E-DEC – инженерно-конструкторский центр Sumitomo

Эндрю Олкок оказался первым европейским журналистом, посетившим европейский инженерно-конструкторский центр компании Sumitomo Hardmetal в Германии через 18 месяцев после его официального открытия. В интервью специалисты центра рассказали ему о технологиях и деятельности этой компании, специализирующейся на проектной работе и разработке инструмента из кубического и поликристаллического нитрида бора.

Центр прогрессивных технологий E-DEC

Компания Sumitomo Electric Hardmetal вложила 68.5 миллионов евро в свой европейский инженерно-конструкторский центр E-DEC, открывшийся в мае 2012 года с целью разработки инновационных инструментальных решений в сотрудничестве с европейскими производителями режущего инструмента, а также с производственными предприятиями, планирующими использование этого инструмента в своей деятельности.

Впервые за пределами Японии

E-DEC – первый инженерно-конструкторский центр такого типа за пределами Японии. Его целью является осуществление технической поддержки клиентов в разработке и наладке технологических процессов. Центр также планирует проводить семинары и обучение персонала фирм-дистрибьюторов, оказывать им техническую поддержку, проводить испытания и экспертную оценку режущего инструмента. У компании уже имеется пять таких центров в Японии и планируется открытие нескольких новых в Китае, Таиланде и США.

В настоящее время в центре трудятся четыре человека; из установленного оборудования можно перечислить пятиосный обрабатывающий центр DMG Mori DMU duoBlock и токарный автомат Monforts RNC 500 Single Turn. На момент визита центр уже провел 15 научно-исследовательских проектов и проанализировал их экономический потенциал. Также рассматривается несколько малообъемных технически сложных проектов, реализация которых обещает неплохие перспективы в будущем.

Твердосплавные пластины Sumiboron (PcBN)

Конструирование и разработка инструментария – важнейшие аспекты работы центра. Более 90% продукции Sumitomo разработано в Японии, но поскольку европейские производители работают на более высокотехнологичном оборудовании, инструментальные решения для Европы должны разрабатываться с учетом европейских условий применения.

Деятельность центра сконцентрирована, в основном, на инструменте из поликристаллического нитрида бора «Sumiboron» (кубически-поликристаллический нитрид бора с добавкой связующего для улучшения поликристаллической структуры) и из кубического нитрида бора (практически чистого, без добавок связующего вещества), а также из поликристаллического алмаза «SumiDia». Последний, в основном, используется для обработки неметаллов.

Второе место по твердости

Кубический нитрид бора (CBN, Cubic Boron Nitride) по твердости занимает второе место в мире после алмаза и имеет прочность, сравнимую с карбидом вольфрама, что делает его замечательным материалом для обработки закаленных сталей. Твердость же поликристаллического нитрида бора (PcBN, Polycrystalline cubic Boron Nitride) зависит от процента связующего в смеси, который выбирается в зависимости от конкретного применения.

В ИКЦ разработаны такие инструменты, как фреза с шаровым наконечником из PcBN для фрезерования элементов внутренних и внешних автомобильных «ШРУСов». Эти фрезы изготавливаются на одном из предприятий, располагающихся по соседству с центром, также как и самые маленькие в мире расточные резцы для отверстий диаметром всего 4 мм со сменной твердосплавной пластиной. Также на этом предприятии изготавливаются профилировочные фрезы со сменными режущими пластинами круглой формы из CBN и канавочные фрезы и режущие пластины к ним из PcBN.

В сотрудничестве с компанией Weisser, занимающейся производством автокомпонентов, специалисты Sumitomo разработали новую систему инструмента из PcBN для токарной обработки закаленных сталей (патент в процессе оформления), которая значительно ускорит производственный цикл Weisser, в том числе за счет замены шлифования токарной обработкой.

