Особенности работы с горячекатаным металлом при его обработке на станках

07.10.2025

Горячекатаный прокат обладает характерной окалиной на поверхности, получаемой при высокотемпературной прокатке. Этот слой тверже основной стали и быстро приводит к износу режущих кромок.

Первой операцией часто становится ее удаление отрезными дисками или фрезерованием, что значительно продлевает жизнь инструмента.

Внутренняя структура такого материала имеет остаточные напряжения от неравномерного охлаждения. Снятие наружных слоев станком высвобождает эти силы, вызывая деформацию детали.

Для минимизации искажений применяют симметричное снятие припуска малыми глубинами резания за несколько проход.

При точении заготовок диаметром от 50 мм рекомендуют скорость резания в районе 200-250 м/мин для инструмента с покрытием из карбида вольфрама. Подачу устанавливают в диапазоне 0,2-0,4 мм/об в зависимости от требуемой чистоты.

Глубина реза на черновых переходах может доходить до 3-5 мм при надежном закреплении.

Фрезерование плоскостей выполняют торцевыми фрезами большого диаметра с числом зубьев от 4 до 6. Скорость вращения шпинделя поддерживают на уровне 500-800 об/мин для оснастки 40-50 мм при подаче 0,1-0,15 мм на зуб.

Использование смазочно-охлаждающей жидкости обязательно для отвода тепла и выноса стружки.

Для сверления отверстий применяют спиральные сверла с углом заточки 130-140 градусов. На подачу влияет диаметр: для 10 мм это 0,15-0,2 мм/об, а для 20 мм уже 0,25-0,3 мм/об.

Предварительное накернивание центров предотвращает увод сверла в сторону при контакте с твердой окалиной.

Резьбонарезание требует повышенного внимания к подготовке отверстия. Его диаметр под внутреннюю резьбу делают ближе к верхнему полю допуска, компенсируя некоторое смятие материала.

При нарезании метчиком используют пасту или специальную эмульсию, снижающую трение.

Твердость по Бринеллю горячекатаных сталей обычно лежит в пределах 130-150 HB, что определяет стойкость режущей кромки. Инструмент из быстрорежущей стали Р6М5 служит 30-40 минут непрерывной работы, тогда как твердый сплав Т5К10 увеличивает этот интервал до 1,5-2 часов.

Охрупчивание зоны резания происходит при превышении температурного порога в 500-550°C. Контролируют нагрев по цвету побежалости на стружке – синие и фиолетовые оттенки сигнализируют о перегреве.

Снижают обороты шпинделя или увеличивают подачу для улучшения теплоотвода.

Геометрия резца для черновой обработки включает положительный передний угол 12-15° и прочную вершину с радиусом 0,8-1,2 мм. Такой профиль эффективно дробит стружку и выдерживает ударные нагрузки при контакте с неоднородной поверхностью заготовки.

При продольном точении длинных валов применяют люнеты, устанавливаемые через каждые 500-700 мм длины. Это предотвращает прогиб детали под давлением инструмента и снижает вибрацию.

Радиальное биение после установки не должно превышать 0,05-0,1 мм.

Обработка торцов широких плит требует фрез с переменным шагом зубьев для подавления резонансных колебаний. Шероховатость поверхности после прохода достигает Rz 20-40 мкм, что вполне подходит для большинства неответственных соединений.

Специфической чертой горячекатаного металла считается непостоянство механических свойств по сечению заготовки. Наружные слои имеют мелкозернистую структуру, а сердцевина может содержать более крупные ферритные зерна.

Это требует адаптации режимов резания в процессе работы.

Для отрезки прутка на скоростных пилах выбирают полотна с шагом зуба 4-6 мм при толщине 1,5-2 мм. Охлаждение струей эмульсии направляют непосредственно в зону реза, продлевая ресурс оснастки на 25-30%.

Скорость реза поддерживают 60-80 м/мин.

Чистовое точение выполняют на повышенных оборотах 600-1000 м/мин с минимальной подачей 0,05-0,08 мм/об. Глубина резания на этом этапе не превышает 0,5-1 мм, что позволяет добиться шероховатости Ra 3,2-6,3 мкм без дополнительной шлифовки.

