Máy cắt hình khuyên: Một công cụ chuyên nghiệp để vượt qua những thách thức của việc khoan thép không gỉ
Trong lĩnh vực gia công công nghiệp, thép không gỉ đã trở thành một vật liệu chính trong sản xuất do khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, sức mạnh cao và độ bền tốt. Tuy nhiên, những đặc tính tương tự này cũng đặt ra những thách thức đáng kể đối với các hoạt động khoan, làm cho thép không gỉ khoan trở thành một nhiệm vụ đòi hỏi. Máy cắt hình khuyên của chúng tôi, với thiết kế độc đáo và hiệu suất nổi bật, cung cấp một giải pháp lý tưởng để khoan hiệu quả và chính xác bằng thép không gỉ.
Ⅰ. Những thách thức và khó khăn cốt lõi trong việc khoan thép không gỉ
1.Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn mạnh:
Thép không gỉ, đặc biệt là các loại austenitic như 304 và 316, có độ cứng cao làm tăng đáng kể khả năng cắt điện trở, so với thép carbon thông thường. Các bit mũi khoan tiêu chuẩn buồn tẻ nhanh chóng, với tỷ lệ hao mòn tăng tới 300%.
2.Độ dẫn nhiệt kém và tích lũy nhiệt:
Độ dẫn nhiệt của thép không gỉ chỉ bằng một phần ba so với thép carbon. Nhiệt độ cắt tạo ra trong quá trình khoan không thể tiêu tan nhanh chóng, khiến nhiệt độ cục bộ vượt quá 800 ° C. Trong các điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao như vậy, các yếu tố hợp kim trong thép không gỉ có xu hướng liên kết với vật liệu khoan, dẫn đến độ bám dính và hao mòn khuếch tán. Điều này dẫn đến việc khoan ủ bit và làm cứng bề mặt phôi.
3.Xu hướng làm cứng công việc đáng kể:
Khi cắt căng thẳng, một số austenite biến thành martensite cao. Độ cứng của lớp cứng có thể tăng 1,4 đến 2,2 lần so với vật liệu cơ sở, với độ bền kéo lên tới 1470 Mạnh1960 MPa. Kết quả là, mũi khoan liên tục cắt thành vật liệu ngày càng khó hơn.
4.Sự bám dính của con chip và sơ tán chip kém:
Do độ dẻo cao và độ bền của thép không gỉ, chip có xu hướng hình thành các dải ruy băng liên tục dễ dàng tuân thủ các cạnh cắt, tạo thành các cạnh tích hợp. Điều này làm giảm hiệu quả cắt, gãi tường lỗ và dẫn đến độ nhám bề mặt quá mức (RA> 6,3 m).
5.Biến dạng tấm mỏng và độ lệch định vị:
Khi khoan các tấm mỏng hơn 3 mm, áp suất dọc trục từ các bit khoan truyền thống có thể gây ra sự cong vênh vật liệu. Khi đầu mũi khoan vượt qua, các lực hướng tâm không cân bằng có thể dẫn đến độ tròn lỗ kém (thường lệch hơn 0,2mm).
Những thách thức này làm cho các kỹ thuật khoan thông thường không hiệu quả đối với xử lý bằng thép không gỉ, kêu gọi các giải pháp khoan nâng cao hơn để giải quyết hiệu quả các vấn đề này.
Ⅱ. Định nghĩa của máy cắt hình khuyên
Một máy cắt hình khuyên, còn được gọi là máy khoan rỗng, là một công cụ chuyên dụng được thiết kế để khoan các lỗ trong các tấm kim loại cứng như thép không gỉ và tấm thép dày. Bằng cách áp dụng nguyên tắc cắt hình khuyên (hình vòng), nó khắc phục những hạn chế của các phương pháp khoan truyền thống.
Đặc điểm đặc biệt nhất của máy cắt hình khuyên là đầu cắt hình vòng, rỗng của nó, chỉ loại bỏ vật liệu dọc theo chu vi của lỗ chứ không phải là toàn bộ lõi, như với các máy khoan xoắn thông thường. Thiết kế này tăng cường đáng kể hiệu suất của nó, làm cho nó vượt trội hơn nhiều so với các bit khoan tiêu chuẩn khi làm việc với các tấm thép dày và thép không gỉ.
