Закалённые стали и твёрдые сплавы относятся к материалам повышенной твёрдости, с которыми работают после термической обработки. Твёрдость таких сталей обычно превышает 45–50 HRC, а у твёрдых сплавов она ещё выше. Классическое шлифование здесь часто заменяют лезвийной обработкой — твёрдым точением и фрезерованием. Это ускоряет цикл, снижает затраты и иногда даёт лучшее качество поверхностного слоя.
Почему обычный инструмент не подходит
После закалки структура стали становится мартенситной. Материал плохо пластически деформируется, силы резания растут, температура в зоне контакта резко повышается. Обычные быстрорежущие стали и стандартные твёрдые сплавы быстро теряют твёрдость и выкрашиваются. Поэтому применяют специальные инструментальные материалы:
- твёрдые сплавы с износостойкими покрытиями (PVD или CVD);
- минералокерамику;
- кубический нитрид бора (CBN, ПКНБ).
CBN особенно хорошо работает при твёрдости 55–68 HRC. Он сохраняет свойства при высоких температурах и химически устойчив к железу, в отличие от алмаза.
Основные методы обработки
Твёрдое точение
Чаще всего используют для финишной и получистовой обработки валов, колец подшипников, шестерён. На жёстком токарном станке с CBN-пластинами достигают шероховатости Ra 0,3–0,8 мкм и точности в несколько микрон. Типичные режимы: скорость 150–300 м/мин, подача 0,05–0,15 мм/об, глубина 0,05–0,25 мм. Часто работают всухую или с минимальной подачей СОЖ — это снижает термические удары по инструменту.
Фрезерование закалённых сталей
Применяют торцевые и концевые фрезы с пластинами из твёрдого сплава с покрытием или из CBN. Особенно удобно для плоских поверхностей и сложных контуров, где шлифование долгое. Прерывистое резание требует более вязких марок сплава и правильной геометрии кромки (отрицательный передний угол, фаска или радиус). Современные твёрдосплавные фрезы с наноструктурированными покрытиями позволяют работать до 60–65 HRC при умеренных параметрах.
Обработка твёрдых сплавов
Твёрдые сплавы (карбиды вольфрама, титана и т.п.) ещё сложнее. Здесь доминируют алмазный инструмент, электроэрозионная обработка и шлифование кругами на органической или металлической связке. Лезвийная обработка возможна, но только специальными пластинами и на очень жёстких станках с малыми припусками.
На что обратить внимание на практике
Жёсткость технологической системы критична. Любые вибрации сразу портят поверхность и убивают инструмент. Передний угол чаще делают отрицательным, радиус при вершине увеличивают — это повышает прочность кромки. Подача и глубина резания держат небольшими, чтобы не перегружать режущую кромку.
Важный момент — качество поверхностного слоя. При правильных режимах твёрдое точение и фрезерование дают сжимающие остаточные напряжения и отсутствие «белого слоя», который иногда появляется после шлифования. Это положительно сказывается на усталостной прочности деталей.
Когда лезвийная обработка выгоднее шлифования
- Сложные формы, где круг не достаёт.
- Необходимость снять большой припуск быстро.
- Желание сократить число операций и время наладки.
- Работа с деталями, у которых после закалки остались небольшие припуски (0,2–0,5 мм).
При твёрдости выше 62–65 HRC и простых геометриях шлифование или электроэрозия всё ещё часто оказываются рациональнее. Всё зависит от партии, требований к точности и имеющегося оборудования.
Современный подход к обработке закалённых сталей и твёрдых сплавов строится на грамотном выборе инструментального материала, жёсткой оснастке и аккуратных режимах. В результате удаётся совместить высокую производительность с требуемым качеством поверхности и долговечностью детали.
Оставьте ваш телефон или электронную почту, если вы заинтересованы в нашей продукции или производстве продукции из пластмасс для вас.