Сталь — наиболее распространенный материал в сфере механической обработки на станках с ЧПУ. Сочетание ее свойств идеально отвечает требованиям к высокой точности, эффективности и универсальности обработки, характерным для технологий ЧПУ, что делает сталь предпочтительным выбором для изготовления самых разных деталей:
Оценка: Сталь AISI 1018, Q235, 20#
Характеристики: Низкая твёрдость (HB 120–160), хорошая пластичность, легко поддаётся механической обработке, легко сваривается, обладает хорошей холодной деформируемостью; умеренная прочность, подвержен коррозии
Механическая обработка: Возможность высокоскоростной резки, низкий износ инструмента; при черновой обработке допускаются большие скорости подачи и глубины резания; требуется обработка для защиты от ржавчины
Приложения: Кронштейны, крепления, корпуса, ненесущие конструктивные элементы, детали из листового металла
Оценка: Сталь AISI 1045, 40#
Характеристики: Сбалансированные показатели прочности, твердости и ударной вязкости; общие эксплуатационные характеристики можно значительно улучшить путем закалки и отпуски; хорошая обрабатываемость
Механическая обработка: Прямая механическая обработка или чистовая обработка после закалки и отпуски; умеренные параметры резания; подходит для всех видов обработки, включая токарную, фрезерную, сверлильную и шлифовальную
Приложения: Вал, шестерни, болты, шатуны, основания пресс-форм, несущие конструктивные элементы.
Оценки: 65Mn, AISI 1095, T8, T10
Характеристики: Высокая твёрдость, хорошая износостойкость, хорошая эластичность; высокая прочность, но низкая вязкость и хрупкость; плохая обрабатываемость
Механическая обработка: В основном выполняется черновая обработка в отожженном состоянии; после закалки возможна только шлифовка; инструменты быстро изнашиваются, поэтому требуется низкая скорость и небольшая глубина резания.
Приложения: Режущие инструменты, пуансоны, пружины, износостойкие вкладыши, измерительные приборы
Оценки: 12L14, 1215, Y15, Y40Mn
Характеристики: Легкое отламывание стружки при резании, высокая чистота поверхности, длительный срок службы инструмента, высокая эффективность обработки; прочность и ударная вязкость несколько ниже, чем у обычной углеродистой стали.
Механическая обработка: Подходит для высокоскоростной обработки с большой подачей; подходит для автоматических токарных станков и серийного производства небольших прецизионных деталей с ЧПУ.
Приложения: Прецизионные валы, штифты, гайки, электронные компоненты, детали приборов.
Оценки: 40Cr (AISI 4140), 20CrMnTi, 35CrMo
Характеристики: Прочность, усталостная прочность и износостойкость значительно превосходят показатели углеродистой стали; хорошая закаливаемость и минимальные деформации после термообработки; хорошая обрабатываемость
Механическая обработка: Отличная обрабатываемость после закалки и отпуски; подходит для изготовления высокоточных деталей, подвергающихся значительным нагрузкам; требует подбора соответствующих режущих инструментов и параметров
Приложения: Шестерни, шлицевые валы, высокопрочные болты, вставки для пресс-форм, гидравлические узлы
Оценки: Cr12, Cr12MoV, D2, SKD11
Характеристики: Высокая твёрдость (HRC 58–64), высокая износостойкость, высокая прочность на сжатие; умеренная вязкость.
Приложения: Штампы для холодной штамповки, штампы для резки, штампы для вытяжки, штампы для формовки, износостойкие блоки.
Оценки: H13, SKD61, 4Cr5MoSiV1
Характеристики: Высокая прочность при высоких температурах, устойчивость к термической усталости, хорошая теплопроводность; превосходная вязкость.
Приложения: Формы для литья под давлением, формы для горячей ковки, формы для экструзии, сердечники и полости форм для литья под давлением.
Оценки: S136, NAK80, P20
Характеристики: Сталь S136 обладает коррозионной стойкостью и поддается зеркальной полировке; сталь NAK80 является предварительно закаленной и не требует термообработки; сталь P20 отличается широкой универсальностью.
Приложения: Формы с зеркальной полировкой, коррозионно-стойкие формы и обычные формы для литья под давлением.