Ⅲ. Thiết kế kỹ thuật cốt lõi của máy cắt hình khuyên
1.Cấu trúc cắt phối hợp ba cạnh:
Đầu cắt tổng hợp bao gồm các cạnh cắt bên ngoài, giữa và bên trong:
2.Thiết kế rãnh cắt và cắt chip:
Chỉ có 12%, 30% vật liệu được loại bỏ trong hình dạng vòng (giữ lại lõi), giảm 70% diện tích cắt và giảm mức tiêu thụ năng lượng xuống 60%. Các rãnh chip xoắn ốc được thiết kế đặc biệt sẽ tự động chia các chip thành các mảnh nhỏ, ngăn chặn hiệu quả sự vướng víu của con chip hình ruy băng khi một vấn đề phổ biến khi khoan thép không gỉ.
3.Kênh làm mát trung tâm:
Chất làm mát nhũ tương (tỷ lệ dầu-nước 1: 5) được phun trực tiếp vào cạnh cắt thông qua một kênh trung tâm, làm giảm nhiệt độ trong vùng cắt xuống hơn 300 ° C.
4.Cơ chế định vị:
Ghim thí điểm trung tâm được làm bằng thép cường độ cao để đảm bảo định vị chính xác và ngăn chặn trượt khoan trong quá trình hoạt động, đặc biệt quan trọng khi khoan vật liệu trơn như thép không gỉ.
Ⅳ. Ưu điểm của máy cắt hình khuyên trong khoan thép không gỉ
So với các cuộc tập trận xoắn truyền thống thực hiện cắt toàn bộ khu vực, các máy cắt hình khuyên chỉ loại bỏ một phần hình vòng của vật liệu, giữ lại cốt lõi mang lại lợi thế mang tính cách mạng:
1.Cải thiện hiệu quả đột phá:
Với việc giảm 70% diện tích cắt, khoan lỗ φ30mm trong thép không gỉ 304 mm có giá chỉ mất 15 giây nhanh hơn 8 đến 10 lần so với sử dụng máy khoan xoắn. Đối với cùng một đường kính lỗ, cắt hình khuyên làm giảm khối lượng công việc xuống hơn 50%. Ví dụ, khoan qua một tấm thép dày 20 mm mất 3 phút với một mũi khoan truyền thống, nhưng chỉ 40 giây với một máy cắt hình khuyên.
2.Giảm đáng kể nhiệt độ cắt:
Chất lỏng làm mát trung tâm được tiêm trực tiếp vào vùng nhiệt độ cao (tỷ lệ tối ưu: nhũ tương-nước-nước 1: 5). Kết hợp với thiết kế cắt lớp, điều này giữ cho nhiệt độ đầu cắt dưới 300 ° C, ngăn ngừa ủ và suy nhiệt.
3.Độ chính xác và chất lượng được đảm bảo:
Cắt đồng bộ nhiều cạnh đảm bảo định tâm tự động, dẫn đến các bức tường lỗ mịn, không có Burr. Độ lệch đường kính lỗ nhỏ hơn 0,1mm và độ nhám bề mặt là RA ≤ 3,2μm, loại bỏ nhu cầu xử lý thứ cấp.
4.Tuổi thọ công cụ mở rộng và giảm chi phí:
Đầu cắt cacbua chịu được độ mài mòn cao của thép không gỉ. Hơn 1.000 lỗ có thể được khoan cho mỗi chu kỳ regrind, giảm chi phí công cụ lên tới 60%.
5.Nghiên cứu trường hợp:
Một nhà sản xuất đầu máy đã sử dụng máy cắt hình khuyên để khoan các lỗ 18mm trong các tấm đế bằng thép không gỉ 1 mmm 1M18NI9TI. Tỷ lệ vượt qua lỗ được cải thiện từ 95%lên 99,8%, độ lệch độ tròn giảm từ 0,22mm xuống 0,05mm và chi phí lao động đã giảm 70%.
1.1Vấn đề:Áp lực dọc trục từ các bit khoan truyền thống gây ra biến dạng dẻo của các tấm mỏng; Khi đột phá, sự mất cân bằng lực lượng xuyên tâm dẫn đến các lỗ hình bầu dục.
