EN
Skrívanie je jedným z najfrustrujúcejších defektov pri Oceľových súčiastkach spracovaných CNC . Súčiastky, ktoré majú na stroji presné rozmery, sa náhle prehýbajú po uvoľnení zo zbernice, po tepelnej úprave alebo dokonca počas konečnej kontrolu. Výsledkom je odpad, oprava, oneskorenia pri dodávke a sťažnosti zákazníkov.
Na základe reálnych pokusov priamo v dielni, projektov prekonštrukcie upínačov a údajov z testovania tepelného napätia v produkčnom prostredí tento článok vysvetľuje prečo sa oceľové súčiastky skrívajú počas CNC obrábania – a presne ako tomu zabrániť pomocou overených inžinierskych metód.
Čo je deformácia pri CNC obrábaní oceľových súčiastok?
Deformácia sa vzťahuje na neúmyselné rozmerné skreslenie spôsobené zvyškovými napätiami, teplotnými gradientmi alebo nerovnomerným odstraňovaním materiálu.
Typické príznaky zahŕňajú:
-
Pohybovanie sa plochých dosiek po dokončení
-
Ohýbanie sa dlhých hriadeľov po hrubom obrábaní
-
Skrúcanie sa tenkostenných častí po uvoľnení z upínača
-
Ztráta kruhovosti otvorov po tepelnej úprave
V šesťmesačnej štúdii u dodávateľa hydraulických zariadení pri obrábaní uzávierok ventilov z materiálu AISI 1045:
-
Odpad súvisiaci s deformáciou klesol 28%
-
Počet hodín na opravu klesol 34%
-
Odchýlka rovnosti sa zlepšila z 0,19 mm → 0,06 mm
—po procesných zmenách popísaných nižšie.
Prečo sa oceľové súčiastky spracované CNC skrívajú: hlavné príčiny
1. Zvyškové napätie v surovom materiáli
Horúcovalcované alebo kované oceľové tyče často obsahujú zamknuté napätia vzniknuté pri tvárnení a chladení.
Keď obrábanie odstraňuje materiál nerovnomerne, napätie sa preusporiadava – čo spôsobuje ohnutie súčiastky.
Pozorovaný prípad:
Obrábanie kovaných platní z ocele 4140 bez odstraňovania napätia malo za následok priečne vykrivenie o 0,32 mm na dĺžke 400 mm po dokončení.
2. Hromadenie tepla počas rezného procesu
Oceľ sa pri zahrievaní rozširuje. Agresívne rezné stratégie alebo nedostatočný prívod chladiacej kvapaliny vytvárajú teplotné gradienty, najmä v:
-
Hlboké vrecká
-
Tenkých rebroch
-
Dlhých dokončovacích rezoch
Teplomerný obraz po skúšobnom behu ukázal teplotný rozdiel 42 °C cez tenký prírubový okraj — dostatočne na vznik merateľného skreslenia.
3. Nesymetrické odstraňovanie materiálu
Odstránenie väčšiny materiálu najprv z jednej strany spôsobuje asymetrické uvoľnenie vnútorného napätia.
Toto sa často vyskytuje pri:
-
Kožuchových súčiastkach
-
Nosníky konštrukcií
-
Veľkých doskách
4. Skreslenie spôsobené upínačmi
Príliš silné upnutie tenkých oceľových súčiastok môže spôsobiť ich elastickú deformáciu. Po uvoľnení sa „odskočia“ do skrivených tvarov.
Testovanie so senzormi sily na výkonnej upínačke ukázalo, že zníženie upínacej sily o 35 % znižuje chybu rovnosti po obrábaní na polovicu.
5. Kalenie po obrábaní
Kalenie a popúšťanie spôsobujú vznik nových napätí, ak nie sú diely správne podopreté alebo ak je rezivo na následné dokončovanie po tepelnej úprave nedostatočné.
Ako zabrániť deformácii oceľových dielov obrábaných CNC
Najskôr odstrániť napätia z materiálu
Pre kritické komponenty:
-
Odstraňovanie napätí žíhaním pri teplote 550–650 °C pre uhlíkové a zliatinové ocele
-
Držať 1 hodinu na každých 25 mm hrúbky
-
Ochladzovanie v peci s riadenou rýchlosťou
Výsledok výroby:
Dosky z ocele 4140 po odstránení napätí ukázali o 62 % menšiu deformáciu počas dokončovacieho obrábania.
Použite vyvážené stratégie hrubého obrábania
Namiesto úplného dokončenia jednej strany:
-
Odstraňte materiál symetricky
-
Striedajte plochy
-
Nezabudnite nechať rovnaký prísun na dokončenie (0,5–1,0 mm)
CAM šablóny implementujúce tento prístup znížili chyby rovnosti o 45%u konštrukčných dielov.
Optimalizujte rezné parametre za účelom zníženia tepla
Znížte tepelný vstup bez obeti výkonnosti:
-
Použite frézovanie s vysokou účinnosťou (prehod 10–20 %, hlboké axiálne rezy)
-
Ostré vložky s leštenými hranami
-
Nátery AlTiN na zabezpečenie tepelnej stability
-
Chladiaca kvapalina pod vysokým tlakom (50–80 bar)
Meraný príkon vretena klesol o 14 % a povrchová teplota sa po optimalizácii znížila o 18 °C.