| Материал | Класс | Содержание углерода | Преимущества | Приложения |
|---|---|---|---|---|
| Низкоуглеродистая сталь | Сталь 1018, Q235, 20# | ≤0,25% | Простота в обработке, низкая стоимость | Опоры, крепления |
| Сталь среднеуглеродистая | 1045, сталь 40# | 0.45% | Хорошая общая производительность | Вал, шестерни, основания пресс-форм |
| Высокоуглеродистая сталь | 65Mn, 1095, T8, T10 | ≥0,61 TP3T | Высокая твердость, износостойкость, хорошая эластичность | Инструменты, пуансоны, пружины |
| Легкообрабатываемая сталь | 12L14, 1215, Y15, Y40Mn | 0.15% | Быстрая резка, высокое качество поверхности | Прецизионные валы, штифты, электронные компоненты |
| Легированная сталь | 40Cr (4140), 20CrMnTi, 35CrMo | 0.40% | Высокая прочность, износостойкость | Шестерни, шлицевые валы, гидравлические детали |
| Сталь для штампов для холодной штамповки | Cr12, Cr12MoV, D2, SKD11 | 1.5% | Высокая твёрдость, износостойкость | Штампы для холодной штамповки, штампы для резки, штампы для формовки |
| Сталь для штампов, предназначенная для проведения горячих работ | H13, SKD61, 4Cr5MoSiV1 | 0.4% | Устойчив к термической усталости | Формы для литья под давлением, формы для горячей ковки, сердечники для литья под давлением |
| Сталь для изготовления пластиковых форм | S136, NAK80, P20 | 0.3%-0.4% | Высокая универсальность, может быть отполирован/предварительно закален | Формы с высоким зеркальным блеском, универсальные формы для литья под давлением |
Совместимость инструментов: Отдавайте предпочтение инструментам из твердого сплава, подбирая покрытие в соответствии с твердостью стали (например, покрытие TiAlN для обычной углеродистой стали, инструменты из CBN для высокопрочной стали), чтобы снизить износ и сколы инструмента.
Параметры резки: Следуйте принципу "высокая скорость и большая подача для мягкой стали, низкая скорость и небольшая глубина резания для твердой стали", соответствующим образом настраивая частоту вращения шпинделя, скорость подачи и глубину резания, чтобы избежать чрезмерных режущих сил или термической деформации.
Охлаждение и смазка: Обеспечьте надлежащее охлаждение и смазку на протяжении всего процесса обработки, используя охлаждающую жидкость, подходящую для данной стали (например, жидкость для высокого давления, предназначенную для высоколегированной стали), и распыляя её непосредственно на зону резания, чтобы снизить тепловыделение при резании и свести к минимуму прилипание инструмента.
Жесткость зажима: Обеспечьте надежное закрепление, сведя к минимуму вылет инструмента и предотвратив вибрацию и смещение во время обработки. Для обработки высокотвердых сталей требуются специальные приспособления, обеспечивающие точность размеров.
Технические характеристики процесса: Выполняйте черновую и чистовую обработку отдельно. Черновая обработка удаляет излишки материала и снимает внутренние напряжения, а чистовая — обеспечивает точность поверхности и стабильность размеров; при этом предпочтительно использовать фрезерование с подъемом.
Токарная обработка переходника на станке с ЧПУ
Токарная обработка поршня с ЧПУ
Детали для автомобилей на новых источниках энергии
Детали для автомобилей на новых источниках энергии
A: Для обработки обычной углеродистой стали (низкоуглеродистой и среднеуглеродистой) предпочтительны инструменты из твердого сплава с покрытием TiAlN, поскольку они обладают наилучшей износостойкостью и совместимостью. Для обработки высокопрочной стали (высокоуглеродистой и литейной) необходимо использовать инструменты из CBN или керамики с покрытием TiCN, чтобы эффективно предотвратить сколы и износ инструмента.
A: Существует три основные причины: во-первых, твердость инструмента не соответствует твердости стали; был выбран неподходящий инструмент. Во-вторых, параметры резания были нерациональными; при обработке твердой стали не были уменьшены скорость вращения и глубина резания, что привело к возникновению чрезмерных режущих сил. В-третьих, зажим был ненадежным, и вибрация при обработке привела к сколам.
A: В ходе черновой обработки удаляется основная часть материала заготовки, а возникающие при этом тепловыделение и внутренние напряжения могут привести к незначительной деформации детали. Разделение процессов черновой и чистовой обработки позволяет заготовке полностью снять внутренние напряжения после чернового этапа; последующая чистовая обработка обеспечивает точное соблюдение размеров и высокое качество поверхности, предотвращая деформации, способные негативно повлиять на результат обработки.
О: Никаких специальных мер по усилению охлаждения не требуется. Легкорежущая сталь содержит серу, свинец и другие элементы, благодаря чему стружка легче разламывается и меньше прилипает к инструменту. Для обработки достаточно обычных эмульсий. Главное — обеспечить беспрепятственный отвод стружки. Увеличение скорости вращения шпинделя и подачи в разумных пределах может повысить эффективность обработки.
A: Для обеспечения жесткости зажима и уменьшения вылета инструмента (L/D ≤ 3) следует использовать специальные приспособления, чтобы избежать вибрации и смещения заготовки во время обработки. Также следует избегать чрезмерного усилия зажима, чтобы предотвратить деформацию заготовки и обеспечить соответствие точности размеров установленным требованиям.
Ответ: Основной принцип заключается в подборе смазочно-охлаждающей жидкости в соответствии с типом стали. Обычная углеродистая сталь поддается обработке с использованием стандартных эмульсий; для высоколегированной стали и литейной стали требуются смазочно-охлаждающие жидкости для экстремальных нагрузок, содержащие добавки серы и хлора, которые позволяют эффективно снижать тепловыделение при резке, уменьшать прилипание к инструменту и продлевать срок его службы.
