Phay khay Niken nguyên chất: Phân tích độ khó và biện pháp đối phó thực tế

Thử thách 1: Tăng cường công việc và BUE xảy ra đồng thời, tăng tốc độ mài mòn công cụ đáng kể

Niken nguyên chất có cấu trúc tinh thể lập phương{0}}tập trung vào mặt, mang lại cho nó độ bền và độ dẻo tuyệt vời, nhưng cũng gây ra vấn đề rắc rối nhất trong quá trình gia công-ngành trong ngành. Trong quá trình phay, dưới tác dụng của lực cắt, lớp bề mặt phôi bị biến dạng dẻo nghiêm trọng trong thời gian cực ngắn, mật độ trật khớp tăng mạnh và độ cứng bề mặt có thể tăng gấp hai đến ba lần so với vật liệu cơ bản. Lớp "lớp vỏ cứng" dày đặc này trực tiếp làm cho khả năng chống cắt của các lưỡi cắt tiếp theo tăng lên gấp bội, tương đương với việc nghiền nhiều lần một vật liệu ngày càng cứng hơn.

Rắc rối hơn nữa là chip niken nguyên chất lại cực kỳ cứng và không dễ bị gãy như gang hay chip thép thông thường. Trong quá trình phay-tốc độ cao, phoi "dính" chắc chắn vào mặt trước của dụng cụ, tích tụ dần dần để tạo thành một cạnh -dựng lên (BUE). Khi BUE phát triển, nó sẽ thay đổi góc cắt thực tế của dụng cụ, làm cùn lưỡi cắt và tăng thêm lực cắt. Đồng thời, các mảnh BUE rời ra làm trầy xước bề mặt gia công gây ra các vết xước, rỗ không đều trên bề mặt khay, làm giảm độ nhám bề mặt nghiêm trọng. Đối với khay niken nguyên chất, nếu chất lượng bề mặt không đạt tiêu chuẩn thì độ bám dính của lớp phủ hoặc độ chính xác của cụm đệm kín sau này sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp và nghiêm trọng.

Thử thách 2: Độ dẫn nhiệt kém, Nhiệt cắt tập trung cao, Dụng cụ tăng tốc hỏng

Độ dẫn nhiệt của niken nguyên chất chỉ xấp xỉ bằng một-một phần ba so với thép 45#. Điều này có nghĩa là phần lớn nhiệt ma sát và nhiệt biến dạng sinh ra trong quá trình phay không thể nhanh chóng được đưa đi qua ma trận phôi hoặc phoi mà thay vào đó tích tụ ở một khu vực rất nhỏ gần lưỡi cắt. -Dữ liệu đo lường tại chỗ cho thấy rằng trong điều kiện cắt khô, nhiệt độ ở đầu dụng cụ cacbua có thể dễ dàng vượt quá 800 độ. Trong điều kiện nhiệt độ-cao như vậy, pha chất kết dính coban trong cacbua mềm đi nhanh chóng, khả năng chống oxy hóa của lớp phủ giảm mạnh, đồng thời độ mài mòn khuếch tán và mài mòn oxy hóa của dụng cụ trở nên trầm trọng hơn đáng kể.

Đối với các bộ phận có diện tích phẳng nhất định như khay niken nguyên chất, một mối nguy tiềm ẩn khác của nhiệt cắt là biến dạng ứng suất nhiệt. Trong quá trình phay thô, nhiệt độ cục bộ của phôi tăng lên và vật liệu giãn nở; sau khi làm mát, nó co lại. Nếu phân bổ trợ cấp không đồng đều hoặc hạn chế kẹp quá mức, bề mặt khay dễ bị cong vênh hoặc biến dạng xoắn, độ phẳng có khả năng bị giảm từ 0,05 mm đến hơn 0,15 mm, trực tiếp dẫn đến phế liệu hàng loạt.

