Особенности обработки нержавеющей стали на универсальных станках

Материал характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к агрессивным средам и склонностью к наклёпу при механическом воздействии. Эти свойства требуют изменения стандартных методик при обработке.

В условиях универсального станочного оборудования необходимо точно подбирать параметры подачи, резания и охлаждения, иначе возникает перегрев, износ и снижение качества поверхностного слоя.

При работе с марками AISI 304 или 321 стоит учитывать содержание хрома и никеля, повышающее стойкость, но одновременно увеличивающее сопротивление резанию. Это приводит к значительному износу режущего инструмента.

Чтобы компенсировать это, желательно применять твердосплавный или быстрорежущий инструмент с твердостью по Роквеллу не ниже HRC 65. Наилучший результат даёт положительный передний угол в диапазоне 10–14°, обеспечивающий более лёгкое врезание и снижение усилий при обработке.

Глубина реза должна быть не менее 1,5 мм. При меньших значениях формируется упрочнённая корка, способствующая быстрому затуплению кромки.

Подача должна составлять 0,2–0,3 мм/об при точении. Меньшие значения приводят к залипанию стружки на поверхности и нарушению геометрии. Частота вращения шпинделя ограничивается 50–80 м/мин для HSS-инструмента и до 120 м/мин при использовании твёрдого сплава.

Особое внимание стоит уделить охлаждению. Без достаточного теплоотвода возникает термическая деформация и разрушение режущей части.

Обычные эмульсии не всегда обеспечивают нужный эффект. Применяется обильная подача СОЖ с антипригарными присадками. Подвод жидкости предпочтителен прямо в зону резания под высоким давлением не ниже 3 бар.

Обработка на фрезерных установках требует снижения оборотов. При использовании концевых фрез диаметр режущей части должен быть не менее 12 мм, иначе возникает вибрация и повышенная нагрузка на шпиндель.

Линейная скорость ограничивается 40–60 м/мин. Число зубьев влияет на подачу: при четырёх зубьях рекомендуемая подача – 0,08 мм/зуб. Выбор фрезы с малым углом наклона позволяет сократить тепловыделение и достичь лучшей чистоты.

Шлифование вызывает значительное тепловыделение, особенно при малой зернистости круга. Для поверхности Ra 0,8 применяется абразив зернистостью F60–F80.

Скорость круга – 30 м/с, давление прижима минимизируется. Тепло уводится тонкой струёй СОЖ, желательно на основе синтетики, с активными добавками, уменьшающими трение.

Материал склонен к залипанию, особенно при сверлении. Чтобы исключить прижоги и микротрещины, применяются спиральные свёрла с углом при вершине 130°.

Вращение ограничивается 600 об/мин при диаметре 10 мм. Подача регулируется вручную с постоянным усилием. Желательно использовать многокомпонентную смазку. При диаметре более 14 мм предпочтительно предварительное рассверливание или центровка.

Нарезание резьбы вручную сопровождается заеданием. Используются метчики с увеличенной фаской, обработанные нитридом титана.

Углубление следует производить поэтапно с обязательной промывкой и обратным проворотом. При нарезке на станке устанавливается скорость 20–30 об/мин, подача синхронизирована. При использовании плашек желательно применять корпусные оправки с компенсацией осевого усилия.

При сверлении сквозных отверстий на настольных установках не допускается прохождение на высокой скорости до конца, иначе происходит скалывание кромки. Последний миллиметр выполняется на пониженных оборотах с минимальным усилием.

Это особенно критично при толщине заготовки от 5 мм и выше.

При фрезеровании длинных деталей из материала AISI 316 наблюдается склонность к деформации при снятии большого слоя. В этом случае глубина фрезеровки ограничивается 0,5 мм, с чередованием проходов в противоположных направлениях.

При обработке листа толщиной до 3 мм желательно применение вакуумного стола или магнитного крепления, исключающего вибрации.

На токарных станках с ручной подачей при обработке коротких заготовок стоит учитывать склонность к вибрации при недостаточной жёсткости крепления. Центровка обязательна при длине более 60 мм.

При отсутствии задней бабки допустим только минимальный вылет – до 2,5 диаметра заготовки.

Подача инструмента при чистовой обработке регулируется до значений 0,05–0,1 мм/об. Изменение подачи в процессе работы приводит к разностной шероховатости.

При необходимости выдержать Ra ниже 1,0 используют алмазные резцы или доводку пастами на основе оксида хрома.

Режущая часть затачивается с углом при вершине не менее 60°, задний угол – в пределах 10°. Нарушение этих параметров вызывает обгорание.

Для восстановления геометрии рекомендуется тонкая доводка на карбиде кремния. В случае образования микросколов предпочтительна повторная заточка с уменьшением переднего угла до 9°.

Поверхности после механического воздействия настраиваются при помощи паст или абразивных резинок. Для этого заготовка закрепляется на патроне, а доводочный элемент прижимается вручную при малых оборотах.

Скорость при этом не превышает 150 об/мин, контакт осуществляется равномерно по всей поверхности.

Очищать изделие после обработки желательно спиртосодержащими растворами или смесью керосина с уайт-спиритом. При использовании водной среды возникает налёт, устраняемый только механическим способом.

Не допускается оставление на воздухе после влажной обработки дольше 5 минут.

Для прецизионной обработки отверстий применяется развёртка с диаметром, превышающим исходный на 0,03–0,05 мм. Скорость вращения 100–150 об/мин, подача вручную.

Угол фаски – 45°, глубина снятия фаски – 0,3 мм. Превышение параметров приводит к задирам.

Резьбовые соединения после механической операции обрабатываются нейтральным маслом с добавкой молибдена. Это исключает задиры при сборке.

Соединение не затягивается до конца до охлаждения изделия, так как тепловое расширение при остаточном нагреве приводит к клину.

Рекомендуется выполнять первичное черновое резание без перерывов, так как каждый новый проход по уже упрочнённому участку требует большей силы. Лучше снимать весь припуск за один проход, если позволяет мощность станка.

При глубине более 3 мм применяют подрезку с двух сторон с переходом к чистовой части.

При работе на универсальных установках приходится контролировать и износ оборудования. Шпиндель не должен иметь биения более 0,02 мм. Превышение показателя приводит к биению инструмента, неустойчивому резу, прерывистой стружке.