1.2.Giải pháp:
2.1.Nguyên nhân gốc rễ:Hàn chip thép không gỉ đến cạnh cắt ở nhiệt độ cao (> 550 ° C) gây ra sự kết tủa và độ bám dính của nguyên tố CR.
2.2.Giải pháp:
3.1.Cơ chế thất bại:Chip dải dài cản trở thân công cụ, chặn dòng chất làm mát và cuối cùng làm tắc nghẽn sáo chip, gây ra vỡ máy khoan.
3.2.Giải pháp sơ tán chip hiệu quả:
4.1.Thử thách kịch bản đặc biệt:Khoan trượt trên các bề mặt cong như ống thép, lỗi định vị ban đầu> 1mm.
4.2.Giải pháp kỹ thuật:
Điều chỉnh động của các tham số theo độ dày của thép không gỉ và đường kính lỗ là chìa khóa để thành công:
| Độ dày của phôi | Phạm vi đường kính lỗ | Tốc độ trục chính (r/phút) | Tỷ lệ thức ăn (mm/rev) | Áp suất làm mát (Bar) |
| 1-3 mm | Ø12-30 mm | 450-600 | 0.10-0,15 | 3-5 |
| 3-10 mm | Ø30-60 mm | 300-400 | 0,12-0,18 | 5-8 |
| 10-25 mm | Ø60-100 mm | 150-250 | 0,15-0,20 | 8-12 |
| > 25 mm | Ø100-150 mm | 80-120 | 0,18-0,25 | 12-15 |
Dữ liệu được tổng hợp từ các thí nghiệm gia công bằng thép không gỉ Austenitic.
Ghi chú:Tỷ lệ thức ăn <0,08 mm/rev làm tăng công việc làm cứng; > 0,25 mm/rev gây ra chèn chả. Kết hợp nghiêm ngặt về tốc độ và tỷ lệ thức ăn là cần thiết.
6.2.1.Công thức ưa thích:
6.2.2.Thông số kỹ thuật ứng dụng:
7.1.1.Tùy chọn vật chất
7.1.2.Khả năng tương thích Shank
7.2.1.Cấu trúc thép các lỗ kết nối tấm mỏng
Thông số: Tốc độ 450 vòng/phút, thức ăn 0,08 mm/rev, chất làm mát: Nhũ tương nước-nước.
7.2.2.Xây dựng gia công hố sâu của tàu
Bit khoan: Khoan cacbua phủ Tialn (độ sâu cắt 100mm) + Dầu cắt áp suất cao (ISO VG68).
Thông số: Tốc độ 150 vòng/phút, thức ăn 0,20 mm/rev, sơ tán chip từng bước.
7.2.3.Đường ray khoan bề mặt độ cứng cao
Khoan bit: Khoan Shank bốn lỗ vonfram cacbua + Kênh làm mát bên trong (áp suất ≥ 12 bar).
Hỗ trợ: Kẹp kiểu V kiểu V + định vị laser (độ chính xác ± 0,1mm).
7.2.4.Định vị bề mặt cong/nghiêng
Phương pháp khoan ba bước: Lỗ thí điểm Ø3mm → lỗ mở rộng Ø10mm → mũi khoan đường kính mục tiêu.
Thiết bị: Khoan từ tính tích hợp với định vị laser chéo.
Thách thức cốt lõi của khoan thép không gỉ nằm ở xung đột giữa các tính chất của vật liệu và dụng cụ truyền thống. Máy cắt hình khuyên đạt được một bước đột phá cơ bản thông qua ba đổi mới lớn:
Trong các xác nhận công nghiệp thực tế, máy cắt hình khuyên mang lại lợi ích đáng kể:
Với việc phổ biến các máy khoan và tiến bộ trong công nghệ cacbua, máy cắt hình khuyên đã trở thành giải pháp không thể thay thế để xử lý bằng thép không gỉ. Với lựa chọn chính xác và hoạt động được tiêu chuẩn hóa, thậm chí các điều kiện khắc nghiệt như lỗ sâu, tường mỏng và bề mặt cong cũng có thể đạt được gia công hiệu quả và chính xác cao.
Chúng tôi nên xây dựng cơ sở dữ liệu tham số khoan dựa trên cấu trúc sản phẩm của họ để liên tục tối ưu hóa toàn bộ quản lý vòng đời công cụ.
