عوامل مؤثر بر پایداری برش در برش CNC فولاد ضد زنگ چیست؟

اگر تا به حال با فولاد ضد زنگ در یک عملیات برش CNC کار کرده باشید، می‌دانید که یک برش پایدار و صاف چقدر سریع می‌تواند به یک آشفتگی خسته‌کننده تبدیل شود - فرز، صدای ابزار، برش‌های ناسازگار، حتی قطعات کار آسیب‌دیده. به‌عنوان تامین‌کننده برش فولاد ضد زنگ CNC با سال‌ها تجربه در زمینه، همه مسائل پایداری رایج را دیده‌ام، و مهم‌تر از آن، آموخته‌ام که چگونه عوامل کوچک و اغلب نادیده گرفته‌شده برای ایجاد یا شکستن یک کار جمع می‌شوند. هنگامی که مشتری با شکایت از یک دسته از میله‌های جامد فولاد ضد زنگ 304 که ناهموار بیرون می‌آیند، تماس می‌گیرد، اولین چیزی که من فقط تنظیمات دستگاه را بررسی نمی‌کنم، آن را به پنج عامل اصلی برمی‌گردانم که به طور مداوم بر پایداری برش فولاد ضد زنگ تأثیر می‌گذارند. بیایید اینها را به زبان ساده و قابل اجرا تجزیه کنیم تا بتوانید از سردردهایی که برای صدها سازنده اصلاح کرده ایم جلوگیری کنید.

اولین، و اغلب دست کم گرفته شده، خود ماده است - نه فقط درجه آن، بلکه وضعیت سطح و خواص متالورژیکی آن. فولاد ضد زنگ یک فلز یک اندازه نیست و ویژگی های منحصر به فرد آن ریشه اکثر مشکلات ناپایداری است. برخلاف فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ رسانایی حرارتی پایینی دارد، به این معنی که تمام گرمای تولید شده در حین برش در تراشه یا ماشین پخش نمی‌شود - دقیقاً در لبه برش باقی می‌ماند و به لبه ساخته شده (BUE) می‌رسد که در آن فولاد مذاب به ابزار می‌چسبد. برای 316L ضد زنگ، که دارای محتوای نیکل بالاتری است، این مشکل حتی بدتر است: انعطاف پذیرتر است، بنابراین تحت فشار به جای برشی تمیز، اعوجاج می یابد. من یک بار مشتری با سفارش 10 هزار دلاری برای شفت ضد زنگ 316 لیتری داشتم که به دلیل برش های موج دار رد شد. مشکل دستگاه CNC آنها نبود - بلکه این بود که آنها از همان پارامترهای برشی استفاده می کردند که برای 304 استفاده می کردند، با تیغه ای که برای فولاد کربنی طراحی شده بود. همچنین ضد زنگ سریعتر از سایر فلزات سخت می شود، به خصوص زمانی که سرعت برش خیلی زیاد است یا سرعت تغذیه خیلی کم است. این بدان معناست که وقتی ابزار از میان مواد حرکت می‌کند، یک لایه سخت و نازک ایجاد می‌کند که گذر بعدی باید از آن جدا شود، که منجر به افزایش فشار ابزار، صدا زدن و حتی شکستن ابزار می‌شود. قبل از اینکه تنظیمات دستگاه خود را تنظیم کنید، همیشه درجه فولاد ضد زنگ، استحکام کششی آن، و سرد یا نورد گرم بودن آن را تأیید کنید. فولاد ضد زنگ نورد گرم دارای سطحی مقیاس‌پذیر است که تماس اولیه را ساینده‌تر می‌کند، بنابراین برای حفظ ثبات به لبه تهاجمی‌تر یا تغذیه اولیه کندتر نیاز دارد.

دومین عامل مهم، ابزار برش و طراحی تیغه است، و این منطقه ای است که بسیاری از سازندگان گوشه ها را بریده اند. همه تیغه های برش CNC برابر با فولاد ضد زنگ ساخته نمی شوند و استفاده از تیغه های عمومی یک مسیر سریع برای ناپایداری است. بیایید ابتدا در مورد نوع تیغه صحبت کنیم: برای فولاد ضد زنگ، به تیغه‌ای نیاز دارید که بتواند حرارت بالا را تحمل کند و در برابر BUE مقاومت کند، به همین دلیل است که تیغه‌های سرامیکی اغلب برای برش میله‌های جامد در عملیات تیغه‌های سرمتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرمت ذرات سرامیک و فلز را با هم ترکیب می‌کند و مقاومت حرارتی بالاتری نسبت به کاربید به آن می‌دهد، بنابراین در هنگام برش ضد زنگ برای مدت طولانی‌تری تیز باقی می‌ماند. تعداد دندان‌های روی تیغه نیز مهم است: دندان‌های بسیار کم، و هر دندان باید تکه‌ای از مواد را جدا کند که منجر به فشار و لرزش بالا می‌شود. بسیار زیاد است و دندان‌ها با تراشه‌ها مسدود می‌شوند و باعث کشیدگی و بریدگی‌های ناهموار می‌شوند. برای بیشتر میله‌های جامد فولاد ضد زنگ، تیغه‌ای با 10 تا 14 دندان در اینچ (TPI) توصیه می‌کنیم که کمی برای قطر میله‌ها تنظیم شده باشد - میله‌های ضخیم‌تر به TPI کمتری نیاز دارند، ورق‌های نازک‌تر به مقدار بیشتری نیاز دارند. تصمیم بزرگ دیگر این است که آیا از اره میتر برش سرد، اره مدور برش سرد یا تیغه سرد استفاده کنید. یک اره میتر برش سرد از تیغه ای استفاده می کند که با سرعت سطح پایین تری نسبت به اره داغ کار می کند، بنابراین گرمای بسیار کمتری تولید می کند - این برای فولاد ضد زنگ عالی است، زیرا خطر BUE را به طور کامل از بین می برد. ما دیده‌ایم که مشتریان از اره‌های داغ به اره‌های میتر برش سرد تغییر می‌دهند و نرخ برش 90 درصد یک شبه کاهش می‌یابد. به طور مشابه، یک تیغه سرد به طور خاص برای برش با سرعت آهسته و با گشتاور بالا طراحی شده است که برای فولاد ضد زنگ ایده آل است. دارای هندسه تخصصی دندان با زاویه چنگک مثبت است که به جای پاره شدن مواد به برش تمیز کمک می کند. اگر از یک دستگاه برش فولاد ضد زنگ CNC استفاده می کنید که تیغه مناسبی ندارد، حتی دقیق ترین دستگاه برش های ناپایدار ایجاد می کند.

سوم، تنظیم و استحکام دستگاه برای برش فولاد ضد زنگ CNC غیر قابل مذاکره است. فولاد ضد زنگ نیاز به ماشینکاری ثابت و سفت و سخت دارد زیرا نسبت به سایر فلزات مستعد لرزش (پچ پچ) است. نمی‌توانم به شما بگویم چند بار به مغازه‌ای رفته‌ام که در آن یک دستگاه CNC 10 ساله از آلومینیوم 2024 مانند یک قهرمان استفاده می‌کند، اما وقتی به فولاد ضد زنگ 304 برخورد می‌کند شروع به صحبت کردن می‌کند. اولین بررسی مربوط به کار است: اگر فولاد ضد زنگ در طول کل مسیر برش محکم بسته نشود، تحت فشار ابزار خم می شود و منجر به برش های ناسازگار می شود. برای میله های جامد طولانی، توصیه می کنیم از دو گیره گیره با فاصله 1/3 طول میله از هر انتها، به علاوه یک تکیه گاه مرکزی برای جلوگیری از افتادگی وسط برش استفاده کنید. فشار گیره نیز خط ظریفی است - خیلی تنگ است و می‌توانید لوله‌های ضد زنگ با دیواره نازک را منحرف کنید. بیش از حد شل، و شما حرکت می کند. بعدی خود دستگاه است: خروجی اسپیندل (میزان چرخش تیغه در حین چرخش) باید کمتر از 0.002 اینچ باشد. حتی مقدار کمی از ریزش باعث درگیری ناهموار دندان می شود که منجر به نرخ تغذیه و پچ پچ متغیر می شود. دوک های تسمه محور می توانند برای آلومینیوم با حجم کم مناسب باشند، اما برای برش فولاد ضد زنگ با دقت بالا، دوک محور مستقیم بسیار پایدارتر است، زیرا لغزش و خروج تسمه را از بین می برد. تحویل مایع خنک کننده بخش دیگری از راه اندازی دستگاه است که اغلب نادیده گرفته می شود. فولاد ضد زنگ برای خنک نگه داشتن لبه برش و شستن تراشه ها به خنک کننده سیلابی نیاز دارد، اما فقط پاشیدن مایع خنک کننده روی قطعه کافی نیست - شما به یک نازل نیاز دارید که مستقیماً به ناحیه برش باشد. اگر تراشه‌ها بین تیغه و قطعه کار گیر کنند، به عنوان یک ساینده عمل می‌کنند، مواد را می‌چسبند و فشار ابزار را افزایش می‌دهند. ما همیشه به مشتریان خود توصیه می کنیم که از خنک کننده مصنوعی با روانکاری بالا برای فولاد ضد زنگ استفاده کنند، زیرا اصطکاک را بیشتر از روغن محلول کاهش می دهد و منجر به برش های نرم تر می شود.

چهارم، پارامترهای برش - سرعت، نرخ تغذیه، و عمق برش - باید به طور خاص برای فولاد ضد زنگ کالیبره شوند، نه اینکه از یک کار فولاد کربن کپی شوند. اینجاست که بسیاری از سازندگان اشتباه می کنند، زیرا از پارامترهای از پیش تعیین شده سازنده دستگاه خود استفاده می کنند که برای فولاد عمومی بهینه شده است، نه ضد زنگ. بیایید با سرعت برش شروع کنیم: برای فولاد ضد زنگ 304، سرعت سطح ایده آل برای تیغه سرمتی حدود 150-200 فوت سطح در دقیقه (SFPM) است. برای 316L، کمی کمتر است، حدود 120-180 SFPM. اگر خیلی سریع بدوید، لبه در عرض چند دقیقه بیش از حد گرم و کسل‌کننده می‌شود که منجر به پچ پچ می‌شود. خیلی آهسته، و لایه سخت کاری خیلی سریع تشکیل می شود. نرخ تغذیه به همان اندازه مهم است: در اینچ در هر دندان (IPT) اندازه گیری می شود، و برای فولاد ضد زنگ، 0.008-0.012 IPT را توصیه می کنیم. نرخ تغذیه بسیار کم است و دندان ها اساساً به جای بریدن به لایه سخت شده ساییده می شوند که باعث ایجاد گرما و BUE می شود. خیلی بالاست و خطر شکستن تیغه یا بیرون کشیدن قطعه کار از گیره وجود دارد. عمق برش عامل دیگری است: برای اکثر عملیات برش فولاد ضد زنگ CNC، یک پاس برای میله های جامد با ضخامت کمتر از 2 اینچ ایده آل است. برش بیش از حد عمیق (بیش از 1/4 اینچ برای میله های نازک) فشار شعاعی بیش از حد بر تیغه وارد می کند و باعث انحراف و برش ناهموار آن می شود. برای میله‌های ضخیم‌تر، دو پاس جزئی بهتر است - ابتدا یک پاس زبر 1/8 اینچی، سپس یک پاس پایانی با سرعت کمی کمتر برای صاف کردن برش. مشتری‌ای را به خاطر می‌آورم که بر روی یک میله 2 اینچی 316 لیتری برش‌های عمیق می‌کشید و برش‌هایش هر بار 0.005 اینچ خارج از تحمل بود. تغییر به دو پاس او را در فاصله 0.001 اینچ قرار داد، بدون زمان یا هزینه اضافی.