Причину, по которой деятельность Sumitomo Electric Hardmetal так сильно связана с кубическим нитридом бора, можно проследить, обратившись к истории компании, когда в 1977 году она впервые представила собственную разработку для точения закаленных сталей – CBN со сплавом BN200. Задолго до этого, в 1969 году, американская компания General Electric впервые представила свой материал для шлифовальной обработки стали под торговой маркой «Боразон», представляющий собой смесь крупнозернистого CBN и резины. Впоследствии, в 1975 году, ею же были представлены твердосплавные пластины из CBN для обработки чугуна. В качестве связующего для спекания General Electric использовала в них медный или алюминиевый сплав, который давал достаточную прочность для обработки чугуна.

В то же время Sumitomo разработала свой материал PcBN с керамическим вяжущим, которое придает материалу дополнительную прочность, достаточную для токарной обработки закаленной стали. Этому способствовал тот факт, что Sumitomo работала во внутреннем секторе японской автопромышленности, где токарной обработке закаленной стали придавалось большое значение в качестве дальнейшего шага развития. Отсюда и произошли корни репутации Sumitomo как одного из технологических лидеров Японии в области обработки закаленных сталей, однако область применения инструмента Sumitomo значительно шире. 16-ть сплавов из CBN/PcBN, демонстрирующие разнообразные свойства и характеристики, подходят для различных комбинаций условий обработки.

Область применения инструмента Sumitomo из CBN/PcBN включает в себя следующие отрасли промышленности: автопромышленность, станкостроение, ветроэнергетика, производство стали и изготовление штампов и пресс-форм.

Требования различных отраслей

Пластины SumiBoron BNC 300

В области машиностроения инструмент Sumitomo находит основное применение при изготовлении чугунных деталей двигателя и тормозных дисков, передач газораспределительного механизма из порошковых металлов и деталей из закаленной стали, таких, как трансмиссионные валы и шестерни, всевозможные подшипники и карданы.

В секторе промышленного станкостроения самое заметное место занимают различные подшипники, а в сталелитейной  промышленности – прокатные ролики, использующиеся при изготовлении проката. В секторе изготовления штампов и пресс-форм ярким примером применения является ультра-точная обработка стальных форм для изготовления компонентов светодиодов.

При изготовлении изделий из закаленной стали в наибольшей степени выгодно заменять шлифование токарной обработкой, учитывая следующую геометрию:

  • Ступенчатые отверстия
  • Отверстия с поднутрениями
  • Углубления сферической формы
  • Конусные части
  • Канавки на наружной части
  • Профильная обработка по наружному диаметру
  • Торцовка одновременно двух сторон, когда деталь устанавливается на оправке (см. схему ниже)

Области применения инструмента из кубического и поликристаллического нитрида бора

Замена приводит к уменьшению числа операций, повышению производительности, уменьшению сроков изготовления, увеличению точности обработки, большей гибкости применения, а также к отсутствию осадкообразования при жидкостном удалении стружки, как и, собственно, расхода самой жидкости (токарная обработка с использованием PcBN проводится «по-сухому»).

Также «твердое точение» дает ещё одно неоспоримое преимущество. В смазываемых деталях поверхность, обработанная твердым точением, обладает лучшими маслоудерживающими свойствами, по сравнению со шлифованной.

По словам старшего менеджера технического и маркетингового отдела Шинья Уэсака (Shinya Uesaka), при обработке закаленной стали существует целый ряд возможностей для замены шлифования токарной обработкой, в частности, в производстве автокомпонентов и подшипников.

Как он объяснил далее, области применения токарного и фрезерного инструмента из CBN/PcBN в целом можно разделить на три группы. Во-первых, это обработка некоторых марок закаленных сталей, когда просто не существует альтернативы. Во-вторых, когда требуются более высокие значения скорости или подачи, достижимые при использовании обычных твердосплавных пластин, что позволяет увеличить производительность при обработке чугуна, порошковых металлов, жаропрочных сплавов и крупноразмерных стальных роликов.

И, наконец, когда требуется повышенная точность обработки чугуна или порошковых металлов. С помощью инструментов из CBN/PcBN получены результаты, превосходящие значения, получаемые при использовании обычных твердых сплавов.

В число последних разработок в технологии CBN/PcBN корпорации Sumitomo входят керамическое покрытие, впервые примененное в 2000 году, и стружколом технологии «CV», введенный в эксплуатацию в 2004-м.

BN7000 для обработки отливок из чугуна и жаропрочных сплавов

мягкое керамическое покрытие поверх твердого CBN/PcBN предотвращает термохимическое взаимодействие инструмента с металлом при повышенных температурах, которые при точении могут превышать 1000°С. Стружколом CV, обеспечивающий контролируемую обработку цементированных материалов, в свое время лег в основу дальнейших разработок, включая геометрию «вайпер».

«С появлением центра E-DEC продукция Sumitomo стала разрабатываться с максимальным учетом европейских условий». Именно эти слова представителя одной великобританской компании, располагающейся в г. Принсес (Рисборо, Бакингемшир), отражают текущую рыночную политику компании.

Подробнее о системе BN7000 читайте здесь

Пластины PcBN с геометрией Wiper 

Недавно компания Sumitomo Electric Hardmetal разработала и выпустила новую линейку режущих пластин из PcBN, позволяющую получать поверхность высочайшего качества, схожую по свойствам со шлифованной. Эти пластины, благодаря геометрии «вайпер» (Wiper), обладают высочайшей износостойкостью по сравнению с пластинами с обычной геометрией.

Выпускается два типа твердосплавных пластин Sumiboron:

  1. WG – для обработки с малой скоростью подачи, менее чем 0.20 мм/оборот
  2. WH – для высокоскоростной подачи

Оба типа пластин обеспечивают высочайшее качество поверхности в интервале от 1.6 до 3.2 микрона.

Новые пластины Sumitomo представлены с тремя различными сплавами: BNC 160, BNC 200 и BN 2000.

  • BNC 160 из PCBN с покрытием толщиной в 2 микрона обладает высокой износостойкостью материала изготовления и геометрией, оптимизирующей удаление стружки.
  • BNC 200 из PcBN с пленочным керамическим покрытием обладает повышенной стойкостью к излому и выкрашиванию при прерывистом точении и при снятии цементированного слоя с деталей из закаленной стали.
  • BN 2000 также изготавливаются из PcBN, но без нанесения покрытия. Однако эти пластины также обладают высокой износо- и изломостойкостью, благодаря применению связующего высокой чистоты, и идеально подходят для прерывистого точения.

Во время недавних стендовых испытаний при точении 20-миллиметровых валов из цементированной стали 62 HRC, применение пластин Sumiboron WG (BNC 160) удвоило выход деталей с одной пластины до 300 штук.

Резание производилось со скоростью 180 м/мин и при подаче 0.1 мм/оборот при глубине резания 0.1 мм. Обработка производилась «по сухому» и позволила достичь шероховатости поверхности 0.8 микрон.

Дальнейшие производственные испытания проводились с использованием смазки при изготовлении зубчатых колес из стали твердостью от 58 до 62 HRC. В результате при использовании пластин WH (BNC 200) качество поверхности улучшилось до шероховатости 3.2 микрона. Обработка производилась на скорости 130 м/мин, при подаче 0.25 мм/оборот и глубине резания 0.3 мм. По сравнению с текущими режимами обработки, принятыми на предприятии, без применения геометрии «вайпер», твердосплавная пластина Sumiboron позволила увеличить количество деталей на одну пластину с 50 до 120.

Источник материала: перевод статьи
CBN tooling expertise — Sumitomo Electric Hardmetal
(автор статьи Andrew Allcock, Machinery.co.uk)

Скачать каталоги инструмента Sumitomo и получить информацию о данном производителе вы можете по этой ссылке: Инструмент Sumitomo. Каталоги Sumitomo Carbide



Понравилась статья? Поделитесь: