Режимы резания нержавейки: точение, фрезерование
Режимы резания нержавейки на старте: ориентировочная скорость резания нержавеющей стали при точении, фрезеровании и сверлении, подача, СОЖ и геометрия.
Аустенитную нержавейку (12Х18Н10Т, она же AISI 304, или 316) обрабатывают на пониженных режимах относительно обычной конструкционной стали, и тому есть три физические причины. Первая причина, низкая теплопроводность: тепло из зоны реза почти не уходит в стружку и заготовку, а копится на кромке. Вторая, наклёп: поверхностный слой коррозионностойкой стали упрочняется под нагрузкой, и стоящая или проскальзывающая кромка сама себе готовит закалённую корку, по которой потом и режет. Третья, вязкая и тягучая стружка, которая липнет к инструменту и наростает на кромке. Поэтому переносить «стальные» обороты на аустенит нельзя: vc придётся снижать, а вот про подачу есть отдельный нюанс, разберём ниже.
Сразу оговорюсь про числа. Все приведённые значения скорости резания (vc, м/мин) — ориентировочные стартовые значения для покрытого твёрдого сплава и кобальтового быстрореза по аустениту средней обрабатываемости. Финальный режим всегда задают по рекомендации производителя конкретной пластины или сверла, под вашу марку нержавейки, жёсткость системы СПИД и реальное охлаждение. Если станок не жёсткий или резание прерывистое, берите нижнюю границу диапазона и ниже.
Точение
При точении аустенита твёрдым сплавом работают пластинами группы применения M (по ISO маркируются жёлтым) — они рассчитаны как раз на нержавейку с её наклёпом и вязкой стружкой. Геометрия — положительная, с острой кромкой и хорошим стружкозавиванием; «силовая» негативная геометрия с большим радиусом давит на металл и провоцирует наклёп.
Ориентир по скорости: для чистовой и получистовой обработки покрытыми пластинами vc держат примерно в диапазоне 120–180 м/мин. Для непокрытого твёрдого сплава (ВК/ТК, например Т15К6 или ВК6М) ориентир ниже, ~60–100 м/мин: на 180 такая пластина сожжёт кромку. На черновых проходах с большой глубиной, на корке и при прерывистом резании скорость снижают. Подачу и глубину резания подбирают под операцию: на чистовой подача меньше, но кромка всё равно должна снимать слой, а не приглаживать его.
Ключевое для точения — держать подачу ровной и не выходить из реза с задержкой: остановившаяся кромка наклёпывает поверхность под себя. Стружколом и обильная подача СОЖ в зону контакта снимают тепло и не дают стружке навариваться на кромку. Группа M с покрытием под нержавейку есть в разделе токарные пластины.
Фрезерование
Фрезерование нержавейки идёт на скоростях заметно ниже, чем по конструкционной стали; конкретные значения vc уточняйте по каталогу производителя фрезы: разброс по маркам пластин и покрытий тут большой, и выдуманное «магическое» число опаснее грамотного качественного правила. Поэтому упор делаем на принципы, которые работают независимо от марки.
Главных правил три. Первое — попутное фрезерование вместо встречного: при попутной схеме зуб входит в металл на максимальной толщине стружки и выходит на минимальной, поэтому кромка меньше трётся о наклёпанную поверхность. Встречное фрезерование, наоборот, начинает рез с нулевой толщины — зуб проскальзывает по упрочнённому слою и быстро садится.
Второе — достаточная подача на зуб: каждый зуб должен реально снимать стружку, слишком мелкая подача заставляет его скользить по поверхности. Третье — следить за врезанием и выходом: на углах и при выходе фрезы из металла толщина стружки меняется, и тут кромка особенно склонна к сколу. Для нержавейки берут фрезы из твёрдого сплава или кобальтового быстрореза с теплостойким покрытием, а не обычный «чёрный» HSS.
Сверление
Базовый рабочий инструмент по аустениту — кобальтовый быстрорез HSS-Co (Р6М5К5). Ориентир по скорости для него ~12–18 м/мин, с хорошей СОЖ и уверенной подачей до 20–25 м/мин. Обычный HSS без кобальта тянет лишь ~8–12 м/мин и быстро садится на аустените, поэтому под нержавейку берут именно кобальтовый. Цельнотвёрдосплавные свёрла на жёстком станке допускают более высокие режимы.
Подача должна идти без пауз: сверло обязано постоянно снимать стружку, иначе оно начинает гладить дно отверстия и нагартовывает его.
Выбор марки, покрытий и подачи под аустенит подробно разобран в статье чем сверлить нержавейку. Сами свёрла в исполнении HSS-Co и твёрдый сплав с покрытием TiAlN есть в каталоге.
Таблица-ориентир по режимам
Значения ниже — точка старта, не финал: уточняйте по паспорту инструмента, марке стали и жёсткости станка.
| Операция | Инструмент | Ориентир vc (стартовый) | Ключевое правило |
|---|---|---|---|
| Точение, чистовая/получистовая | Твёрдый сплав, группа M, покрытие | ~120–180 м/мин | Острая кромка, не давать резцу тереть, обильная СОЖ |
| Точение, черновая / прерывистое | Твёрдый сплав, группа M | Ниже, по нижней границе и меньше | Снизить vc, прочная геометрия под удар |
| Фрезерование | Твёрдый сплав / HSS-Co с покрытием | Ниже, чем по стали — по каталогу фрезы | Попутное фрезерование, достаточная подача на зуб |
| Сверление | HSS-Co (Р6М5К5) | ~12–18 м/мин (до 20–25 с хорошей СОЖ) | Подача без пауз, клевки на глубине, СОЖ в зону реза |
| Сверление | Цельный твёрдый сплав | Выше HSS-Co — по каталогу сверла | Жёсткий станок без биения, обильное охлаждение |
Реальные режимы зависят от конкретной марки коррозионностойкой стали (304 и 316 ведут себя не одинаково), состояния кромки и того, насколько жёстко закреплены заготовка и инструмент.
Общие принципы для всех операций
Независимо от того, точите вы, фрезеруете или сверлите аустенит, работают одни и те же правила.
Постоянство подачи. Это правило номер один по нержавейке. Стоящая или проскальзывающая кромка наклёпывает поверхностный слой, и вместо вязкой стали инструмент начинает резать по упрочнённой корке — отсюда быстрый износ и сколы. Подача должна идти равномерно, без задержек и сбросов нажима в середине реза.
Острая кромка и положительная геометрия. Тупая или скруглённая кромка давит на металл сильнее, чем режет, и тем сильнее упрочняет поверхность. Острый положительный инструмент режет, а не приминает аустенит. По мере износа кромки наклёп нарастает лавинообразно, поэтому изношенный инструмент по нержавейке меняют раньше, чем по обычной стали.
Обильная СОЖ в зону реза. Поскольку коррозионностойкая сталь почти не отдаёт тепло в стружку, охлаждать кромку нужно жидкостью, направленно в зону контакта, а не символически сверху. Это снимает тепло, смывает стружку и мешает ей навариваться на инструмент.
Материал инструмента. Обычный «чёрный» HSS по аустениту перегревается и садится — берите HSS-Co (Р6М5К5) или твёрдый сплав. Для пластин это группа применения M. Какой именно быстрорез под какую задачу — разобрано в справке про марки быстрорежущей стали.
Чек-лист перед заказом инструмента под аустенит:
- скорость резания заложена на 20–40% ниже привычной по конструкционной стали (нередко и до половины);
- кромка острая, геометрия положительная, в запасе есть сменка под учащённую замену;
- предусмотрена напорная подача СОЖ прямо в зону реза;
- материал режущей части — твёрдый сплав или HSS-Co, для пластин группа M, а не обычный «чёрный» HSS.
Что под какую операцию: токарные пластины группы M на точение, фрезы с теплостойким покрытием на фрезерование, свёрла HSS-Co и твёрдый сплав на сверление.