Ассортимент инструмента Seco Jabro

Ассортимент инструмента Seco Jabro

Инновационные разработки и технологии являются движущей силой непрерывного прогресса в таких ответственных отраслях, как медицинская, энергетическая и аэрокосмическая промышленность. Для производства высокоточных деталей в этих отраслях используются материалы, обладающие высокой жаропрочностью и износостойкостью, чрезвычайной прочностью, а также стабильными качеством и надежностью.

Про стратегии фрезерования материалов группы ISO-S можно узнать по этой ссылке, а статью про инструменты и технологии обработки материалов ISO-S читайте далее. 

Основными примерами таких материалов являются сплавы ISO-S, а именно жаропрочные суперсплавы (HRSA) на основе никеля, кобальта и железа и титановые сплавы. Жаростойкость, прочность, сопротивление ползучести и коррозионная стойкость позволяют использовать их для производства ответственных деталей.

Однако необходимые эксплуатационные свойства сплавов добавляют сложностей при обработке, которые не встречаются при работе с более простыми в обработке материалами, такими как чугун и стали. Обработка материалов ISO-S – непростая задача, так как сплавы обладают низкой теплопроводностью. Тепло, образующееся при обработке (температура приблизительно 1100 — 1300 °C), поглощается инструментом и заготовкой, а не отводится со стружкой. Это негативно сказывается на сроке службы инструмента и может стать причиной деформации детали. Кроме того, сплавы демонстрируют тенденцию к увеличению твердости в результате наклепа и упрочнения при обработке, что увеличивает силу резания и еще больше снижает срок службы инструмента. Кроме того, из-за склонности этих материалов к налипанию происходит неконтролируемый нарост на режущей кромке (BUE) и образование бороздок. Тенденция к налипанию (адгезии) вызвана вязкостью обрабатываемого материала и является характерной для мягких материалов, например алюминия.

Принимая во внимание сложность обработки материалов ISO-S и расход инструмента, производители стремятся к улучшению процесса обработки, направленному в первую очередь на надежность и качество детали, при этом сокращенное время цикла является дополнительным преимуществом. Максимальная реализация преимуществ этих высокопроизводительных сплавов требует использования самых современных инструментов и стратегий обработки. Производители инструмента оптимизируют инструменты и технологии, предоставляя надежные и производительные решения для каждой из отраслей промышленности.

Медицинская промышленность

Для функциональности медицинского имплантата и во избежание его отторжения имплантат должен быть химически инертным и абсолютно устойчивым к коррозии при взаимодействии с биологическими жидкостями. Соответственно, благодаря биологической совместимости и коррозионной стойкости материалы ISO-S прекрасно подходят для производства компонентов для ортопедии, стоматологии и других областях медицины.

Производство медицинских имплантатов стремительно развивается. Средний возраст населения в промышленно развитых регионах увеличивается, как и его средний вес. Оба этих фактора напрямую влияют на износ коленных и тазобедренных суставов, в результате чего растет спрос на их замену. Популярность зубных имплантатов также возросла с учетом повышенного внимания к вопросам косметологии и стоматологии.

Замена коленного сустава

Протез коленного сустава состоит из двух основных компонентов. Бедренная часть имитирует круглый выступ суставной головки на конце бедренной кости и соединяется с бедренной костью. Бедренный компонент опирается на полимерную чашечку, которая находится во втором основном компоненте, берцовой части — титановой пластине, установленной в верхней части большой областей кости.

Низкая теплопроводность материалов ISO-S обуславливает использование СОЖ для большинства операций обработки. Однако в медицинской промышленности действуют строгие нормы по остаточным загрязнениям СОЖ, согласно которым необходимы тщательные и длительные процедуры очистки. В результате производители инструмента создают способы обработки без подачи СОЖ. Например, компания Seco разработала методы, позволяющие выполнять обработку титановых пластин большеберцовой кости без подачи СОЖ при помощи специальных фрез для Т-образных пазов и фасонного инструмента (Сплав ВТ-6). Операция выполняется менее чем за 10 минут, при этом обеспечивается хороший срок службы инструмента, превосходное качество продукции и отсутствие загрязнений готовой детали.

Линейка инструментов Jabro, включающая четыре специальных и два стандартных решения — комплексное решение для производства берцовой части коленного сустава.

Другой способ компенсировать низкую теплопроводность сплавов ISO-S заключается в замене шлифования на механическую обработку. Тепло, выделяемое при длительном шлифовании, может стать причиной возникновения напряжения в детали и привести к ее деформации. Один из производителей обнаружил, что компоненты протеза коленного сустава часто выходили за пределы спецификации после шлифовки, при этом процент брака составлял 20-30%.

Чтобы решить эту проблему, инженеры Seco разработали пятиэтапный метод обработки бедренной части протеза коленного сустава на обрабатывающем центре. Этот процесс задействует сферическую концевую фрезу и зажимное приспособление для детали с системой центрального крепления, которая позволяет детали вращаться во время обработки. Такой способ копировального фрезерования подходит для зажимных приспособлений с менее жестким креплением, которое часто становится причиной проблем при обработке сложных объемных деталей. Время резания в течение всей операции составляет около семи минут. После обработки необходима только полировка, при этом ее на выполнение уходит меньше времени, чем уходило на полировку после шлифования.

