотря на то, что мы используем одни и те же параметры, а в остальном сами машины идентичны».

Люк Поллок, менеджер по продукции Walter USA LLC, Уокеша, Висконсин, также имеет в своей линейке керамики несколько относительно новых сортов. К ним относятся фрезы Prototyp MC275 и MC075, доступные как с паяной головкой, так и в модульной конфигурации «ConeFit», и обе предназначены для черновой обработки суперсплавов на основе никеля. Однако независимо от того, используете ли вы концевые фрезы Walter или конкурирующий бренд, Поллок предположил, что больше всего необходимо изменить образ мышления. «В зависимости от сплава вы можете работать со скоростью резки от 3000 до 4000 футов в минуту, и вы будете делать это без СОЖ», — сказал он. «Это означает, что внутри машины у вас будет большой огненный шар; если вы видите его впервые, вы, вероятно, будете искать кнопку остановки. И вместо 45 минут работы концевой фрезы вам может понадобиться заменить его через 10 минут или даже меньше, в течение которых он изнашивается примерно на 0,02 дюйма [0,51 мм] или более по диаметру. Это совершенно другой опыт, чем обработка твёрдым сплавом».