PL248939B1 - Sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób obróbki  matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi, prowadząc proces obróbki pięcioosiowego centra obróbkowego oraz narzędzi skrawających w postaci frezów ceramicznych, charakteryzujący się tym, że prowadzi się frezowanie czołowe współbieżne, z głębokością skrawania (a_p) co najmniej 0,15 mm i co najwyżej 0,4 mm, korzystnie 0,2 mm, z prędkością skrawania (V_c), co najmniej 180 m/min i co najwyżej 250 m/min, korzystnie 200 m/min, przy czym wejście w materiał po łuku w detalu w celu stopniowego zwiększania kąta opasania narzędzia prowadzi się redukcję posuwu przy wejściu w materiał w zakresie do 60% wartości docelowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych, inconelu narzędziami ceramicznymi.

Dotychczas frezowanie wykańczające matryc kuźniczych w zdecydowanej większości prowadzone jest za pomocą narzędzi pełnowęglikowych lub składanych z częścią roboczą z odpowiednich gatunków węglików spiekanych powlekanych powłokami zwiększającymi odporność na zużycie.

Najważniejszym czynnikiem powodującym trudności w obróbce tej grapy materiałów jest ich twardość. Dominującym rodzajem zużycia narzędzi węglikowych jest starcie na powierzchni przyłożenia. Są one wynikiem działania wysokich temperatur oraz dużych nacisków na krawędź skrawającą. Obróbka wykańczająca matryc kuźniczych prowadzona narzędziami węglikowymi umożliwia zastosowanie parametrów, które są o ponad połowę niższe niż te możliwe do zastosowania podczas frezowania narzędziami ceramicznymi. Frezowanie wykańczające frezami ceramicznymi stali hartowanych jest możliwe, jednak z zachowaniem ściśle określonych warunków, takich jak głębokość lub szerokość warstwy skrawanej (zależnie od typu obróbki - walcowa lub czołowa) oraz prędkość skrawania. Przy zbyt małych głębokościach (szerokościach obróbki) dochodzi do intensywnego ścierana na powierzchni przyłożenia narzędzia ze względu na zbyt małą grubość warstwy skrawanej. Przy zbyt dużych głębokościach (szerokościach) skrawania wzrasta obciążenie cieplne ostrza - które przy wysokiej twardości materiału obrabianego i wysokiej prędkości skrawania powoduje szybkie zużywanie się narzędzia. Prędkość skrawania jest tym parametrem, który ma decydujące znaczenie w poprawności przebiegu całego procesu obróbki, jak i trwałości narzędzia. Zbyt niska prędkości skrawania powoduje słaby efekt „zmiękczenia” warstwy skrawanej, w związku z tym ostrze narzędzia frezuje „bardzo twardą” warstwę, co w efekcie prowadzi do szybkiego zużycia narzędzia. Zbyt wysoka prędkość skrawania powoduje zbyt intensywne nagrzewanie się strefy obróbki - część tej warstwy zmienionej cieplnie pozostaje poza strefą obróbki i zostaje „na powierzchni” części obrabianej jako warstwa wierzchnia. Tak zmieniona cieplnie warstwa wierzchnia nie spełnia wymagań jakościowych powierzchni matrycy lub innego narzędzia hartowanego i będzie przyczyną jego uszkodzeń w przyszłości.

