Prevlečene CBN kvalitete za visokoučinkovito struženje kaljenega jekla
16.04.2024
Sumitomo je že vrsto let vodilni proizvajalec CBN orodja za struženje kaljenega jekla. S CBN ploščicami SUMIBORON dosegajo visokoučinkovito obdelavo, stabilen proces in odlično površinsko obdelavo. S številnimi CBN kvalitetami pokrivajo široko področje obdelave kaljenega jekla in sivih litin. Za visokohitrostno struženje kaljenega jekla so predstavili kvaliteto BNC2105, za visokoprecizno obdelavo BNC2115 in za splošno obdelavo BNC2125.
CBN (kubični borov nitrid) ima trdoto in toplotno prevodnost primerljivo diamantu ter nizko reaktivnost z železom oziroma jeklom. Sumitomo Electric Hardmetal je leta 1977 prvi na svetu razvil CBN orodje za obdelavo kaljenega jekla. CBN ploščice je izdelal s sintranjem substrata iz CBN delcev in posebnega keramičnega veziva. CBN orodja je Sumitomo poimenoval SUMIBORON. Leta 2000 je izdelal prevlečeni SUMIBORON, ki ima višjo odpornost proti obrabi. Uporabil je PVD keramično prevleka, ki je povečala učinkovitost obdelave.
Sumitomo s številnimi CBN kvalitetami pokriva široko področje struženja kaljenih jekel od visokohitrostne obdelave s kvaliteto BNC2105, visoko precizne obdelave z BNC2115, splošnega struženja z BNC2125 do grobe obdelave s kvaliteto BNC300.
Prednosti CBN orodja pri struženju kaljenega jekla
S postopkom CBN struženja kaljenih delov nad 45 HRc lahko odpravimo naknadni postopek brušenja, ročnega poliranja in druge zamudne postopke, ki so pogosto odvisni od spretnosti operaterja in so zahtevni za kontrolo kakovosti. S struženjem prav tako lažje vzdržujemo pomembna geometrijska razmerja na obdelovancu. Z odpravo brušenja tako v veliki meri prihranimo pri času obdelave, strošku strojne opreme za brušenje in delovne sile.
V avtomobilski industriji je opaziti trend avtomatizacije, kjer proizvodno linijo upravlja vse manj operaterjev. Zato so zahteve uporabnikov poleg visoke produktivnosti tudi dolga obstojnost orodja in stabilna obdelava. Poleg tega pri struženju avtomobilskih delov zahtevajo tudi visoko natančnost pri obdelavi. Da bi zadostili takšnim zahtevam, je Sumitomo razvil nove prevlečene kvalitete SUMIBORON, ki dosegajo znatno daljšo in stabilnejšo življenjsko dobo orodij. Prednosti in zmogljivosti novih CBN kvalitet so opisane v nadaljevanju.
Sumitomo je razvil CBN substrate, ki pokrivajo široko področje uporabe. Njihov CBN substrat ima povečan delež CBN delcev in TiCN vezivo visoke čistoče. Delci nečistoč v vezivu so pri mehanskih in termičnih obremenitvah vzrok za porušitve. Med delci nečistoč se namreč začnejo pojavljati razpoke, ki vodijo do loma osnovnega materiala. Za neprekinjen rez so na voljo zelo trdi in obrabno odporni substrati, ki ohranijo ostrino rezalnega robu tudi po dolgih kontaktnih časih in dosežejo zelo gladko obdelano površino. Za prekinjen rez so na voljo zelo žilavi CBN substrati, ki omogočajo dolgo življenjsko dobo orodja tudi pri močno prekinjenih rezih.
