Strung CNC pentru strunjirea oțelului inoxidabil: selecția mașinii, sculele și parametrii de tăiere

Oțelul inoxidabil este materialul pe care îl folosesc pentru a evalua rigiditatea reală a unei mașini. Nu o poți preface. Dacă axul are vibrații, dacă scula este prea lungă, dacă fluxul de lichid de răcire este insuficient - oțelul inoxidabil va expune fiecare dintre aceste probleme la finisarea suprafeței și o va face mai rapid decât orice alt material obișnuit al piesei de prelucrat. După mai bine de un deceniu în care am furnizat strunguri CNC producătorilor de produse chimice, de mașini alimentare și de dispozitive medicale din Thailanda, Vietnam și India, am învățat un lucru: oțelul inoxidabil nu iartă specificațiile slabe și nu iartă mașinile slabe.

De ce oțelul inoxidabil este unul dintre cele mai greu materiale de pornit la un strung CNC

Oțelul inoxidabil este dificil de prelucrat din patru motive combinate. În primul rând, se întărește rapid: deformarea de la fiecare trecere de tăiere lasă un strat de sub suprafață mai dur prin care trebuie să treacă următoarea trecere. În al doilea rând, conductivitatea sa termică este de aproximativ o treime din cea a oțelului carbon, astfel încât căldura se concentrează la muchia de tăiere, mai degrabă decât să se disperseze în piesa de prelucrat sau așchii. În al treilea rând, inoxidabilul este predispus la marginea încorporată (BUE) - materialul piesei de prelucrat se sudează pe vârful inserției, distrugând geometria și finisajul suprafeței. În al patrulea rând, ductilitatea care face ca inoxidabilul să fie valoros în exploatare produce așchii lungi și stringoase care se înfășoară în jurul sculei și piesei de prelucrat dacă nu se gestionează ruperea așchiilor. Fiecare dintre acești factori se înrăutățește atunci când mașina în sine adaugă vibrații sau instabilitate termică ecuației.

Oțelul inoxidabil este locul în care aflu care mașini se ridică la înălțimea specificațiilor lor și care nu. Cifrele de pe hârtie arată similar la o mulțime de mașini din gama noastră de preț. Finisajul unei piese de 316L după două ore de producție spune o cu totul altă poveste.

Cele trei familii de oțel inoxidabil și modul în care diferă în prelucrabilitate

Nu toate oțelul inoxidabil taie la fel. Selectarea calității făcută de inginerul de proiectare al clientului dvs. are consecințe directe asupra modului în care configurați strungul și asupra costurilor de scule pe piesă.

Diferența dintre 316L și 304 este una pe care mulți cumpărători o subestimează. Da, arată similar pe o diagramă de duritate. Dar 316L conține molibden, care îi crește în mod semnificativ duritatea și rezistența la tăiere. În termeni practici: aceeași inserție care durează 45 de minute la întoarcerea 304 poate dura 25 de minute pe 316L sub parametri identici. Cererea de cuplu a arborelui la aceeași viteză de tăiere este măsurabil mai mare. Dacă citați lucrări care trec între 304 și 316L fără a ajusta vitezele sau așteptările de viață a sculei, fie lăsați bani pe masă, fie absorbiți costuri care ar trebui să fie în prețul dvs.

Selectarea mașinii: 4 specificații care contează cel mai mult pentru oțel inoxidabil

Cuplul axului la viteză joasă până la medie (nu doar RPM maximă)

Specificația axului oferită de majoritatea vânzătorilor este RPM maximă. Pentru strunjirea oțelului inoxidabil, este aproape de cel mai puțin util număr de pe tablă. Ceea ce contează este cuplul disponibil în intervalul de viteză joasă până la medie - de obicei 500 până la 2.000 rpm - unde are loc cea mai mare parte a strunjirii brute din inox.

La vitezele de tăiere recomandate pentru fiecare grad:

• inox 304: 150–250 m/min

• Inoxidabil 316L: 100–180 m/min

• 17-4PH: 80–150 m/min

• 2205 duplex: 80–120 m/min

O piesă de Ø100 mm care se rotește la 150 m/min necesită aproximativ 478 RPM. Mașina trebuie să livreze cuplul nominal la acea viteză, nu la 3.500 RPM. Mulți cumpărători se uită la puterea nominală (kW) și presupun că urmează un cuplu - dar o mașină cu un ax de mare viteză optimizat pentru aluminiu poate avea o curbă de cuplu care scade brusc sub 1.500 RPM. Pe oțel inoxidabil, asta se traduce prin blocarea axului, zgomot sau o suprasarcină declanșată în timpul degroșării grele.

