Применение твердосплавных стержней при резке и износе

Твердосплавный стержень поставляется в виде цилиндрической спеченной заготовки, но его путь к тому, чтобы стать важной промышленной деталью, требует специализированных производственных процессов. Применяемые процессы существенно различаются в зависимости от того, является ли конечный продукт режущим инструментом или изнашиваемым компонентом. В этой статье описываются эти два разных пути, подчеркивая ключевые этапы производства, которые преобразуют стандарт. твердосплавный стержень в готовую, работоспособную часть.

Путь первый: изготовление цельных твердосплавных режущих инструментов

Создание таких инструментов, как концевые фрезы, сверла и фрезерные станки из твердосплавных стержней, требует точной обработки твердого материала.

• Первоначальная резка: процесс часто начинается с обрезки стержня до определенной длины с использованием такого метода, как электроэрозионная обработка (EDM) или алмазного шлифовального круга. Это обеспечивает чистый рез без напряжения.
• Прецизионное шлифование: это основной этап. В станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и шлифовальных станках используются алмазные шлифовальные круги для создания геометрии инструмента. Сюда входит создание сложных винтовых канавок, шлифование первичных и вторичных задних углов на режущих кромках и формирование профиля инструмента (например, сферического, углового радиуса). Охлаждающая жидкость используется для управления теплом и обеспечения точности размеров.
• Процессы чистовой обработки: после шлифования инструменты могут подвергаться таким процессам, как хонингование кромок (легкий проход для создания небольшого контролируемого радиуса режущей кромки) или вибрационная обработка для сглаживания поверхностей. Последним шагом часто является нанесение тонкопленочного покрытия (например, TiN, TiAlN) посредством физического осаждения из паровой фазы (PVD) для улучшения свойств поверхности.

Путь второй: производство износостойких компонентов

При производстве таких деталей, как сопла, направляющие или матрицы, основное внимание уделяется достижению точных размеров и определенных характеристик поверхности для нережущих операций.

• Формирование формы: Требуемая форма достигается за счет процессов обработки, подходящих для твердых материалов. Проволочная электроэрозионная обработка часто используется для сложных 2D-профилей, тогда как электроэрозионная обработка с погружением может создавать сложные 3D-полости. Для более простых форм подойдет шлифовка алмазными кругами на специализированных станках.
• Соблюдение требований к размерам и качеству поверхности. Для компонентов часто требуются очень жесткие допуски и определенная шероховатость поверхности. Это достигается за счет точной шлифовки. Деталь может быть шлифована на цилиндрических, плоскошлифовальных или внутришлифовальных машинах с использованием алмазных абразивов. В тех случаях, когда требуется очень гладкая поверхность, например, уплотнительные поверхности, за шлифовкой следует этап полировки алмазными пастами.
• Проверка и интеграция: готовые твердосплавные детали тщательно проверяются на размеры, геометрию и качество поверхности. После этого они готовы к сборке, которая может включать запрессовку в стальные корпуса или закрепление крепежными деталями для создания законченного инструмента или узла.

Общие производственные проблемы и соображения

Оба пути сталкиваются с общими проблемами из-за твердости материала твердосплавного стержня.

1. Выбор процесса: Обычная обработка металлорежущими инструментами неэффективна. Производство основано на процессах, в которых используются более твердые абразивы (алмаз) или бесконтактные термические методы (EDM).
2. Управление напряжениями и дефектами. Процессы шлифования и электроэрозионной обработки необходимо тщательно контролировать, чтобы предотвратить появление микротрещин или чрезмерных термических напряжений на поверхности детали, которые могут повлиять на срок ее службы.
3. Эффективность процесса и стоимость. Обработка твердого сплава по своей сути медленнее, чем обработка стали. Стоимость алмазного инструмента и расходных материалов для электроэрозионной обработки, а также необходимое время учитываются при производстве готовых компонентов. Важное значение имеет эффективное планирование процессов.

Важность исходного материала

Качество и консистенция исходного твердосплавного стержня существенно влияют на производственный процесс и конечную деталь. Стержни с одинаковой плотностью, однородной зернистой структурой и хорошей прямолинейностью упрощают последующую обработку, повышают производительность и способствуют надежности готовой детали. Изменения в сырье могут привести к проблемам при шлифовке, неожиданному износу инструмента во время электроэрозионной обработки или несоответствиям в готовых деталях.

Путь твердосплавного стержня от стандартизированной заготовки до готовой детали определяется специализированными процессами абразивной или термической обработки. Путь расходится в зависимости от функции детали — предназначена ли она для резки или противостоит износу. Успех в этих производственных процессах зависит от правильного выбора процесса, тщательного контроля параметров обработки и начиная с твердосплавного стержня, который обеспечивает стабильную и надежную основу. Этот процесс трансформации раскрывает функциональный потенциал, заключенный в стержне, создавая компоненты, которые точно соответствуют требованиям промышленного применения.