เหล็กกล้าเครื่องมือมีชื่อเสียงในด้านความแข็งสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความสามารถในการรักษาคมตัดที่อุณหภูมิสูง ถือเป็นความท้าทายและข้อกำหนดเฉพาะในการตัดเฉือน CNC คู่มือนี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมของข้อควรพิจารณาทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการตัดเฉือนวัสดุเหล่านี้ให้สำเร็จ โดยมุ่งเป้าไปที่ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อและผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรม
1. การจำแนกประเภทและการเลือกวัสดุ
การทำความเข้าใจเกรดเฉพาะของเหล็กกล้าเครื่องมือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง หมวดหมู่ที่สำคัญ ได้แก่ :
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น- (เช่น AISI D2, A2, O1): มีลักษณะพิเศษคือมีปริมาณคาร์บอนและโครเมียมสูง เพื่อความทนทานต่อการสึกหรอที่เหนือกว่า มักจะจำหน่ายในสภาพอบอ่อน (โดยทั่วไปประมาณ ~ 200-250 HB) สำหรับการตัดเฉือน
- เหล็กกล้าเครื่องมืองาน-ร้อน (เช่น AISI H13, H11): มีองค์ประกอบอัลลอยด์ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม และวานาเดียม เพื่อต้านทานความล้าจากความร้อน โดยปกติแล้วการตัดเฉือนจะดำเนินการในสถานะอบอ่อน
- เหล็กความเร็วสูง- (HSS เช่น M2, M42): ประกอบด้วยทังสเตน โมลิบดีนัม โคบอลต์ และวาเนเดียมจำนวนมากเพื่อความแข็งสีแดง- มีฤทธิ์กัดกร่อนและตัดเฉือนได้ยาก
- ตรวจสอบข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุที่แน่นอน (เช่น DIN, AISI, JIS) และสภาพที่ให้มา (อบอ่อน ชุบแข็งก่อน-) ก่อนการวางแผนการดำเนินการเสมอ
2. ข้อควรพิจารณาก่อน-การตัดเฉือน
- การเตรียมชิ้นงาน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุในสต็อกได้รับการคลายความเค้น-และอบอ่อนอย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้เครื่องจักรที่สม่ำเสมอ ตรวจสอบขนาดและค่าเผื่อ
- กลยุทธ์เส้นทางเครื่องมือ: ใช้การกัดแบบไต่ (การกัดแบบลง) ทุกครั้งที่เป็นไปได้เพื่อลดการชุบแข็งของงานให้เหลือน้อยที่สุดและปรับปรุงอายุการใช้งานของเครื่องมือ ควรควบคุมการเข้าใช้งานของเครื่องมือเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดความร้อนมากเกินไป
- ความแข็งแกร่ง: เพิ่มความแข็งแกร่งของระบบให้สูงสุด ใช้ตัวจับยึดเครื่องมือที่สั้นและทนทาน (เช่น หัวจับไฮดรอลิก ตัวจับยึดเครื่องมือแบบหด-) และตรวจดูให้แน่ใจว่าชิ้นงานได้รับการติดตั้งอย่างแน่นหนาเพื่อลดแรงสั่นสะเทือน
3. การเลือกเครื่องมือตัด
การเลือกเครื่องมือมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความคุ้มค่าและความสมบูรณ์ของพื้นผิว
- Tool Material: For annealed tool steels, premium coated carbide grades (e.g., PVD TiAlN, AlTiN) are standard. For hardened steels ( >แนะนำให้ใช้เม็ดมีดคิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) หรือเครื่องมือ CBN แข็งประมาณ 45 HRC สำหรับการเก็บผิวละเอียด เพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) เหมาะสำหรับการใช้งานที่ไม่ใช่-แร่เหล็ก แต่ไม่เหมาะกับเหล็กกล้า
- รูปทรงของเครื่องมือ: ใช้รูปทรงมุมบวก-ที่แหลมคม เพื่อลดแรงตัดและความร้อน เครื่องมือควรมีร่องขัดเงาเพื่อช่วยให้การคายเศษสะดวก
- สภาพเครื่องมือ: ใช้เครื่องมือที่คมและไม่ได้ใช้งานเสมอ เครื่องมือทื่อทำให้เกิดความร้อนมากเกินไป ส่งผลให้งานแข็งตัวและสึกหรอเร็วขึ้น
4. การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การตัด
พารามิเตอร์จะต้องสร้างสมดุลระหว่างอัตราการขจัดเนื้อโลหะกับอายุการใช้งานของเครื่องมือและคุณภาพของชิ้นส่วน
- ความเร็วตัด (Vc): ความเร็วตัดเป็นสิ่งสำคัญ สำหรับเหล็กกล้าเครื่องมืออบอ่อนที่มีเครื่องมือคาร์ไบด์ โดยทั่วไป Vc จะมีช่วงตั้งแต่ 60-150 ม./นาที ขึ้นอยู่กับเกรดและการใช้งาน ต้องลดความเร็วลงอย่างมากสำหรับเกรดที่ชุบแข็งล่วงหน้าหรือ HSS
- อัตราป้อน (fz): รักษาปริมาณเศษให้เพียงพอเพื่อป้องกันการเสียดสีและการสะสมความร้อน อัตราป้อนงานทั่วไปต่อฟันอยู่ในช่วง 0.05-0.20 มม./ฟัน สำหรับงานกัดหยาบปานกลางถึงหยาบ การตกแต่งขั้นสุดท้ายต้องใช้ฟีดที่เบากว่า
- ระยะกินลึก (ap): ใช้ระยะกินลึกในแนวรัศมีน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องมือ (เช่น 30-70% ของ Dc สำหรับงานกัด) และปรับความลึกตามแนวแกนเพื่อจัดการโหลด การผ่านแสงหลายครั้งมักดีกว่าการตัดหนักเพียงครั้งเดียว
- การใช้งานน้ำหล่อเย็น: ต้องใช้น้ำหล่อเย็นแรงดันสูง-จำนวนมาก (ควรเป็นอิมัลชั่น) เพื่อกระจายความร้อน ป้องกันการแบ่งเบาบรรเทาชิ้นงาน และชะล้างเศษ การจ่ายน้ำหล่อเย็นผ่าน-เครื่องมือมีประสิทธิภาพสูง สำหรับการเก็บผิวละเอียดด้วย CBN บางอย่าง อาจใช้การตัดเฉือนแบบแห้งหรือการหล่อลื่นปริมาณขั้นต่ำ (MQL) ได้
5. การทำงานของเครื่องจักรเฉพาะ
- การกัด: ใช้กลยุทธ์การกัดแบบโทรคอยด์หรือการกัดเปลือกสำหรับหลุม เพื่อรักษาการมีส่วนร่วมของเครื่องมือและการกระจายความร้อนอย่างต่อเนื่อง
- การกลึง: ใช้การตั้งค่าที่เข้มงวด การใช้เม็ดมีดคราดลบ-สำหรับการกัดหยาบ และคราดบวก-สำหรับการเก็บผิวละเอียด ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูปทรงร่องหักเศษเหมาะสมเพื่อควบคุมเศษที่เป็นเส้น
- การเจาะและการต๊าป: ใช้ดอกสว่านคาร์ไบด์พร้อมระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นภายใน สำหรับการต๊าป ให้ลดความเร็ว ลองพิจารณาการกัดเกลียวเพื่อเพิ่มความแม่นยำและอายุการใช้งานของเครื่องมือในรูตัน และใช้-น้ำยาต๊าปประสิทธิภาพสูง
6. โพสต์-การตัดเฉือนและการประกันคุณภาพ
- การบรรเทาความเครียด: สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนหรือชิ้นส่วนที่ต้องการความมั่นคงในมิติสูง แนะนำให้อบอ่อนความเครียด-หลังการตัดเฉือนหยาบก่อนการเก็บผิวละเอียด
- การลบคม: เหล็กกล้าเครื่องมือ-แข็งตัวได้ง่าย ใช้วิธีการลบคมด้วยกลไกหรือด้วยความร้อนอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ขอบเสียหาย
- การตรวจสอบ: ใช้อุปกรณ์มาตรวิทยาที่แม่นยำ (CMM, เครื่องมือเปรียบเทียบเชิงแสง, โพรฟิโลมิเตอร์พื้นผิว) ตรวจสอบมิติที่สำคัญ ความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต (ตาม ASME Y14.5 หรือ ISO 1101) และการตกแต่งพื้นผิว (Ra, Rz) อาจมีการระบุการทดสอบการแทรกซึมของสีย้อม (PT) หรือการทดสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MT) เพื่อการตรวจจับรอยแตกร้าว
ประสบความสำเร็จการกลึง CNC ของเหล็กกล้าเครื่องมือต้องการแนวทางที่เป็นระบบซึ่งมุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจวัสดุ การตั้งค่าที่เข้มงวด การใช้เครื่องมือที่เหมาะสมที่สุด และการควบคุมกระบวนการที่มีระเบียบวินัย การปฏิบัติตามพารามิเตอร์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดทำให้มั่นใจได้ว่าการผลิตส่วนประกอบที่มีความสมบูรณ์สูง- ช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือให้สูงสุด และบรรลุต้นทุน-ประสิทธิผลโดยรวม ขอแนะนำให้ปรึกษาหารืออย่างต่อเนื่องกับซัพพลายเออร์วัสดุและเครื่องมือตัดสำหรับคำแนะนำเฉพาะด้านการใช้งาน-