Când specific o mașină pentru un client care face strunjire a inoxului, cer să văd curba cuplu-viteză, nu doar plăcuța de identificare. Regiunea plată a cuplului trebuie să acopere intervalul RPM de lucru pentru piesele care sunt produse.

Rigiditatea mașinii: pat înclinat vs pat plat pentru lucru din inox

Atât strungurile CNC cu pat înclinat, cât și cele cu plată sunt utilizate cu succes pentru strunjirea inoxului. Întrebarea este ce geometrie se potrivește amestecului de piese și mediului de producție.

Avantajele patului înclinat pentru inox:

• Evacuarea așchiilor asistată de gravitație menține zona de tăiere mai curată - esențială pentru așchii inoxidabil lungi și strunși

• Geometria stâlpului sculei permite o conexiune mai scurtă, ceea ce reduce efectul de pârghie pe care forțele de tăiere o aplică lagărului axului

• Acumularea de așchii pe glisiere - sursa principală de micro-vibrații pe mașinile cu pat plat în timpul lucrului cu inox - este redusă semnificativ

Patul înclinat de 30° vs 45°: Un pat de 30° oferă o rigiditate structurală mai mare la secțiunea transversală a patului, comparativ cu un design de 45°. Acest lucru contează în special în degroșarea grea a pieselor inoxidabile cu diametru mare (Ø200 mm+) și tăieri întrerupte, cum ar fi strunjirea pieselor turnate cu flanșe cu material neuniform. Pentru trecerile de finisare și lucrările cu diametru mai mic, ambele unghiuri funcționează în mod echivalent.

Am avut un client din India care a învârtit 304 flanșe din inox pe o mașină cu pat plat. Au primit Ra1.6 într-o zi bună, Ra3.2 într-o zi proastă. Variația provenea din acumularea de așchii pe glisiere care provoacă micro-vibrații. Le-am mutat pe patul înclinat TK50. Aceleași inserții, aceiași parametri. Ra0.8 în mod constant. Aceasta nu este o problemă cu parametrii de tăiere - este o problemă de geometrie a mașinii și este invizibilă până când schimbați mașina.

Debitul lichidului de răcire prin inundare: minim 80 l/min pentru inox

Debitul lichidului de răcire este specificația despre care sunt întrebat cel mai puțin des și care are cel mai mare impact în strunjirea inoxului. Multe strunguri CNC standard sunt livrate cu pompe de răcire care furnizează 40-60 L/min. Pentru aluminiu sau oțel carbon, este adecvat. Pentru oțel inoxidabil, nu este.

Cele trei funcții ale lichidului de răcire în strunjirea inoxului sunt:

1. Extracție la căldură - menținerea inserției sub temperatura la care acoperirile PVD încep să se degradeze și se formează BUE

2. Lubrifiere la interfața cip-uneltă — reducând frecarea care determină întărirea prin lucru în stratul de sub suprafață

3. Spălarea așchiilor - direcționarea așchiilor lungi, ductil, departe de unealtă și mandrina înainte ca acestea să se înfășoare și să provoace daune sau erori geometrice

Niciuna dintre aceste funcții nu crește liniar cu debitul, dar toate au un prag sub care performanța se degradează rapid. Pe baza experienței noastre în instalațiile clienților, 80 L/min este minimul practic pentru strunjirea continuă a inoxului. Pentru piesele cu diametru mare (Ø300mm+) sau degroșarea cu adâncime mare de tăiere, este de preferat 100 L/min sau mai mult.

Concentrația lichidului de răcire este detaliul lipsit de farmec despre care nimeni nu vorbește în discuțiile de selecție a mașinii. Vă recomandăm 8–12% concentrație de lichid de răcire semisintetic sau sintetic pentru inox. Sub 5%, oferiți șoc termic fără lubrifiere reală. Peste 15%, spuma interferează cu evacuarea așchiilor și ascunde zona de tăiere în timpul inspecției. Sună banal până când petreci două ore urmărind un defect de finisare a suprafeței care se dovedește a fi un rezervor de lichid de răcire diluat.

