Новый инструмент для обработки чугуна любого вида

Слово «чугун» принято ассоциировать с лёгкой и беспроблемной обработкой. Однако сейчас обрабатываемость чугуна может сильно варьироваться в зависимости от его вида. Чтобы максимально оптимизировать процесс обработки, было разработано новое поколение пластин и фрез. Инструмент должен обладать предсказуемой надёжностью при высоких скоростях резания, несмотря на то, что механизмы износа пластин при обработке разных типов чугуна отличаются друг от друга. При фрезеровании необходимо свести к минимуму выкрашивание заготовки и появление заусенцев. Данные проблемы успешно решаются благодаря внедрению новых пластин и фрез.

     Требования различаются

     Традиционно применяются следующие виды чугуна: серый чугун, чугун с шаровидным графитом и белый. Каждый вид чугуна обладает своими специфическими свойствами и используется в различных областях техники. Благодаря последним разработкам в области материаловедения появились новые виды чугуна: чугун с вермикулярным графитом (CGI), высокопрочный чугун с изотермическим отжигом (ADI), а также ряд модифицированных чугунов, придавших обработке новое измерение. Зачастую эти материалы разрабатывались для применения в современных автомобильных двигателях, где требуются материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и улучшенными механическими свойствами. Чугун отличается от стали более высоким содержанием углерода. В большинстве случаев углерод находится в виде графита или в соединениях с легирующими элементами, что способствует упрочнению структуры. Графитовые включения, в свою очередь, могут иметь разную форму, которая и определяет обрабатываемость материала.

     • Серый чугун содержит графит пластичной формы. Такой чугун является абразивным, даёт короткую стружку и легко обрабатывается.

     • В чугуне с шаровидным графитом включения имеют форму шариков, он труднее обрабатывается и даёт более длинную стружку.

     Чугун с вермикулярным графитом (CGI), содержит связанный графит в форме спирали. Обработка такого чугуна сопряжена с определёнными трудностями. Но благодаря новому инструменту процесс резания упрощается. Одной из задач при фрезеровании заготовки из чугуна является уменьшение её выкрашивания, из-за которого кромки детали становятся неровными. При фрезеровании чугуна с шаровидным графитом основной проблемой является образование заусенцев. Главными задачами при фрезеровании чугуна с вермикулярным графитом являются сокращение износа инструмента и уменьшение образования заусенцев.

     Мокрая и сухая обработка

     При разработке новых пластин и фрез для обработки чугуна рассматривались два способа фрезерования: с СОЖ и без. При мокром фрезеровании образуется чугунная пыль, но зато уменьшается риск температурной деформации заготовок. Сухое фрезерование обладает преимуществом и является более предпочтительным, главным образом, для минимизации температурных колебаний на режущей кромке, приводящих к появлению термических трещин и выкрашиванию пластин. СОЖ усиливает температурные колебания и вызывает тенденцию к более разнообразному сочетанию типов износа, преобладающим из которых является образование термических трещин.

     Режущие кромки для различных условий эксплуатации

     При разработке пластин нового поколения для фрезеровальной обработки чугуна и, прежде всего, фрезами CoroMill, был сделан упор на улучшении марок сплавов и геометрии. Ставилась задача путём расширения диапазона параметров резания обеспечить более высокую предсказуемость стойкости инструмента и повысить надёжность режущей кромки. Эти качества обладают вполне осязаемой потребительской ценностью, поскольку повышают эффективность производства за счёт сокращения продолжительности производственного цикла, числа остановок и повышения надёжности процесса обработки. Для фрезерования серого чугуна без применения СОЖ необходим инструмент с твёрдым покрытием большой толщины. В этом случае только покрытие CVD обладает достаточными для обеспечения надёжной работы инструмента и целостности поверхности износостойкостью и жаропрочностью. Современное толстое покрытие без остаточных напряжений в несколько раз толще, чем тонкое покрытие PVD, но при правильном подборе геометрии пластин обеспечивает наилучшую производительность. Новый сплав марки GC3220 с покрытием CVD оптимально подходит для фрезерования серого чугуна CoroMill без применения СОЖ. Фрезерование с применением СОЖ вызывает температурные колебания на режущей кромке пластины, поэтому для оптимальной бработки требуется иное решение.  Тонкое, но прочное покрытие PVD лучше всего предотвращает появление термических трещин. Это решение отлично зарекомендовало себя как при мокрой, так и сухой обработке различных типов чугуна (за исключением фрезерования серого чугуна без СОЖ). Сплав марки GC1020 имеет покрытие PVD TINAL, благодаря которому достигается идеальный баланс между твёрдостью пластины и прочностью, необходимой для различного типа операций. Этот сплав так же хорошо подходит для фрезерования чугуна с вермикулярным графитом, который в последнее время получает всё большее распространение.

     Бескомпромиссная обработка в тяжелых условиях

     Для обработки заготовок из чугуна в мелкосерийном производстве, в основном, для  автомобильной промышленности, все чаще используются обрабатывающие центры, как установленные в линию, так и отдельные. 80 процентов используемых фрез находятся в диапазоне размеров от 63 до 160 мм. Черновое и получерновое фрезерование чугуна является достаточно проблематичным из-за нестабильности условий. Тип производства варьируется от мелкосерийного до массового, а используемое оборудование – от лёгких универсальных обрабатывающих центров до тяжёлых станков. При разработке новой фрезы для черновых операций одной из точек отсчёта послужили показатели, полученные в ходе успешной эксплуатации фрезы CoroMill 245, предназначенной для обработки в тяжёлых условиях. Целями разработки были усовершенствования в таких областях, как скорость подачи стола, силы резания, выкрашивание заготовки, формирование заусенцев, качество обработки поверхности и уровень шума. Главный угол в плане для фрезы CoroMill 365 возрос с 45° до 65°, что позволяет производить обработку ближе к зажимам. Для предотвращения выкрашивания заготовки из-за высокихрадиальных сил резания была разработана новая геометрия пластин. Новая пластина с 8 режущими кромками обеспечивает равномерное распределение нагрузки по всей поверхности, что значительно повышает надёжность и стабильность обработки. Таким образом, создано изделие, позволяющее снизить стоимость обработки, повысить надёжность и производительность.

     Источник информации: журнал "Мир Металлообработки".