Z opisu wynalazku nr JPH01310808 znane jest rozwiązanie ułatwiające obróbki materiału trudnego do skrawania, takiego jak inconel, poprzez utworzenie centralnej zagłębionej powierzchni na jednej lub obu powierzchniach wierzchniej i dolnej, przy czym zagłębiona powierzchnia jest podobna i mniejsza od konturu, który jest powiązany z powierzchni w kształcie pasa na krawędzi obwodowej oraz poprzez wykonanie do gniazda wióra za pomocą otworu znajdującego się pośrodku. Gdy wiór jest osadzony w gnieździe wióra, jego środkowa wgłębiona powierzchnia stanowi powierzchnię chwytającą, powierzchnię pasmową bok, a grzbiet przecinający z powierzchnią stykową grzbiet krawędzi skrawającej, a pomiędzy konturem powierzchnie boczne te, które nie są związane z obróbką skrawaniem, tworzą powierzchnię utwierdzoną w stosunku do bocznej ścianki gniazda wiórowego. W odniesieniu do linii przecinającej się prostopadle do osi otworu montażowego, kąt nachylenia alfa powierzchni pasmowej powinien zawierać się w przedziale od 50 do 70 stopni, natomiast kąt nachylenia beta 1 płaszczyzny 7 od 10 do 50 stopni, a środkowa zagłębiona powierzchnia jest nachylona w dół w kierunku otworu montażowego, przy kącie nachylenia beta większym niż jeden beta, i jest zakłócona z zagłębioną powierzchnią, aby umożliwić skrawkom poruszanie się po odciętej części. Poprawia to budowę kąta nagarniania, ułatwia prace związane z obróbką skrawków, zwiększa właściwości przeciwłamliwe grzbietu krawędzi skrawającej.

Z opisu wynalazku Nr RU 2753934 znane są narzędzia skrawające dotyczące obróbki materiałów przez cięcie; może być stosowany do frezowania detali wykonanych ze stopu Inconel. Frez trzpieniowy wykonany jest z monolitycznego materiału ceramicznego i zawiera trzon oraz część tnącą. Każdy ząb części skrawającej frezu zawiera zakrzywioną powierzchnię przednią, powierzchnię tylną oraz krawędź skrawającą utworzoną na przecięciu powierzchni przedniej i tylnej. Krawędź skrawająca zawiera przekrój osiowy krawędzi znajdujący się na końcowej powierzchni skrawającej, przekrój promieniowy krawędzi położony na obrzeżu części tnącej oraz przekrój kątowy krawędzi rozciągający się od osiowego przekroju krawędzi do promieniowego przekrój krawędzi i mający promień zaokrąglenia. Cały osiowy przekrój krawędzi ma dodatni przedni kąt osiowy. Sposób obróbki określonym frezem trzpieniowym obejmuje frezowanie trzpieniowe przedmiotu obrabianego ze stopu Inconel z prędkością większą niż 300 m/min do momentu, aż zadany dodatni kąt czoła zmieni się na ujemny osiowy kąt czoła.

Celem opracowania wynalazku jest osiągnięcie bardzo wysokich parametrów i najwyższej klasy dokładności obróbki detalu oraz możliwości wykonywania ultra precyzyjnych kształtów przy zastosowaniu jednej technologii w materiałach super twardych. Ponadto nowy sposób umożliwi redukcję liczby stosowanych procesów, a także liczbę stosowanych operacji produkcyjnych oraz znacznie zmniejszy koszt obróbki.

Istotą sposobu obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi, według wynalazku jest to, że prowadzi się frezowanie czołowe współbieżne, z głębokością skrawania (ap) co najmniej 0,15 mm i co najwyżej 0,4 mm, korzystnie 0,2 mm, z prędkością skrawania (Vc), co najmniej 180 m/min i co najwyżej 250 m/min, korzystnie 200 m/min. Wejście w materiał po łuku w detalu w celu stopniowego zwiększania kąta opasania narzędzia prowadzi się redukcję posuwu przy wejściu w materiał w zakresie do 60% wartości docelowej.

Korzystnie jest, że proces frezowania współbieżnego, obróbki wykańczającej frezami ceramicznymi prowadzi się z chłodzeniem sprężonym powietrzem.

Istotą sposobu obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi, według wynalazku jest to, że prowadzi się frezowanie czołowe współbieżne, z głębokością skrawania (ap) co najmniej 0,15 mm i co najwyżej 0,4 mm, korzystnie 0,2 mm, z prędkością skrawania (Vc), co najmniej 180 m/min i co najwyżej 250 m/min, korzystnie 200 m/min. Wejście w materiał po łuku w detalu w celu stopniowego zwiększania kąta opasania narzędzia prowadzi się redukcję posuwu przy wejściu w materiał w zakresie do 60% wartości docelowej.

Korzystnie jest, że proces frezowania współbieżnego, obróbki wykańczającej frezami ceramicznymi prowadzi się z chłodzeniem sprężonym powietrzem.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest osiągnięcie bardzo wysokich parametrów i najwyższej klasy dokładności obróbki detalu oraz możliwości wykonywania ultra precyzyjnych kształtów przy zastosowaniu jednej technologii w materiałach super twardych. Ponadto nowy sposób umożliwi redukcję liczby stosowanych procesów, a także liczbę stosowanych operacji produkcyjnych oraz znacznie zmniejszy koszt wytworzenia obróbki.

Sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi objaśniono bliżej w przykładzie wykonania.

Przykład 1

Sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi prowadzono w następujący sposób. Prowadzono proces frezowania czołowego współbieżnego obróbki wykańczającej z chłodzeniem sprężonym powietrzem. Obróbkę wykańczającą matrycy kuźniczej prowadzono frezem ceramicznym o średnicy fi 12 z promieniem zaokrąglenia R1 - prędkość skrawania Vc = 200 m/min, przy głębokości skrawania ap = 0,2 mm i posuwie na ostrze fz = 0,05 mm/ostrze.

Przykład 2

Sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi prowadzono w następujący sposób. Prowadzono proces frezowania walcowego współbieżnego obróbki wykańczającej z chłodzeniem sprężonym powietrzem. Obróbkę wykańczającą matrycy kuźniczej prowadzono frezem ceramicznym o średnicy fi 12 z promieniem zaokrąglenia R1 - prędkość skrawania Vc = 200 m/min, przy głębokości skrawania ap = 0,2 mm i posuwie na ostrze fz = 0,05 mm/ostrze.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi, prowadząc proces obróbki pięcioosiowego centra obróbkowego oraz narzędzi skrawających w postaci frezów ceramicznych, znamienny tym, że prowadzi się frezowanie czołowe współbieżne, z głębokością skrawania (ap) co najmniej 0,15 mm i co najwyżej 0,4 mm, korzystnie 0,2 mm, z prędkością skrawania (Vc), co najmniej 180 m/min i co najwyżej 250 m/min, korzystnie 200 m/min, przy czym wejście w materiał po łuku w detalu w celu stopniowego zwiększania kąta opasania narzędzia prowadzi się redukcję posuwu przy wejściu w materiał w zakresie do 60% wartości docelowej.
2. 2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że proces frezowania współbieżnego, obróbki wykańczającej frezami ceramicznymi prowadzi się z chłodzeniem sprężonym powietrzem.

   4 PL 248939 B1
3. 3. Sposób obróbki wykańczającej matryc kuźniczych ze stali hartowanych narzędziami ceramicznymi, prowadząc proces obróbki pięcioosiowego centra obróbkowego oraz narzędzi skrawających w postaci frezów ceramicznych, znamienny tym, że prowadzi się frezowanie walcowe współbieżne, z szerokością skrawania (ae) nie mniejszą niż 0,15 mm i nie większą niż 0,4 mm, najlepiej 0,2 mm, z prędkością skrawania (Vc), nie mniejszą niż 180 m/min i nie większą niż 250 m/min, korzystnie 200 m/min, przy czym wejście w materiał po łuku w detalu w celu stopniowego zwiększania kąta opasania narzędzia prowadzi się redukcję posuwu przy wejściu w materiał w zakresie do 60% wartości docelowej.
4. 4. Sposób, według zastrz. 3, znamienny tym, że proces frezowania współbieżnego, obróbki wykańczającej frezami ceramicznymi prowadzi się z chłodzeniem sprężonym powietrzem.