Pri visokopreciznem struženju kaljenega jekla moramo običajno doseči parameter hrapavosti površine pod Rz 3,2. Manjšo hrapavost oziroma geometrijsko odstopanje pri precizni obdelavi dosežemo z zmanjšanim pomikom f mm/vrt. Pri visokoprecizni obdelavi je pomembno preprečevanje zarezne in bočne obrabe na rezilnem robu. Ta se pojavi na rezilnem robu pri povečani mehanski obremenitvi. Geometrijske nepravilnosti na rezilnem robu se prenašajo na površino obdelovanca, kjer se zaradi obrabe orodja pojavijo dodatni vrhovi neravnin oziroma povečana hrapavost površine (slika 3). Pri splošnem struženju se hrapavost površine Rz povečuje zaradi kraterske obrabe in luščenja prevleke, ki nastaneta zaradi visokega pomika, globine reza in prekinjenega reza (slika 2).
Slika 2- Poškodbe na rezilnem robu povzročajo povečanje hrapavosti Rz obdelane površine.
Slika 3- Pri visokopreciznem struženju preprečujemo zarezno obrabo rezilnega robu, ki povzroča dodatno hrapavost obdelane površine.
Poleg substrata imajo pri ploščicah zelo pomembno vlogo prevleke. Razvili so več slojne prevleke za super trde materiale, kot je CBN, ki dvigajo parametre obdelave in življenjsko dobo orodja na nove ravni. Tako so za struženje kaljenega jekla razvili SUMIBORON kvalitete BNC2105, BNC2115 in BNC2125, ki so prilagojene različnim vrstam substrata in tipom obdelave.
BNC2105 kvaliteta z visokoobrabno odpornostjo za visokohitrostno obdelavo
Kvaliteta BNC2105 ima debelo multislojno TiAlN prevleko, ki dosega zelo dolgo življenjsko dobo pri visokohitrostni obdelavi. Na CBN substrat je najprej nanešena adhezivna plast, ki izboljša oprijem TiAlN prevleke s substratom. Na površini je obdana z drsnim slojem v zlatem barvnem odtenku. Celotna debelina prevlek znaša 3 µm.
Ta kvaliteta ima izjemno odpornosti proti obrabi, zato je še posebej primerna za obdelavo kaljenih jekel in jekel za ležaje z neprekinjenim ali delno-prekinjenim rezom. Jekla za ležaje lahko stružimo z rezalnimi hitrostmi od 50 do 300 m/min. Pri kaljenih jeklih lahko dosežemo rezalne hitrosti od 200 do 350 m/min. V primerjavi z drugimi CBN kvalitetami je BNC2105 veliko odpornejša na bočni tip obrabe.
Primer obdelave. Obdelovanec: 20Cr4 Kaljeni zobati obroč Trdota obdelovanca: 60 HRc. Ploščica CNGA120412 NC4 BNC2105 vc = 200m/min, f = 0,10mm/vrt, ap = 0,10 mm, hlajenje z emulzijo. Rezultat: 60 % več obdelanih kosov
BNC2115 za visokoprecizno struženje kaljenega jekla
Pri kvaliteti BNC2115 so na osnovni substrat nanesli adhezivni sloj, ki dobro prenaša visoke strižne sile in dobro povezuje mnogoslojno prevleko s površino ploščice.
Prevleka je sestavljena iz dveh glavnih komponent. Najprej je na lepilni sloj nanešena večplastna zelo trda TiAlSiN prevleka, ki zagotavlja zmanjšano zarezno obrabo in s tem dobro gladkost obdelane površine. Ta plast se večkrat izmenjuje s plastjo TiCN, ki ima visoko temperaturno obstojnost in zagotavlja odpornost na obrabo v obliki kraterja. Na vrhu te večplastne strukture je nanesen drsni sloj v zlatem barvnem odtenku, ki zagotavlja hitro odvajanje odrezkov in preprečuje prenos toplote iz odrezkov na orodje. Skupna debelina vseh slojev znaša 3 µm.
CBN kvaliteta BNC2115 se priporoča zlasti za visokoprecizno obdelavo kaljenih jekel pri srednjih in visokih rezalnih hitrostih. Pokriva širok razpon rezalnih hitrosti od 110 do 300 m/min z optimalno rezalno hitrostjo 180 m/min pri srednjem pomiku 0,1 mm/vrt. V primerjavi z drugimi CBN kvalitetami zagotavlja BNC2115 zlasti vrhunsko kakovost oziroma gladkost obdelane površine pri višjih hitrostih struženja.
BNC2105 kvaliteta z odlično obrabno odpornostjo je namenjena za visokohitrostno struženje kaljenega jekla
Kvaliteta BNC2115 ima s kombinacijo TiAlSiN in TiCN slojev odlično odpornost na zarezno in kratersko obrabo in je namenjena za visoko precizno struženje kaljenega jekla.
BNC2125 kvaliteta za splošno struženje kaljenega jekla
Pri kvaliteti BNC2125, ki je prva izbira za splošno obdelavo, je struktura prevleke popolnoma drugačna. Na adhezivni oziroma lepilni sloj je nanesena mnogoslojna TiAlBN prevleka, ki ima izjemno obrabno odpornost. Ta večslojna prevleka ima tudi bistveno boljšo odpornost proti luščenju prevleke. Na površini je ploščica obdana s srebrnim premazom. Ta zagotovi, da ostružek optimalno drsi po ploščici in da se generirana toplota hitro odvaja z odrezki.
Področje uporabe CBN kvalitet za struženje kaljenega jekla glede na rezilno hitrost in stopnjo prekinitve reza.
BNC300 za prekinjeno obdelavo kaljenega jekla
Kvaliteta BNC300 je idealna za končno prekinjeno struženje kaljenega jekla. BNC300 uporablja žilav substrat, ki dobro absorbira udarce pri prekinjenem rezu. V standardni, LS in HS obliki rezalnega roba zagotavlja BNC dolgo življenjsko dobo ploščice pri kombinaciji neprekinjene in prekinjene površine. TiAlN prevleka ščiti ploščico pred obrabo in zagotavlja odlično končno obdelavo površine.
BN7115 za struženje delov iz sintranih zlitin
Poleg CBN kvalitet za obdelavo kaljenega jekla ima Sumitomo tudi kvaliteto BN7115 za končno obdelavo delov iz sintranih zlitin. Pri BN7115 uporabljamo substrat z visokim deležem CBN delcev in novo vezivo z izboljšano trdnostjo, ki je sestavljeno iz Co-Al-Cr-WCi. Ta kombinacija dobro prenaša krušenje rezalnega robu zaradi toplotnih šokov in posledično odnašanje CBN delcev iz površine ploščice. S tem so dosegli odlično odpornost proti obrabi in zlomu.
BNC8115 in BNS8125 za struženje sive in nodularne litine
Za obdelavo sive in nodularne litine sta namenjeni prevlečena CBN kvaliteta BNC8115 in neprevlečena BNS8125.
BNC8115 ima PVD prevleko z odlično odpornostjo proti obrabi, ki preprečuje bočno obrabo pri struženju sive in nodularne litine ter kaljenega jekla. Idealna je za grobo obdelavo z večjimi pomiki in večjimi globinami reza od 0,5 mm do 3 mm in za končno obdelavo. Površina ima premaz v zlatem barvnem odtenku za boljšo vidljivost obrabe rezalnega roba.
Neprevlečena kvaliteta BNS8125 ima optimizirano porazdelitev velikosti CBN delcev in ima izboljšano odpornost proti krušenju pri obdelavi sive in nodularne litine. Primerna je tudi za grobo obdelavo s prekinjenim rezom.
Tako kot pri drugih Sumitomo CBN in PKD ploščicah so tudi pri kvalitetah BNC2105, BNC2115 in BNC2125 na voljo različne oblike rezilnih robov in lomilcev odrezkov. To omogoča, da izberemo optimalno ploščico glede na obdelovalni material in tip obdelave.
Z nenehnim razvojem in izboljšavami ponuja Sumitomo obsežen standardni program CBN ploščic s širokim izborom substratov, kvalitet, oblik rezilnih robov in lomilcev odrezkov. Kombinacija vseh teh variant omogoča najučinkovitejšo obdelavo, stabilen proces in ekonomičnost. CBN ploščice za struženje lahko preizkusite in naročite pri zastopniku in prodajalcu BTS Company.
Katalog BNC2105, BNC2115, BNC2125
Vir: www.sumitool.com