Thử thách 3: Lực cắt cao vẫn tồn tại,-Cấu trúc có tường mỏng gây ra độ lệch và độ rung rõ ràng của dụng cụ

Niken nguyên chất duy trì độ bền kéo và cường độ năng suất tương đối cao ngay cả ở nhiệt độ cao, điều đó có nghĩa là khả năng chống cắt vẫn ở mức cao từ đầu đến cuối. Trong cùng các thông số cắt, tải trọng trục chính khi phay niken nguyên chất thường cao hơn từ 20% đến 30% so với khi phay thép không gỉ 304. Các bộ phận thuộc loại khay-thường được thiết kế với các tấm sườn hoặc tấm đáy mỏng hơn để giảm trọng lượng và tiết kiệm vật liệu, dẫn đến độ cứng tương đối không đủ. Dưới lực cắt hướng tâm mạnh, các phần có thành-mỏng rất dễ bị lệch dụng cụ-khi dụng cụ đẩy, phôi gia công sẽ bật ra; dụng cụ rời đi, phôi sẽ bật trở lại. Sự biến dạng đàn hồi lặp đi lặp lại này để lại các vết va đập rõ ràng trên bề mặt gia công, gây khó khăn cho việc đảm bảo độ chính xác về kích thước và dung sai hình học.

2. Giải pháp mang tính hệ thống

Để giải quyết ba thách thức lớn ở trên, kết hợp với-các công nghệ công cụ hàng đầu trong ngành và trải nghiệm tại xưởng-đã được chứng minh, sơ đồ quy trình có thể được tối ưu hóa một cách có hệ thống từ bốn khía cạnh sau.

 Lựa chọn công cụ: Cacbua phủ là điều bắt buộc

Các công cụ bằng thép tốc độ cao-thông thường gần như bất lực trước niken nguyên chất, tuổi thọ của công cụ thường chỉ kéo dài vài phút. Sự lựa chọn phổ biến hiện nay để gia công niken và hợp kim niken nguyên chất là dao phay ngón cacbua được phủ lớp phủ. Nên sử dụng lớp phủ hỗn hợp nhiều lớp dựa trên TiAlN- hoặc AlCrN-vì các lớp phủ như vậy có thể tạo thành màng bảo vệ oxit nhôm dày đặc ở nhiệt độ cao, cách ly nhiệt cắt truyền sang bề mặt một cách hiệu quả. Lớp nền phải là cacbua hạt siêu mịn có độ bền đứt ngang không dưới 4000MPa, đảm bảo khả năng chống sứt mẻ ở cạnh. Về mặt thông số hình học của dụng cụ, nên sử dụng góc trước dương (12 độ ~ 15 độ) và thiết kế lưỡi cắt sắc nét để giảm lực cắt; một góc xoắn khoảng 40 độ được đề xuất để cân bằng việc thoát phoi trơn tru với độ bền của cạnh.

 Chiến lược cắt: Sử dụng "Thông số nặng" để chống lại "Lớp cứng"

Để giải quyết các đặc tính tăng cứng của công việc, phải từ bỏ tư duy truyền thống về "độ sâu cắt nhỏ và bước tiến chậm". Nguyên tắc cốt lõi là đảm bảo bước tiến trên mỗi răng lớn hơn độ dày lớp cứng, cho phép lưỡi cắt tiếp xúc trực tiếp với lớp vật liệu "mềm" chưa cứng. Trong sản xuất thực tế, đối với phay thô, lượng tiến dao trên mỗi răng được khuyến nghị là 0,06~0,08mm/z, với độ sâu cắt dọc trục là 1,5~2mm và tốc độ cắt được kiểm soát ở mức 40~60m/phút. Tránh sử dụng độ sâu cắt nhỏ khoảng 0,1mm cho các lần hoàn thiện lặp đi lặp lại, vì điều đó về cơ bản có nghĩa là lưỡi cắt đang "mài khô" trên lớp vỏ cứng, làm giảm đáng kể tuổi thọ của dụng cụ. Trước khi hoàn thiện, hãy dành một khoản trợ cấp đồng nhất là 0,3 ~ 0,5 mm và sử dụng hạt dao mới có tốc độ tiến dao nhỏ cho lần vượt qua cuối cùng để đạt được độ bóng bề mặt đạt yêu cầu là Ra1.6.

Làm mát và bôi trơn: Tốc độ-áp suất cao, tốc độ-dòng chảy-cao là một yêu cầu khó khăn

Phay niken nguyên chất hoàn toàn cần phải làm mát cưỡng bức. Nên sử dụng nhũ tương có nồng độ 8% ~ 10%, áp suất phun không dưới 5MPa và tốc độ dòng chảy duy trì trên 15L/phút. Chất làm mát áp suất-cao phục vụ hai mục đích: thứ nhất, xả mạnh vùng cắt và nhanh chóng tản nhiệt; thứ hai, sử dụng áp suất thủy lực để phá vỡ và rửa trôi phoi, ngăn cản việc quấn phoi hoặc cắt thứ cấp. Cắt khô hoặc làm mát bằng sương mù đơn giản về cơ bản là không khả thi đối với gia công khay niken nguyên chất, trừ khi sử dụng hạt dao bằng gốm có tốc độ cắt cực cao-nhưng điều đó vượt quá khả năng của hầu hết các xưởng thông thường.

 Đảm bảo độ cứng và kiểm soát biến dạng

Đối với gia công bộ phận loại khay-, độ cứng của hệ thống là chìa khóa dẫn đến thành công hay thất bại. Nên sử dụng mâm cặp thủy lực hoặc mâm cặp-co rút để giữ dụng cụ vì chúng cung cấp lực kẹp đồng đều và kiểm soát độ lệch trong phạm vi 0,005mm. Giảm thiểu chiều dài phần nhô ra của dụng cụ, với tỷ lệ chiều dài-trên-đường kính lý tưởng là không vượt quá 4:1. Về mặt cố định, tốt nhất nên cố định các khay có thành-mỏng bằng mâm cặp chân không hoặc các tấm kẹp được thiết kế đặc biệt, với hướng lực kẹp được căn chỉnh nhiều nhất có thể với hướng của lực cắt để tránh sự biến dạng trước{10}}của phôi dưới lực kẹp. Các hoạt động thô và hoàn thiện phải được tách thành các trình tự riêng biệt, bố trí làm mát tự nhiên hoặc{12}}việc đo lường trong quá trình ở giữa để giảm bớt áp lực về nhiệt. Trong giai đoạn hoàn thiện, hãy sử dụng các đường dẫn công cụ dốc đối xứng, phân lớp và hình tròn{14}}để cho phép giải phóng đồng đều ứng suất dư, kiểm soát hiệu quả độ phẳng cuối cùng.

3. Kết luận

Những khó khăn trong việc nghiền các khay niken nguyên chất cuối cùng xuất phát từ bộ ba đặc tính phức tạp "dính, cứng, nóng" của vật liệu. Việc gia công cứng lại và-cạnh tích tụ khiến dụng cụ nhanh chóng bị hư hỏng; độ dẫn nhiệt kém dẫn đến biến dạng ứng suất nhiệt; và lực cắt cao gây ra sự biến dạng và rung động của-tường mỏng. Không có con đường tắt nào để vượt qua những thách thức này-chỉ bằng cách thực hiện tốt bốn việc một cách có hệ thống: chọn công cụ cacbua được phủ phù hợp, áp dụng các thông số cắt đủ để vượt qua lớp cứng, cung cấp khả năng làm mát tốc độ dòng-áp suất cao-{7}}cao và ổn định toàn bộ chuỗi độ cứng phôi-công cụ-cố định{10}}của máy. Chỉ bằng cách tích hợp sâu các đặc tính vật liệu, chiến lược quy trình và công nghệ công cụ thì việc sản xuất khay niken tinh khiết mới có thể được hoàn thành một cách ổn định và hiệu quả đồng thời đảm bảo chất lượng gia công.