Forța de prindere a mandrinei pentru piese forjate din inox

Piesele forjate din oțel inoxidabil — corpuri de supape, rotoare de pompe, flanșe — ajung cu calcar și puncte dure la suprafață. Mandrinele manuale cu trei fălci cu mecanisme scroll uzate pot pierde forța de strângere în timpul ciclului de tăiere, deoarece piesa de prelucrat este trasă de forțe mari de tăiere. Rezultatul este micro-alunecare: piesa se rotește ușor în mandrina, producând deformare pe diametrele finite.

Mandrinele hidraulice mențin o presiune de strângere constantă indiferent de tehnica operatorului și rezistă forțelor dinamice ale degroșării grele. Pentru piesele forjate din inox peste Ø150 mm, o mandrina hidraulica nu este un lux - este diferența dintre precizia consecventă a primei piese și reprelucrarea cronică. SZGH-6180, de exemplu, este livrat cu o mandrină hidraulică de 20 de inci ca echipament standard, în special pentru că aplicațiile sale țintă - corpuri mari de pompe și carcase de supape - sunt invariabil forjate din inox.

Strunguri CNC recomandate pentru oțel inoxidabil, după familia de piese

Flanșe și piese disc din oțel inoxidabil (Ø50–Ø500mm)

Recomandat: SZGH-TK50

TK50 este recomandarea noastră principală pentru strunjirea flanșelor și discurilor din inox. Specificații cheie: Ø500mm leagăn, Ø66mm alezajul axului, Ø50mm capacitate bară, 3.500 RPM max ax, 11kW motor ax, turelă cu 8 stații, disponibil în configurație cu pat înclinat de 30° sau 45°, greutatea mașinii de 3.200 kg. Greutatea mașinii contează - este un indicator pentru masa de turnare și amortizarea structurală, ambele reducând tendința de vibrații în inox.

Turela cu 8 stații permite stații de inserție de degroșare, semifinisare și finisare dedicate, plus o bară de alezat și unealtă de canelare, fără o setare de schimbare a sculei. Pentru producția de flanșe din inox cu amestec ridicat, acest lucru reduce timpul de ciclu pe piesă prin eliminarea întreruperilor de schimbare a sculelor.

Arbore din oțel inoxidabil și bare lungi

Recomandat: SZGH-6150

Pentru arbori inoxidabil cu lungimea de la 500 mm la 3.000 mm, strungul plat SZGH-6150 cu suport pentru contrapunc este platforma potrivită. Piesele de prelucrat inoxidabile lungi și subțiri se flexează sub forțele de tăiere - suportul contrapuntului și suporturile stabile sunt esențiale pentru menținerea consistenței diametrului de-a lungul lungimii piesei. Configurația cu pat plat a modelului 6150 permite deplasarea contrapuntului pe toată lungimea și o poziționare ușoară și stabilă, ceea ce modelele cu pat înclinat le pot complica.

Pentru strunjirea arborelui, combinația dintre presiunea centrală a contrapuntului și debitul corect de lichid de răcire este ceea ce împiedică piesa de prelucrat să se deformeze în vibrații. Configuram 6150 cu lichid de răcire cu debit mare ca standard pentru aplicații cu arbore inoxidabil.

Piese turnate mari din oțel inoxidabil și corpuri de pompă (Ø500mm+)

Recomandat: SZGH-6180

SZGH-6180 este construit pentru strunjire cu diametru mare și forță mare din inox: Ø800 mm, alezajul axului Ø130 mm, motor ax de 11 kW, greutatea mașinii de 6.200 kg, mandrina hidraulică standard de 20 inchi. Corpurile pompelor, carcasele mari ale supapelor și flanșele reactoarelor chimice în 316L sau 2205 duplex sunt obiectivele de proiectare. Mandrina hidraulică face față cerințelor de prindere ale pieselor forjate din inox cu suprafețe exterioare întrerupte. La 6.200 kg, masa mașinii asigură o amortizare naturală împotriva forțelor de tăiere întrerupte caracteristice pieselor turnate de strunjire brută.

