Механическая обработка металлических заготовок – универсальный способ изготовления различных изделий сложной формы. Технологии изготовления такой продукции, совершенствующиеся на протяжении многих десятилетий, различаются довольно широко. И вопрос эффективности таких процессов кроется не только в сложности конфигураций вырезаемой продукции, но и в свойствах сплава, из которого выполнена заготовка.
Соответственно, в таких случаях говорят про обрабатываемость металла той или иной разновидности. Понимание нюансов этого термина и процессов, которые подразумеваются под ним, являются ключом к получению оптимального результата работы на станках. В зависимости от материала заготовки необходимо подбирать соответствующие параметры резания и арсенал инструментов. При необходимости в процедуру обработки также вносятся соответствующие корректировки, что учитывают свойства сплава.
Понятие обрабатываемости металла
Таким образом, понятие обрабатываемости металла является неким условным показателем, характеризующим комплексную оценку того, насколько просто тот или иной состав сплава поддается механической обработке.
Легко деформируемый сплав, не требующий для своей резки чрезмерных усилий и использования дорогостоящих инструментов, считается более технологичным. Но при этом в процессе эксплуатации готового изделия такие свойства негативно сказываются на сроке его службы и сфере применения.
К очевидным плюсам хорошей обрабатываемости сплава относятся:
- Необходимость в оборудовании меньшей мощности;
- Более высокие темпы производства;
- Возможность применять менее дорогостоящие инструменты. При этом срок их службы за счет меньшей твердости обрабатываемой поверхности будет большим;
- Экономия, вытекающая из совокупности перечисленных пунктов.
Факторы, определяющие обрабатываемость металла
Обрабатываемость материала зависит от ряда факторов. Их можно объединить в несколько групп:
- Химический состав. Внесение в состав сплава легирующих элементов и присадок влияет не только на свойство конечного изделия, но и на возможности механической обработки заготовки;
- Физические свойства. Это фиксированные свойства материала, к которым можно отнести модуль упругости, теплопроводность, тепловое расширение, деформационное упрочнение и ряд других показателей.
- Метод изготовления заготовки. Один и тот же сплав при различной методике изготовления обладает различными свойствами в плане возможности резания. На них влияет размер зерна, вид термообработки и другие факторы.
Показатели, характеризующие обрабатываемость металлов
Когда мы говорим про эту характеристику металлического сплава, необходимо оперировать какими-либо объективными величинами и показателями. К таковым относятся:
- Сила резания материала. Она определяется сравнением текущего показателя с базовым при одинаковых режимах резания. Базовым является показатель при работе со сталью 45;
- Эффективная мощность резания. Также сравнивается с базовым показателем того же эталона;
- Усадка стружки. Это условная величина пластической деформации конкретного сплава, которая необходима для образования стружки при его обработке и формирования новых поверхностей на обрабатываемой заготовке;
- Качество поверхности, формируемое инструментом в ходе резания на оптимальных режимах. Соответственно, эта величина характеризуется величинами шероховатости и показателем остаточных напряжений;
- Форма, габариты и вид стружки. Это определяет варианты и объемы отведения отходов, образующихся в процессе механической резки заготовки;
- Срок службы режущего инструмента. Скорость износа инструмента сравнивается с аналогичным показателем при работе с эталонным образцом (все та же сталь 45);
- Объем тепловой энергии, что возникает при снятии слоя металла и контакте его с инструментом;
- Расход энергии, что затрачивается на съем единицы стружки.
Последние три метода оценки показателей обрабатываемости позволяют дать количественную оценку обрабатываемости. Но наиболее распространенная система оценки этого показателя базируется на испытаниях материала при токарной обработке по методике Американского института чугуна и стали (AISI). В качестве базиса оценки там берутся показатели обрабатываемости стали B1112 с твердостью 160 по Бринеллю (НВ), что режется на скорости 3 фута в секунду. Соответственно, эта обрабатываемость принимается за 100%. Отсюда другие сплавы могут иметь показатели ниже (то есть, обрабатываются хуже) либо выше 100%.
Для чего это делается? В каких случаях важны подобные показатели обрабатываемости?
Эта комплексная характеристика важна при внедрении процедур механической обработки новых сплавов, так как непосредственно отражается на производственных затратах предприятия. Она позволяет оценить временные и финансовые аспекты производства, оптимально подобрать оснастку, оборудование и сформировать адекватный производственный цикл под конкретную продукцию.
Специфика резания конкретных металлов и сплавов
Давайте перейдем к специфике резания заготовок из конкретных металлов и сплавов.
Начнем со сталей, так как одна из их марок приводится в качестве эталона (взята за единицу показателя обрабатываемости).
Стали вне зависимости от сплава не относятся к самым простым в обработке материалам. Разброс показателей у них довольно широк и определяется несколькими ключевыми факторами. К таковым относится, например, содержание углерода. При увеличении этой характеристики растет твердость стали, при снижении – вязкость. Рост процента легирующих элементов (никель, молибден, хром и другие) также приводит к упрочнению материала. Добавление свинца в сталь облегчает отвод стружки из зоны реза.
Чугун как еще одна распространенная разновидность сплавов черных металлов отличает высокое содержание кремния и углерода. Это облегчает механическую обработку, но внесение неметаллических включений в состав материала приводит к усиленному износу фрезы.
Алюминий и его сплавы входят в группу материалов, оптимально подходящих для механической обработки. При их фрезеровании наблюдается небольшое образование стружки и высокое качество поверхности после ее снятия. Невысокая прочность материалов не требует высоких мощностей оборудования для работы с такими сплавами.
Сплавы цветных металлов в целом отличает хорошая обрабатываемость в сравнении со сталями. Исключения составляют титановые и жаропрочные сплавы, при механическом воздействии не отводящие тепло в стружку, а накапливающие в структуре заготовки и инструмента. Это приводит к ускоренному износу фрез и затрудненной обработке таких изделий.
Фрезерные станки компании «Миртелс» обладают внушительными показателями эффективности при работе с заготовками из цветных металлов. Используя наше оборудование, их владельцы смогут выгодно решать широкий спектр производственных задач. Ознакомьтесь с возможностями нашего оборудования – и вы наверняка предпочтете его продукции конкурентов!
