Сухе різання проти потоку охолоджувальної рідини: випробування на знос інструменту на фрезі TEX з нержавіючої сталі

Ви інженер-технолог, який стикається з непередбачуваними відмовами інструменту під час фрезерування нержавіючої сталі AISI 316? Вибір між системами сухого різання та проточною охолоджувальною рідиною є критично важливим рішенням для вашого цеху. Наші комплексні випробування на знос кінцевої фрези серії DOHRE TEX показують, як оптимізувати стратегію використання охолоджувальної рідини та рідини для різання. Дізнайтеся, як мінімізувати пошкодження інструменту (BUE) та максимізувати термін служби інструменту.

Що таке сухе різання та охолоджувальна рідина?

У прецизійній обробці нержавіюча сталь, особливо такі марки, як 304 та 316, залишається відомою проблемою навіть для найдосвідченіших механіків. Її властива «липкість», схильність до деформаційного зміцнення та низька теплопровідність часто призводять до передчасного руйнування через наростання на кромці та швидкий знос задньої поверхні.

Вибір правильної стратегії управління температурним режимом має першорядне значення. Сухе різання використовує стиснене повітря або повітряні струмені високого тиску для видалення стружки, забезпечуючи чистоту зони різання без потрапляння сміття та рідини. Натомість, система потокового охолодження використовує великий потік рідини для одночасного змащування поверхні розділу, промивання стружки та розсіювання тепла.

Суперечки між охолоджувальною рідиною та рідиною для різання часто зводяться до специфічного хімічного складу, необхідного для нержавіючої сталі. Хоча водорозчинні емульсії є поширеними, багато цехів віддають перевагу високопродуктивній оливі для різання затопленням через її чудову змащувальну здатність, яка безпосередньо впливає на схильність матеріалу до зварювання з ріжучою кромкою. Це випробування оцінює, як фреза серії TEX працює в цих двох різних середовищах, надаючи дані про те, який метод найкраще зберігає цілісність інструменту.

Стандартні та контрольні змінні тесту

Щоб забезпечити цілісність даних, ми створили суворо контрольоване середовище. У випробуванні використовувалася 4-зуба твердосплавна кінцева фреза з наддрібнозернистою основою 0.6 мкм та спеціалізованим покриттям AlCrN. Заготовка була стандартизована з нержавіючої сталі AISI 316 для забезпечення узгодженості.

Група А (Сухе різання):

Використовував високошвидкісний потік повітря для забезпечення видалення стружки.

Група B (охолоджувальна рідина для затоплення):

Використовувала систему високого тиску, що подає масло для різання затопленням на масляній основі.

Параметри, такі як швидкість шпинделя, швидкість подачі та глибина різання, були зафіксовані в обох групах. Ми виміряли знос задньої поверхні (VB), адгезію BUE та шорсткість поверхні (Ra) за допомогою високоточної апаратури для кількісної оцінки продуктивності.

Результат випробування сухого різання

Сухе різання виявилося ефективним для підтримки термічної стабільності твердосплавної основи. Оскільки рідина не була присутня, інструмент уникав циклів термічного удару, які часто викликають мікротріщини в твердосплавному сплаві.

Однак, без змащувальних властивостей системи охолодження потоком, зона різання досягала значно вищих температур. Ми спостерігали помітне збільшення BUE, коли частинки нержавіючої сталі прилипали до ріжучої кромки. Хоча покриття AlCrN забезпечувало чудову термостійкість, відсутність постійного змащування означала, що інструмент досягав своєї межі зносу швидше, ніж у вологих умовах. Цей метод ідеально підходить для цехів, які прагнуть усунути витрати на управління відходами, за умови, що виробнича серія достатньо коротка, щоб врахувати скорочений термін служби інструменту.

Результат випробування охолоджувальної рідини затоплення

Введення оливи для різання затопленням значно змінило характеристики зношування. Мастило зменшило тертя між стружкою та торцем інструменту, ефективно пригнічуючи утворення лущення зношуванням (BUE).

Дані показали значне покращення загальної довжини різання до руйнування порівняно з групою А. Рідина діяла як бар'єр, підтримуючи стабільну температуру зони різання, що забезпечувало чудову якість обробки поверхні — критично важлива вимога для таких галузей промисловості, як медичне обладнання та 3C-електроніка. Основним недоліком залишався періодичний тепловий шок; коли інструмент виходив і знову входив у різ, коливання температури створювали ризик для ріжучої кромки.

Таблиця прямого порівняння: сухе різання проти потокового охолодження

Продуктивність конструкції інструменту

Продуктивність кінцевої фрези в різних середовищах визначається її геометрією. Серія TEX використовує конструкцію з великим кутом нахилу спіралі, що сприяє плавному відведенню стружки. У сухих умовах покриття AlCrN діє як тепловий екран. У вологих умовах оптимізовані кишені для стружки запобігають передчасному викришенню гідравлічними силами потоку охолоджувальної рідини, забезпечуючи надійність інструменту навіть під високим тиском.

Посібник зі співставлення

Вибір правильної рідини так само важливий, як і вибір інструмента. Для нержавіючої сталі ми рекомендуємо використовувати рідини на масляній основі замість водорозчинних, якщо це дозволяють стандарти верстата та навколишнього середовища, оскільки вони забезпечують міцність плівки, необхідну для запобігання зварюванню. Якщо ви використовуєте систему охолодження потоком, переконайтеся, що фільтрація достатня; дрібні частинки карбіду, що циркулюють у рідині, можуть діяти як абразив, сточуючи робочу поверхню інструмента навіть швидше, ніж саме тепло.

Розрахунок вартості

Розраховуючи загальну вартість володіння (TCO), необхідно враховувати не лише ціну інструменту. Сухе різання пропонує нижчі початкові накладні витрати, але вищу частоту заміни інструменту. І навпаки, система проточної охолодження вимагає обслуговування рідиною, утилізації відходів та потужності насоса. Для великосерійного виробництва інвестиції у вологе охолодження зазвичай виправдовуються стабільністю та збільшеним терміном служби інструменту.

Практичні параметри обробки

Для успішного фрезерування нержавіючої сталі почніть з цих консервативних базових показників:

Сухе різання:

Зменште подачу на зуб на 10-15% порівняно з параметрами вологого різання, щоб контролювати накопичення тепла.

Охолоджуюча рідина:

Ви можете використовувати вищі швидкості різання. Переконайтеся, що потік рідини спрямований безпосередньо на зону різання; неправильно вирівняне сопло часто є основною причиною термічного розтріскування.

Висновок

Не існує універсального рішення. Для періодичної роботи невеликими партіями ефективне та чисте сухе різання повітрям. Для тривалих проектів з високим рівнем точності золотим стандартом обробки поверхні залишається охолодження потоком. Якщо вам потрібна більш детальна розбивка або ви хочете обговорити конструкцію нестандартного фрезерного інструменту для вашої конкретної виробничої установки, наша команда інженерів готова допомогти.