Componente mici din inox cu caracteristici frezate

Recomandat: SZGH-46Z

Atunci când piesele inoxidabile necesită atât caracteristici strunjite, cât și frezate - găuri încrucișate, plate, caneluri, porturi radiale - compusul de strunjire-frezare SZGH-46Z elimină complet configurarea a doua operație. Patul înclinat de 45°, axa C și sculele antrenate permit prelucrarea completă într-o singură prindere. Pentru componentele dispozitivelor medicale și corpurile de montare chimică din 316L care necesită atât strunjire, cât și găurire transversală, acest lucru elimină manipularea interoperațională, principala sursă de deplasare a originii și eroare de concentricitate în fluxurile de lucru cu două mașini.

Recomandări de scule pentru strunjirea oțelului inoxidabil

Selecția inserției și parametrii de tăiere sunt acolo unde strunjirea inoxului este câștigată sau pierdută la nivel de proces. Tabelul de mai jos acoperă cele mai comune patru calități pentru operațiunile de degroșare și finisare.

De ce acoperire PVD, nu CVD, pentru oțel inoxidabil:

Acoperirile CVD (depunerea chimică în vapori) — TiCN/Al₂O₃ — sunt aplicate la temperatură ridicată și produc o stare de efort de tracțiune la compresiune în stratul de acoperire. Sunt excelente pentru strunjirea de mare viteză a fontei și a oțelului carbon. Pentru oțelul inoxidabil, problema este sensibilitatea termică: inoxidabilul concentrează căldura la marginea de tăiere, iar tensiunea de întindere din acoperirile CVD le face mai susceptibile la micro-fisurare în ciclul termic intermitent care caracterizează strunjirea inoxului răcită prin inundare.

Acoperirile PVD (TiAlN, AlTiN) sunt aplicate la temperaturi mai scăzute și produc o tensiune reziduală de compresiune care rezistă la propagarea fisurilor. Ele își păstrează duritatea la temperaturi mai ridicate în raport cu grosimea stratului de acoperire, iar pregătirea mai ascuțită a marginilor posibilă cu PVD este compatibilă cu geometriile pozitive ale greblei necesare pentru a minimiza întărirea prin lucru în inox. În practică, inserțiile PVD din oțel inoxidabil supraviețuiesc în mod constant inserțiile CVD, în ciuda durității nominale mai scăzute a acoperirii.

Greșeli frecvente la strunjirea oțelului inoxidabil

După examinarea setărilor clienților de la Bangkok la Pune, aceleași erori apar în mod repetat. Cele mai multe dintre ele nu sunt probleme de echipament - sunt decizii de proces luate fără suficiente informații despre modul în care se comportă inoxidabilul.

• Viteza de tăiere este prea mică. Cea mai frecventă greșeală pe care o văd. Operatorii îngrijorați de uzura sculei reduc Vc. Sub minimul pentru gradul — în jur de 100 m/min pentru 316L — nu tăiați curat; te freci. Piesa de prelucrat se întărește mai repede decât îndepărtați materialul. Următoarea trecere taie material mai dur. Durata de viață a inserției se prăbușește, iar piesa nu respectă toleranțele dimensionale. Funcționarea la viteză corectă sau puțin mai mare reduce întărirea prin lucru și, în mod contraintuitiv, prelungește durata de viață a sculei.

• Concentrație insuficientă de lichid de răcire. Funcționarea la o concentrație de 3–5% pe inox oferă șoc termic, dar lubrifiere insuficientă. BUE se dezvoltă mai repede, finisajul suprafeței se degradează, iar operatorii cresc Vc pentru a compensa - ceea ce accelerează și mai mult uzura plăcuței. Verificați concentrația rezervorului cu un refractometru în fiecare schimb atunci când rulați continuu inoxidabil.

• Viteza de avans prea mică. Reducerea avansului sub pragul de subțiere a așchiilor lasă inserția frecând în loc să se taie. La fel ca Vc scăzut, avansul scăzut agravează întărirea prin lucru și căldura de frecare. Pentru majoritatea strunjirii brute din inox, 0,20 mm/tur este un avans minim practic.

