Точение нержавеющей стали: режимы, наклёп и выбор пластины
Для аустенитной нержавеющей стали с СОЖ каталоги дают скорость примерно 80–200 м/мин в зависимости от марки пластины, а подачу держат не ниже 0,15 мм/об, если окно стружколома не допускает меньшего. Главная ошибка здесь в попытке «пожалеть» пластину: малая подача заставляет кромку тереть и наклёпывать поверхность. Значения ниже стартовые. Точные режимы для конкретной пластины указаны в каталоге её производителя.
Сначала уточните марку стали
Нержавеющая сталь не одна. Для каждого семейства свои режимы.
| Семейство | Примеры | Как ведёт себя |
|---|---|---|
| Аустенитные | 304, 316, 316L | Основной случай группы M: наклёп, налипание, длинная стружка |
| С улучшенной обрабатываемостью | 303 | Стружка ломается легче, но замена марки зависит от требований к коррозии |
| Дуплексные | 2205, 2507 | Выше прочность и силы резания, наклёп обычно меньше, чем у аустенитных |
| Ферритные | 430 | Ближе к группе P |
| Мартенситные | 410, 420, 440C | Зависят от термообработки, закалённые приближаются к группе H |
| Дисперсионно-твердеющие | 17-4PH, 15-5PH | Режимы нельзя выбрать, не зная состояния после термообработки |
Подробнее о группах: P, M, K, N, S, H.
Почему нельзя снижать подачу
Аустенитная сталь наклёпывается в 5–10 раз интенсивнее углеродистой. Твёрдость подповерхностного слоя может достигать 250–300 % исходной. Глубина упрочнённого слоя после предыдущей операции составляет 50–200 мкм.
Отсюда практические правила:
- Подача не ниже минимума. Справочный минимум для аустенитной стали 0,15 мм/об, для дуплексной 0,2 мм/об. Чистовые стружколомы производители допускают и с меньшей подачей, поэтому держитесь окна конкретного стружколома. Если подача ниже окна, кромка трёт упрочнённый слой, а не режет под ним.
- Без выстоя. Не останавливайте подачу, пока пластина в контакте с деталью.
- Глубина больше упрочнённого слоя. Последующий проход должен снимать слой от предыдущего полностью.
- Без зачистных проходов по готовой поверхности. Повторное резание по наклёпанному слою резко поднимает силы.
Если пластина изнашивается быстро, сначала проверьте подачу. Снижение подачи часто ухудшает результат.
Стартовые режимы
Значения для аустенитной стали 180 HB (1.4301, 1.4404 и близкие) с СОЖ. Производитель в таблице указан как источник данных. Boehlerit указывает их для негативных пластин с геометриями MM и MRM.
| Марка | Покрытие | vc, MM | vc, MRM |
|---|---|---|---|
| Boehlerit LCM20T | тонкое CVD | 150–200 | 130–200 |
| Boehlerit BCM25T | толстое PVD | 100–180 | 90–180 |
| Boehlerit BCM40T | толстое PVD | 90–160 | 80–160 |
Скорость в м/мин. Всухую Boehlerit советует снижать её примерно на 20 %. Для сравнения, каталог Canela для марки TN15 по нержавеющей стали 180 HB даёт 180, 150 и 120 м/мин при подаче 0,1, 0,4 и 0,8 мм/об: с ростом подачи скорость падает. Справочный диапазон для пластин с покрытием по 304 и 316L составляет 120–200 м/мин.
Рабочее окно по скорости ограничено с двух сторон. Слишком низкая оставляет в зоне нароста, слишком высокая даёт перегрев и пластическую деформацию кромки. Держитесь выше первой границы и ниже второй: значения у каждой марки свои.
Другие семейства по той же таблице Boehlerit (LCM20T, геометрия MM): ферритная 180 HB и мартенситная 320 HB 180–230 м/мин. Для дуплексных и дисперсионно-твердеющих сталей смотрите таблицу производителя вашей пластины.
Пример. Вал Ø 50 мм, vc = 150 м/мин, fn = 0,25 мм/об, ap = 2 мм. Обороты: 1000 · 150 / (π · 50) ≈ 955 об/мин. Съём: 150 · 0,25 · 2 = 75 см³/мин. При удельной силе резания Kc = 2450 Н/мм² (значение Canela для подачи 0,4 мм/об) мощность резания около 3,1 кВт. При меньшей подаче удельная сила выше, поэтому оставьте запас.
Выбор пластины
Геометрия. Для нержавеющей стали нужны острая кромка и положительный передний угол. Тяжёлая негативная геометрия, удачная для стали, поднимает силы и усиливает наклёп.
Стружколом. Окно подач и глубин у каждого стружколома своё. Примеры для CNMG 120408 и других форм из таблиц Boehlerit:
| Геометрия | Пластина | fn, мм/об | ap, мм |
|---|---|---|---|
| FM | VCMT 110304 | 0,08–0,20 | 0,40–1,50 |
| BFMS | CNMG 120408 | 0,10–0,30 | 0,80–4,50 |
| MM | CNMG 120408 | 0,15–0,40 | 0,80–4,00 |
| BMS | CNMG 120408 | 0,16–0,40 | 0,80–5,00 |
| BMRS | CNMG 120408 | 0,15–0,40 | 0,80–5,00 |
| MRM | CNMG 120408 | 0,20–0,50 | 0,80–5,00 |
У других производителей обозначения и окна свои. У Canela для стружколома -MC указано fn 0,15–0,35 мм/об и ap 1,0–3,5 мм, для -TC fn 0,1–0,5 мм/об и ap 0,5–4 мм. Как читать обозначение пластины, рассказано в статье про кодировку ISO 1832.
Марка и покрытие. Справочные материалы для группы M обычно называют PVD TiAlN или AlCrN: они сохраняют острую кромку и лучше работают при прерывистом резании. В каталогах есть и CVD-марки для нержавеющей стали: у Canela первый выбор для неё CVD-марка TN35 со стружколомом -MC, у Boehlerit тонкое CVD в марке LCM20T для высоких скоростей. Универсального ответа нет, сравнивайте марки по группе M и условиям. Что означают индексы, описано в статье твёрдые сплавы и покрытия.
Проточины на границе глубины
На аустенитных сталях часто появляется местный вырез на кромке там, где она встречает наклёпанную исходную поверхность. Снижение скорости эту задачу не решает.
- Меняйте глубину от прохода к проходу, чтобы граница приходилась на разные участки кромки.
- Не оставляйте на последующий проход глубину меньше упрочнённого слоя.
- Проверьте, что подача не упала ниже минимума.
Как отличить проточину от других видов износа, разобрано в статье про износ пластин.
Стружка
Аустенитная сталь даёт длинную вязкую стружку, и стружколом, работающий по углеродистой стали, здесь часто не справляется при той же подаче. Приемлемы короткие формы: запятая, короткая С-образная. Лента и длинная спираль наматываются на деталь и мешают автоматической работе.
Порядок действий при длинной стружке:
- Поднимите подачу. Обычно это самое действенное средство.
- Смените стружколом на подходящий к вашей подаче.
- Уменьшите глубину. Стружка станет уже и легче сломается.
- Снизьте скорость, но только в последнюю очередь, чтобы не уйти в зону нароста.
Охлаждение
Для аустенитной стали подача СОЖ обычно нужна постоянно: она помогает с нагревом, налипанием и отводом стружки. Подача под давлением может помочь ломать стружку, если струя попадает в зону контакта стружки с пластиной.
Для нержавеющей стали избегайте СОЖ с хлорсодержащими присадками: на аустенитных и дуплексных сталях они связаны с риском коррозионного растрескивания. Об этом и других ограничениях рассказано в статье про виды и концентрацию СОЖ.
Порядок назначения режимов описан в статье как выбрать режимы резания. Пластины смотрите в разделе токарные пластины ISO 1832. Сверление той же стали разобрано в статье про режимы сверления.
Частые вопросы
Какая скорость резания для нержавейки при точении?
Для аустенитной стали 180 HB с СОЖ каталоги дают примерно 80–200 м/мин в зависимости от марки пластины и геометрии. Точное значение смотрите в каталоге производителя пластины. Всухую Boehlerit советует снижать скорость примерно на 20 %.
Какая подача нужна при точении нержавейки?
Справочный минимум для аустенитной стали составляет 0,15 мм/об, для дуплексной 0,2 мм/об, если окно стружколома не допускает меньшего. Рабочий диапазон зависит от стружколома: например, у геометрии MM для CNMG 120408 он составляет 0,15–0,40 мм/об.
Почему при точении нержавейки быстро изнашивается пластина?
Частые причины: кромка трёт из-за малой подачи и наклёпывает поверхность, скорость вышла из рабочего окна, плохой отвод стружки и нестабильный подвод СОЖ. На границе глубины резания также образуются проточины.
Как уменьшить проточину на пластине?
Меняйте глубину от прохода к проходу, чтобы граница резания приходилась на разные участки кромки. Не срезайте меньше, чем глубина упрочнённого слоя от предыдущего прохода.
Как сломать стружку при точении нержавейки?
Сначала поднимите подачу, затем возьмите более подходящий стружколом, после этого уменьшите глубину. Скорость снижают в последнюю очередь. Ломать стружку помогает также СОЖ под давлением, если струя попадает в зону резания.
Какое покрытие выбрать для нержавейки?
Используются оба типа. Справочно для группы M чаще рекомендуют PVD TiAlN за острую кромку и устойчивость при прерывистом резании, но у производителей есть и CVD-марки для аустенитной стали. Ориентируйтесь на группу M и условия резания, а марку берите по каталогу производителя.
Источники
- Boehlerit, Drehbearbeitung von Rostfreimaterialien / Machining of stainless steel materials: геометрии, таблицы подач, рекомендации по режимам
- Canela, каталог A02 Toolholders: стр. A166
- База знаний Metalworking Knowledge: Workpiece Materials in Turning; Stainless Steel Machinability; Difficult-to-Machine Materials; Wear and Failure in Turning; Chip Control in Turning; Cutting Fluid Types and Selection