عامل پنجم و اغلب نهایی، دست زدن و آماده سازی پس از برش است که مستقیماً بر میزان سازگاری برش بعدی تأثیر می گذارد. تراشه های فولادی ضد زنگ بلند، رشته ای و تیز هستند و اگر روی دستگاه یا تیغه باقی بمانند، می توانند مشکلات بزرگی را برای برش های بعدی ایجاد کنند. پس از هر کار، تیغه باید با یک حلال غیر ساینده تمیز شود تا مواد تراشه ای و باقی مانده خنک کننده از بین برود. تیغه کثیف باعث کاهش تیزی دندان و افزایش اصطکاک می شود که منجر به برش های ناپایدار در قطعه کار بعدی می شود. همچنین، اگر چندین دسته فولاد ضد زنگ را برش می دهید، مطمئن شوید که گریدهای مختلف را جدا کرده اید: برش 304 بلافاصله قبل از 316 بدون تمیز کردن تیغه می تواند باعث سخت شدن کار یا BUE شود که برش های نرم تر 316 را خراب می کند. من یک بار یک مشتری با حجم بالا داشتم که ردهای تصادفی روی بست های کوچک 304 دریافت می کرد. معلوم شد که مغازه آنها دقیقاً قبل از کارکردن بست، 316 میله جامد کار می کرده است و باقیمانده باقیمانده نیکل بر روی تیغه باعث ایجاد BUE در قطعات 304 شده است. تمیز کردن ساده بین درجه ها مشکل را به طور کامل برطرف کرد.

در پایان، پایداری برش در برش فولاد ضد زنگ CNC یک راه حل کامل نیست، بلکه در مورد متعادل کردن این پنج عامل است. چه بر روی یک نوار سفارشی کار می کنید یا یک سفارش 1000 قطعه ای، زمانی را صرف تایید درجه مواد خود می کنید، از تیغه مناسب استفاده کنید (مانند اره مدور برش سرد یا تیغه سرد طراحی شده برای ضد زنگ، به جای یک گزینه عمومی)، استحکام دستگاه خود را بررسی کنید، پارامترهای خود را کالیبره کنید، و تمیز کردن بین کارها اکثر مشکلات پایداری را از بین می برد. اگر با بریدگی های متناقض، فرزهای بیش از حد یا صدای ابزار سروکار دارید، این موارد باید شروع کنید، نه فقط تنظیم سرعت یا تغذیه دستگاه CNC.

اگر به دنبال ارتقاء تنظیمات خود هستید یا سؤالی دارید که کدام ابزار برای پروژه های خاص فولاد ضد زنگ شما بهتر کار می کند، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. تیم ما چندین دهه تجربه در برش فولاد ضد زنگ CNC دارد و ما می توانیم شما را در همه چیز از انتخاب اره میتر برش سرد مناسب برای مغازه شما تا بهینه سازی برش میله های جامد در عملیات تیغه های سرمتی برای حداکثر پایداری راهنمایی کنیم. برای بحث در مورد نیازهای خود با تیم ما تماس بگیرید و ما به شما کمک می کنیم راه حل های مناسب برای شغل خود پیدا کنید.

مراجع
ASM International. (2019). ماشینکاری فولادهای زنگ نزن. ASM Handbook, Volume 16: Machining.
دیویم، جی پی (2015). ماشینکاری فولادهای زنگ نزن: اصول و کاربردها. اسپرینگر.
Tonshoff، HK، و همکاران. (1992). سایش مواد و ابزار قطعه کار در ماشینکاری فولادهای زنگ نزن. CIRP Annals - فناوری ساخت.