• Ruperea așchiilor întârziată. Chipsurile din inox sunt ductile și lungi. Operatorii care rulează fără o strategie eficientă de spargere a așchiilor găsesc așchii care se înfășoară în jurul piesei de prelucrat sau al sculei, marcând finisajul și trăgând ocazional piesa din mandrina. Dacă cip break-ul tău nu funcționează la începutul schimbului, nu se va îmbunătăți în timpul schimbului.

• Continuarea tăierii cu o inserție uzată. Oțelul inoxidabil este deosebit de neiertător pentru sculele plictisitoare. O muchie uzată mărește forțele de tăiere, crește căldura și înrăutățește întărirea prin lucru - creând o buclă de feedback care distruge rapid finisajul suprafeței. Stabiliți un indice consistent de viață a sculei (minute de tăiere sau număr de piese) și schimbați inserțiile înainte, nu după, acestea să atingă pragul de degradare.

• Ignorarea vibrațiilor din prima parte. Zbavoiatul la strunjirea inoxului nu este o pacoste - este un semnal că configurația are o problemă structurală: surplombarea excesivă a sculei, strângere insuficientă sau o problemă cu rulmentul axului. Trecerea prin el produce resturi, piese inacceptabile.

Gama de prelucrare a oțelului inoxidabil SZGHTECH

Toate modelele: certificat CE, managementul calității ISO 9001, garanție 12 luni, termen de livrare 20-35 zile lucrătoare.

Întrebări frecvente

Î1: Ce strung CNC este cel mai bun pentru strunjirea oțelului inoxidabil 316?

Pentru majoritatea strunjirii 316L — flanșe, corpuri de supape, fitinguri din gama Ø50–Ø500mm — strungul cu pat înclinat SZGH-TK50 este prima mea recomandare. Geometria cu patul înclinat vă oferă evacuarea așchiilor asistată de gravitație, o supraînălțare mai scurtă a sculei și micro-vibrații reduse în comparație cu mașinile cu pat plat, toate acestea contând semnificativ pe 316L. Axul de 11 kW oferă un cuplu adecvat în intervalul 500-1.500 rpm, unde are loc strunjirea brută de 316 L. Pentru piesele de peste Ø500 mm — corpuri mari de pompe, de exemplu — SZGH-6180 cu mandrina hidraulică de 20 de inchi este platforma potrivită.

Î2: Ce viteză de tăiere ar trebui să folosesc pentru strunjirea CNC a oțelului inoxidabil 304?

Pentru oțel inoxidabil 304 cu inserții de carbură acoperite cu PVD și lichid de răcire, recomand 150–250 m/min. Strunjire brută la 180–220 m/min cu avans de 0,25–0,40 mm/tur și adâncime de tăiere de 2–5 mm. Finisare la 200–250 m/min cu 0,10–0,18 mm/tur și 0,3–1,0 mm adâncime. Greșeala cheie este să coboare sub 150 m/min din precauție - sub acest prag, 304 se întărește mai repede decât îndepărtați materialul, iar durata de viață a inserției scade brusc.

Î3: De ce oțelul inoxidabil provoacă întărirea prin lucru și cum afectează strunjirea CNC?

Oțelurile inoxidabile austenitice (304, 316L) au o structură cristalină instabilă care se transformă sub deformare mecanică - aceeași proprietate care le face rezistente și ductile în funcțiune. În timpul strunjirii, deformarea plastică a tăierii creează un strat întărit imediat sub suprafața prelucrată. Următoarea trecere de tăiere întâlnește acest material mai dur, necesitând forțe de tăiere mai mari și generând mai multă căldură. Compușii ciclului: mai multă deformare creează mai multă întărire. Efectul practic este că, dacă viteza de tăiere sau avansul dvs. scade sub pragul pentru formarea curată a așchiilor, fiecare trecere este mai greu de făcut decât ultima, durata de viață a sculei se prăbușește și precizia dimensională variază. Viteza corectă, avansul adecvat și inserțiile ascuțite sunt cele trei comenzi care întrerup acest ciclu.

Î4: Ar trebui să folosesc un strung CNC cu pat înclinat sau plat pentru oțel inoxidabil?

Pentru majoritatea tipurilor de piese din oțel inoxidabil sub Ø500 mm — flanșe, piese de disc, fitinguri, carcase — un strung cu pat înclinat este alegerea mai bună. Geometria înclinată îndepărtează așchii din zona de tăiere prin gravitație, elimină împachetarea așchiilor pe glisiere (o sursă majoră de micro-vibrații la mașinile cu pat plat pe inox) și permite configurații mai scurte și mai rigide a sculelor. Pentru arbori lungi care necesită contrapunctură și suport de repaus stabil, sau piese cu diametru foarte mare, o mașină plată precum SZGH-6150 sau SZGH-6180 este mai practică. Răspunsul corect depinde de amestecul de părți, nu de o preferință universală.

Î5: De ce debit de lichid de răcire am nevoie pentru strunjirea CNC a oțelului inoxidabil?

Minim 80 l/min lichid de răcire de inundație. Pentru degroșare cu diametru mare (Ø300 mm+) sau cu viteză mare de îndepărtare a materialului, 100 L/min sau mai mult. La fel de important: mențineți concentrația de lichid de răcire la 8–12% semisintetic sau sintetic. Sub concentrația de 5%, pierzi funcția de lubrifiere și BUE se formează agresiv. Peste 15%, spumarea perturbă evacuarea așchiilor. Verificați concentrația cu un refractometru - la fiecare schimb pentru producția dedicată de inox.

Î6: Ce strat de inserție este cel mai bun pentru strunjirea oțelului inoxidabil?

Acoperirea PVD - în special TiAlN sau AlTiN - depășește în mod constant acoperirea CVD pe oțel inoxidabil. Acoperirile CVD sunt excelente pentru fontă și oțel carbon, dar sunt aplicate la temperaturi ridicate care produc stres rezidual la tracțiune în stratul de acoperire. În ciclul termic al strunjirii inoxului răcit prin inundație, acest stres face ca acoperirile CVD să fie mai predispuse la micro-fisurare. Acoperirile PVD au tensiuni reziduale la compresiune, rezistă la propagarea fisurilor și susțin geometriile mai ascuțite ale marginilor pozitive de care inoxidabilul le necesită pentru a minimiza întărirea prin lucru. Pregătirea muchiei contează la fel de mult ca și chimia acoperirii: utilizați o margine ascuțită, șlefuită - nu o teșitură grea - pentru inox.

Î7: Poate SZGH-TK50 să se ocupe de strunjirea continuă a flanșelor din oțel inoxidabil 316L?

Da, și acesta este unul dintre cazurile sale principale de utilizare a designului. Axul de 11 kW al modelului TK50, cu un cuplu adecvat la viteză redusă, o masă a mașinii de 3.200 kg și o geometrie cu pat înclinat, gestionează forțele de tăiere susținute ale degroșării 316L. Turela cu 8 stații permite o configurație completă a sculei - două stații de degroșare, o stație de semifinisare, o stație de finisare, o bară de alezat și o unealtă de canelare - fără schimbarea sculei la mijlocul cursei, ceea ce este important pentru producția productivă a flanșei. Clienții din India și Vietnam execută în prezent flanșe 316L pe TK50 în producție în mai multe schimburi. Sistemul standard de lichid de răcire de inundație îndeplinește minimul de 80 L/min; vă recomandăm să treceți la opțiunea de debit mare pentru producția neîntreruptă de inox în trei schimburi.

Î8: Care este timpul de livrare pentru strungurile CNC SZGHTECH configurate pentru lucrări din oțel inoxidabil?

Termenul standard de livrare este de 20–35 de zile lucrătoare de la confirmarea comenzii și depunere. Mașinile configurate special pentru oțel inoxidabil - cu pompe de lichid de răcire cu debit mare, mandrina hidraulică și transportor de așchii - sunt construite la comandă. Nu recomandăm aprovizionarea din stoc pentru aplicații din inox, deoarece specificațiile de lichid de răcire și de prindere trebuie să se potrivească cu dimensiunile pieselor și volumul de producție. Pentru clienții din Thailanda, Vietnam și India, am stabilit rute de expediere a mărfurilor și putem oferi prețuri CIF. Contactați-ne pentru o discuție despre configurarea mașinii înainte de a plasa o comandă: conversația de configurare economisește de obicei timp în comparație cu modificările post-livrare.

Solicitați o cotație