Фрезеровка пазов дисковыми фрезами шириной до 8 мм ведется за один проход. Для более широких канавок применяют последовательное удаление материала с перекрытием 50% от диаметра инструмента.

Это исключает заклинивание оснастки и обеспечивает стабильность размеров.

Силовые компоненты станка должны иметь запас мощности 15-20% относительно расчетных значений. Обработка жаропрочных сталей 15Х5М или 12Х18Н10Т требует усиления узлов крепления и применения гидростатических направляющих качения.

Контроль размеров осуществляют штангенциркулем с точностью 0,05 мм или микрометром. После снятия стружки деталь выдерживают 2-4 часа для стабилизации внутренних напряжений перед финишными операциями.

Это предотвращает изменение геометрии позже.

Выбор режимов базируется на формуле расчета силы резания Pz = Cp * t^x * S^y * V^n * Kp, где Cp – постоянная для материала, t – глубина, S – подача, V – скорость, Kp – поправочный коэффициент. Для стали 45 Cp составляет 300, x=1.0, y=0.75, n=-0.15.

На практике начинают с минимальных значений подачи и глубины, постепенно повышая их до оптимальных. Стружка должна быть плотной и короткой, без длинных витых элементов.

Ее цвет в идеале остается соломенно-желтым, свидетельствуя о правильном тепловом балансе.

Современные станки с ЧПУ позволяют программировать траекторию движения инструмента с постоянной нагрузкой. Адаптивное резание автоматически регулирует подачу при изменении сечения срезаемого слоя, что особенно актуально для поковок и проката с литейной коркой.

Для достижения высокой точности позиционирования применяют плавающие патроны и поводковые устройства. Они компенсируют несоосность исходной заготовки, снижая биение до технически обоснованных величин.

Допуск на диаметр часто устанавливают по h9 или h10.

Работа с легированными марками типа 40Х или 65Г требует снижения скоростного режима на 15-25% относительно углеродистых сталей. Повышенное содержание хрома и марганца увеличивает прочностные характеристики и абразивное воздействие на кромку.

Эффективным методом борьбы с вибрацией служит динамическая балансировка шпиндельного узла. Допустимый дисбаланс не должен превышать 1-2 г*мм на рабочих частотах вращения.

Это улучшает качество поверхности и точность обработки.

При фрезеровании контуров сложной формы используют инструмент с уменьшенным вылетом из патрона. Соотношение длины к диаметру поддерживают не более 4:1 для сохранения жесткости системы.

Канавки с криволинейным профилем обрабатывают фасонными резцами за один установ.

Износ инструмента контролируют по изменению мощности потребления шпинделя. Рост силы тока на 10-15% от номинала указывает на затупление кромки.

Своевременная замена оснастки предотвращает выкрашивание режущих пластин и брак деталей.

Обработка жаропрочных сплавов на никелевой основе требует специальных режимов. Скорость резания снижают до 30-50 м/мин, применяя инструмент с положительной геометрией и острыми кромками.

Это уменьшает упрочнение обрабатываемого поверхностного слоя.

Термическая деформация станка от нагрева узлов компенсируется системой охлаждения гидравлики и шпинделя. Поддержание температуры жидкости в контуре на уровне 20-25°C обеспечивает стабильность размеров при длительной работе.

Черновые операции проводят с подачей СОЖ под высоким давлением 20-30 бар для эффективного выноса стружки из зоны резания. На чистовых переходах используют воздушно-масляный туман, улучшающий качество поверхности без теплового шока.

Расчет машинного времени выполняют по формуле T = L / (S * n), где L – длина обработки в мм, S – подача мм/об, n – частота вращения об/мин. Для заготовки длиной 300 мм при S=0.2 мм/об и n=800 об/мин время составит 300/(0.2*800)=1.875 минуты.

Обработанные детали подвергают пассивации для удаления следов масла и адгезированной стружки. Визуальный контроль выявляет дефекты в виде задиров, рисков или следов вибрации, требующие корректировки технологического процесса.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев