Основные виды и особенности обрабатываемых материалов

Каждый материал заготовки, участвующий в процессе резания, обладает своими уникальными характеристиками, на которые влияют легирующие элементы, термообработка, твёрдость и т. д. Это, в свою очередь, влияет на выбор геометрии режущего инструмента и режимов резания.

Группы материалов и особенности их обработки

Чтобы облегчить этот выбор, материалы заготовки делятся на шесть основных групп в соответствии со стандартом ISO. Каждая группа обладает уникальными свойствами, касающимися обрабатываемости:

• ISO P – стали. Самая большая материальная группа, начиная от простых углеродистых до высоколегированных сталей, включая стальные отливки, ферритные и мартенситные нержавеющие стали. Обрабатываемость обычно хорошая, но значительно отличается в зависимости от твёрдости материала, содержания углерода и т. д.
• ISO M – нержавеющие стали. Это материалы, имеющие в составе как минимум 12% хрома. Другие сплавы могут включать никель и молибден. Различные состояния, такие как ферритные, мартенситные, аустенитные и аустенитно-ферритные (дуплексные стали), создают большой ассортимент материалов. Общее среди них заключается в том, что режущие кромки подвергаются воздействию большого количества тепла, выкрашиванию и наростообразованию. Поэтому при обработке нержавеющей стали важно учитывать её специфические свойства и подбирать соответствующий инструмент и режимы резания для достижения наилучших результатов.
• ISO K – чугун. В отличие от стали, во время обработки образуется короткая, ломкая стружка. Серые чугуны (GCI) и ковкие (MCI) довольно просты в обработке, в то время как чугун с шаровидным графитом (NCI), вермикулярным графитом (CGI) и высокопрочный чугун (ADI) требуют более сложной обработки из-за своих структурных особенностей. Все литые чугуны содержат SIC, который очень абразивен для режущей кромки.
• ISO N – цветные металлы, такие как алюминий, медь, латунь и т. д., являются более мягкими. Алюминий с содержанием Si 13% — очень абразивный. Для обработки этой группы материалов применяют инструмент с острыми режущими кромками, широкими стружкоотводящими канавками и оптимальным углом спирали.
• ISO S – жаропрочные суперсплавы. Включают в состав большое количество железа, никеля, кобальта и титана. Липкие и создают нарост на режущей кромке. Затвердевают во время работы (деформационное упрочнение) и выделяют тепло. Очень похожи на материалы ISO M, но гораздо сложнее обрабатываются, что существенно сокращает срок службы режущего инструмента.
• ISO H. Эта группа включает в себя стали с твёрдостью между 45–65 HRC, а также отбелённый чугун около 400–600 HB. Твёрдость затрудняет обработку. Материалы выделяют тепло во время резания и очень абразивны к режущей кромке.
• (Другое): не ISO. Термопластики, термореактивы, GFRP (полимер/пластик с армированным стекловолокном), CFRP (пластик с армированным углеродным волокном), композиты из углеродного волокна, пластик с армированным волокном арамид, твёрдая резина, графит (технический). Различные отрасли в настоящее время используют композитные материалы, особенно в аэрокосмической промышленности.

Выбор инструмента для обрабатываемой заготовки

При выборе инструмента важно учитывать три основных фактора для определения обрабатываемости заготовки:

• классификация материала заготовки с металлургической/механической точки зрения;
• режущая геометрия, которая будет использоваться на микро- и макроуровне;
• материал режущего инструмента (сплав) с его составляющими (износостойким покрытием, керамика, CBN или PCD и т. д.).

Обрабатываемость материала не имеет чётких границ. В широком смысле она включает в себя: способность обрабатывать материал заготовки, степень износа режущей кромки и характеристики образующейся при этом стружки. В этом отношении низкоуглеродистая сталь легче обрабатывается по сравнению с более требовательными аустенитными нержавеющими сталями.

Считается, что низкоуглеродистая сталь имеет лучшую обрабатываемость по сравнению с нержавеющей сталью. Концепция «хорошая обрабатываемость» обычно означает стабильный процесс резания и увеличение срока службы инструмента. Большинство оценок обрабатываемости для определённого материала проводится на практике, где результаты обработки сравниваются с результатами другого типа материала при приблизительно одинаковых условиях.

Таким образом, обрабатываемость является важным фактором, определяющим выбор материала и условий обработки для достижения оптимальной производительности, качества и экономичности.

Остались вопросы? Специалисты «ПроТехнологии» помогут подобрать инструмент под конкретный материал и отдельную производственную задачу.