Особенности обработки нержавеющей стали на токарных станках

Большинство современных установок и агрегатов эксплуатируются под высокими нагрузками, поэтому для обеспечения их длительной работоспособности предпочтение отдается комплектующим, выполненным из нержавеющей стали. В отличие от углеродистой стали свойства этого материала позволяют выдерживать значительные механические нагрузки, высокую и низкую температуру, длительное воздействие воды. Но эти же характеристики являются главными негативными факторами, усложняющими процесс обработки детали из нержавейки на токарном станке, так как ее прочностные характеристики остаются неизменными под воздействием высокой температуры и давления. К наиболее распространенным и сложно решаемым проблемам токарной обработки этого материала относится самоупрочнение, происходящее в процессе деформации, и затруднение отвода стружки, которые не только снижают качество результата, но и значительно сокращают рабочий ресурс режущей оснастки.


Самоупрочнение при деформации


Самой важной особенностью токарной обработки нержавеющей стали и ее главной проблемой является упрочнение металла во время его деформации под воздействием режущего инструмента. Сильнее всего задача резки усложняется при необходимости ее проведения в несколько этапов. При каждом надавливании режущей кромки резца на заготовку, сталь в области воздействия фрезы приобретает более высокую твердость, которая уменьшается по мере удаления от места деформации. В зависимости от количества прохождений, прочность в одной точке воздействия может увеличиться на 100%. Наиболее эффективным решением в данном случае является снятие материала разной толщины в два подхода – сначала более толстый слой, например в 4 мм, а затем остаточный – например, 2 мм. 

Кроме сложности выполнения операции, упрочнение провоцирует и такую проблему, как быстрый износ режущего инструмента в результате появления наплывов во время подачи резца и необходимости резки слишком прочных поверхностей. Ее можно решить, используя специальные режущие пластинки, предназначенные для работы с нержавеющей сталью. Их кромки способны обработать деталь на высокой скорости до образования упрочнения материала, без появления наплывов и износа режущей части.


Удаление стружки


Дополнительная сложность точения нержавейки заключается в плохом удалении образующейся стружки. Это обусловлено вязкостью и пластичностью, характерными для любых видов сталей и особенно для нержавеющей. При работе с коррозионностойким металлом этого типа стружка не обламывается, а на протяжении обработки постоянно завивается, образуя длинные спирали. Их скопление нарушает процесс обработки, снижает качество обрабатываемой заготовки и значительно увеличивает время производственного процесса.

Исправить эту ситуацию позволяет применение стружколомов. Основная масса приспособлений этого типа представлена универсальными вариантами, но для нержавейки рекомендуется использовать специализированное устройство, предназначенное для легированных сталей и имеющее особую конструкцию. Для того чтобы добиться максимальной эффективности токарной обработки, необходимо использовать стружколомы в комбинации с набором резцов, позволяющих поэтапно производить черновую, получистовую и чистовую резку. Также, следует правильно выбирать форму стружколома. Для уменьшения степени упрочнения металла и образования наплыва на кромке резца, лучше остановить выбор на устройстве, передний угол которого имеет положительное значение.

Кроме стружколома для быстрого отвода стружки используется подача специальных смазочно-охлаждающих жидкостей и эмульсий, решающих сразу несколько задач:

  • удаление стружки для продления срока службы режущей оснастки;
  • быстрое снижение температуры резака;
  • отведение из рабочей зоны мелких металлических частиц.

Режимы обработки нержавейки на токарном станке


На мелкосерийных и крупносерийных производствах применяют ряд режимов резания при токарной обработке нержавейки, позволяющих снизить ее негативные особенности и минимизировать отрицательное воздействие на экономическую составляющую технологии и процесса производства в целом, за счет следующих мероприятий:

  • Применения в качестве смазочного и охлаждающего материала углекислоту, способную остудить металл до -78°С. Но, этот способ имеет существенный минус – дороговизну из-за стоимости химического вещества и необходимости его большого расхода, поэтому применяется преимущественно в высокоточной и оборонной промышленности.
  • Повышение скорости резания и вращения шпинделя станка с ЧПУ при условии уменьшения толщины удаляемого слоя. Единственный недостаток этого режима работы – получение шероховатой поверхности.
  • Воздействие на зону обработки металла дополнительный факторов – ультразвуковых колебаний или термической обработки. Ультразвук позволяет снизить коэффициент трения и степень пластических деформаций, а температура меняет механические свойства и структуру металла, что позволяет снизить скорость упрочнения материала.
  • Введение в область воздействия режущего инструмента слабых токов. Они снижают степень окислительного и электродиффузионного износа рабочей оснастки и продлевают срок ее службы.

Каким резцом обрабатывать нержавейку?


Так как эффект упрочнения металла приводит к значительному сокращению рабочего ресурса инструмента станка с числовым программным управлением, каждого кто занимается токаркой нержавеющей стали интересует, какой марки резец лучше? Для обработки нержавейки были специально разработаны два вида резцов:

  • CVD – с покрытием режущей кромки химического осаждения. 
  • PVD – с покрытием физического осаждения.

Первые отличаются высокой износостойкостью и востребованы для обработки нержавейки на высоких скоростях. Единственный их минус – сложность правки и восстановления остроты кромки. Резцы второго типа тоньше, чем первые, но с более острой режущей частью. Их применяют для работы на низкой скорости с аустенитной нержавейкой.

На производства наиболее высокую износостойкость показала оснастка со специальным твердосплавным покрытием карбидом титата TiC, получаемого путем цианирования и азотирования, и укрепления рабочих пластин нитридом бора кубическим. Такие резцы характеризуются повышенной твердостью, прочность, износостойкостью. 

Кроме этого, производители видят эффективное решение проблем, возникающих при обработке нержавеющей стали в использовании оснастки с оптимизированной геометрией – положительным передним углов и более острой заточкой режущей части. 


Оставить заявку на услуги


Предлагаем Вам воспользоваться услугой по изготовлению Ваших деталей на нашем предприятии!


Для отправки чертежей Вы можете воспользоваться формой.


Наш сотрудник свяжется с Вами в течение дня.