Стоматология: мелкоразмерные детали

Фрезы Jabro Mini

Фрезы Jabro Mini

Для решения задач, возникающих в ходе обработки материалов ISO-S, могут применяться специальные стратегии фрезерования. Технологии фрезерования с высокой подачей обеспечивают производительность и долгий срок службы инструмента. При черновом фрезеровании стоматологических деталей, изготовленных из сплава Co-Cr, фреза JHF 180 диаметром 3 мм из серии Seco Jabro применялась при скорости подачи стола 4000 мм/мин, осевой глубине 0,2 мм, радиальной — 2 мм и скорости резания 66 м/мин. При обработке кобальт-хромового сплава стойкость инструмента составляла 175 минут.

Многие малые медицинские и стоматологические компоненты обрабатываются на компактных центрах высокоскоростной обработки в лабораториях и стоматологических клиниках. Малые фрезы, используемые в этих машинах, должны выдерживать быстро меняющуюся подачу на зуб при профилировании малых протезов и других деталей. Для этого Seco разработала фрезы Jabro Mini JM905 и JM920. Инструменты доступны в вариантах с 4-мя зубьями диаметром от 0,1 мм до 2,0 мм и с длиной вылета до 16 x D. Несмотря на малый размер, инструмент обладает прочностью и устойчивостью, необходимыми для производства специализированных деталей малого размера с соблюдением стандартных требований к заготовке.

Электроэнергетика

Материалы ISO-S также широко применяются в мировой электроэнергетике. Несмотря на большое внимание, уделяемое в наше время «зеленым» источникам энергии, таким как ветер, вода и солнце, более 60% вырабатываемой в мире электрической энергии производится с участием топлива. Большинство предприятий использует газовые и паровые турбины. Кроме того, продолжаются попытки повысить эффективность турбин. К примеру, прочные, но легкие титановые детали снижают центробежные силы при высоком числе оборотов в минуту в компрессорах низкого давления, что позволяет достичь более высокой частоты вращения. Кроме того, в отсеках камер сгорания используются детали из жаропрочных суперсплавов (HRSA), которые работают при более высоких температурах и обеспечивают высокую эффективность двигателя.

Новые сплавы, новые задачи

В погоне за постоянным увеличением эффективности и производительности жаропрочные сплавы постоянно эволюционируют, при этом снижается их обрабатываемость резанием. Металлургические компании разрабатывают сплавы с повышенными механическими свойствами, чтобы обеспечить соответствие все более суровым условиям эксплуатации. Например, такие жаропрочные суперсплавы, как никелевый Inconel 738 и кобальтовый SFX414, были предназначены для работы в температурном диапазоне 850 — 1200 °C. Некоторые из современных жаропрочных сплавов, например GTD 262 и Rene 108, предназначены для работы в температурном диапазоне 1200 — 1600 °C. Обработка таких сплавов заставляет решать новые, более сложные инженерные задачи.

Компания Seco недавно выполняла обработку подобного сплава, использующегося для производства неподвижных деталей турбин электрогенераторов. Вместе с теплопроводностью материала повысилась и сложность обработки; максимальная возможная скорость резания составляла 18 м/мин, тогда как при обработке материала Inconel 718 она составляла 25-35 м/мин.

Существующие инструменты изнашивались после обработки только одного сегмента турбины (длина резания 320 мм), и производитель турбины хотел обеспечить больший срок службы. Специалисты Seco разработали специальную фрезу на основе геометрии инструмента Jabro 780 с двойной сердцевиной, что обеспечивает повышенную устойчивость при сложных условиях резания. Инструмент использовался при базовых режимах: скорость резания 18 м/мин, подача на зуб 0,015 мм и подача стола 43 мм/мин. Новый инструмент обработал два сегмента турбины (640 мм), то есть срок службы инструмента увеличился на 100%. Позже, сократив скорость резания до 16 м/мин и увеличив подачу на зуб до 0,017 мм, инженерам компании Seco удалось продлить срок службы инструмента до 800 мм (увеличение стойкости на 150%).

Детали для авиакосмической промышленности

Поскольку жаропрочные суперсплавы сохраняют прочность при повышенных температурах и обладают превосходными сопротивлением деформации и износостойкостью, детали из этих сплавов составляют 50% веса современного авиационного двигателя.

Применение материалов ISO-S в аэрокосмических двигателях аналогично их использованию в турбинах для электроэнергетики. Однако в аэрокосмической промышленности часто используются более жесткие допуски. К примеру, компания Seco разрабатывает специальные инструменты для обработки елочных профилей хвостовиков лопаток турбин. Допуски для хвостовиков в энергетике находятся в пределах 10 мкм, тогда как допуски для авиационных профилей составляют 0-5 мкм (0 – 0,005).

Конструкционный титан

Малый вес и прочность титана позволяют использовать его не только в компрессорной части двигателя, но и для конструкционных деталей, например шасси. Сами по себе компоненты шасси массивные и прочные, но и очень тяжелые, если они изготовлены из стандартных материалов.

Более новые, легкие и прочные титановые сплавы, из которых изготовлены более легкие шасси, обрабатывать сложнее, чем титановые сплавы предыдущего поколения. Одним из таких сплавов является титан 5553, названный так, поскольку его состав включает 5% алюминия, 5% молибдена, 5% ванадия и 3% хрома. Преимущество титана 5553 – его высокая прочность: 1160 МПа в сравнении с 910 МПа у сплава ВТ6. Повышенная прочность вынуждает снижать скорость резания на 50% по сравнению со сплавом ВТ6.

Многослойные сплавы

Если обрабатывать один материал, относящийся к группе ISO-S, непросто, то одновременная обработка двух разных материалов представляет еще большую трудность. В некоторых случаях необходимо обработать деталь, изготовленную из нескольких слоев разных материалов. Задача заключается в том, чтобы обработать многослойный или гибридный материал с оптимальным стружкообразованием, не допуская вибрации и заусенцев.

Jabro JHP770 и JHP780

Jabro JHP770 и JHP780

Типичный пример – сочетание титана и нержавеющей стали. Эти два материала обладают некоторыми общими свойствами, для обоих характерна высокая прочность и тенденция к налипанию материала на концевую фрезу.

Решением Seco для обработки опоры двигателя из многослойного материала, состоящего из титанового сплава и аустенитной стали, было использование твердосплавного инструмента Jabro JHP 770, созданного специально для обработки титана. Инструмент отличается переменным шагом зубьев, радиальным затылованием по задней поверхности и специальной формой стружечной канавки. Подача СОЖ через инструмент минимизирует налипание материала и удаляет стружку. При обработке многослойного материала инструмент сначала взаимодействует с нержавеющей сталью, затем с титаном. В течение процесса обработки применялись режимы резания для более труднообрабатываемого материала (титана). С учетом низкой теплопроводности применялась умеренная скорость резания 50 м/мин, подача 0,036 мм/зуб., глубина резания 3 мм, стратегия обработки — круговая интерполяция.

Быстрорежущая сталь как альтернатива

Несмотря на многочисленные преимущества с точки зрения производительности, использование твердосплавных инструментов не единственный способ обработки материалов ISO-S. В некоторых случаях фрезы из быстрорежущей стали являются более производительным и эффективным вариантом.

Крупногабаритные детали, используемые в авиакосмической отрасли, такие как детали шасси, изготавливаются из титановых заготовок. Высокопроизводительные инструменты из быстрорежущей стали диаметром до 50 мм могут снимать большой объем материала. Инструменты из быстрорежущей стали очень эффективны при использовании на станках с низкой частотой вращения шпинделя и высоким крутящим моментом для черновой и чистовой обработки титана и нержавеющей стали. Возможность применять большие диаметры и глубины обработки компенсирует невысокую, по сравнению с твердосплавным инструментом, скорость резания.

Фреза Jabro JCO710

Фреза Jabro JCO710

Пример такого современного инструмента – фреза Jabro JCO710 из быстрорежущей стали с содержанием кобальта 8% и твердостью 67 HRC. Инструмент обладает полированными канавками, снижающими трение и наростообразование, переменным углом подъёма стружечной канавки, обеспечивающим хорошее стружкоудаление и отсутствие вибраций. Стойкость этих фрез при обработке крупногабаритных титановых заготовок составляет более 800 минут.

Заключение

При обработке деталей из материалов группы ISO-S, используемых для изготовления ответственных деталей, производители стремятся к высокому качеству, стабильной надежности и производительности процесса обработки. Металлургические компании разрабатывают новые сплавы, способные работать при еще более высоких температурах; производители режущего инструмента, в свою очередь, создают новые инструменты и технологии для обработки материалов ISO-S, чтобы помочь производителям достичь их целей.

Источник новости – пресс-релиз от
ООО «Секо Тулс», г.  Москва

Автор статьи:
Тойн ван Астен,
специалист по маркетингу,
Seco Tools

Скачать каталоги инструмента Seco и получить информацию о данном производителе вы можете по этой ссылке: Seco Tools, каталоги инструмента Секо

О компании Seco Tools

Компания Seco Tools, штаб-квартира которой находится в г. Фагерста, Швеция, заслужила мировую репутацию за развитие инновационных решений по металлообработке и за тесное сотрудничество с заказчиками, позволяющее лучше понять и удовлетворить их потребности. В штате компании работает более 5000 человек в 50 странах мира. Мы расширяем возможности наших сотрудников путем обучения, развития, программ по признанию достижений сотрудников, а также путем создания открытой среды общения. Наши сотрудники привержены трем основным ценностям — энтузиазм в помощи клиенту, семейный дух и личная вовлеченность. Эти ценности определяют наш подход к бизнесу и то, как мы взаимодействуем друг с другом, с нашими клиентами, поставщиками и другими партнерами. Узнать больше о нашей компании можно на сайте www.secotools.com.

 



Понравилась статья? Поделитесь: