новости компании о Твердосплавные стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости: эффективное решение для проблем с нагревом при обработке

В таких промышленных сценариях, как производство пресс-форм, глубокое сверление и высокоскоростное фрезерование, твердосплавные стержни служат основным материалом для режущих и формообразующих инструментов. Однако традиционные твердосплавные стержни имеют существенный недостаток: тепло, выделяющееся во время обработки, не может быстро рассеиваться, что приводит к размягчению и ускоренному износу режущей кромки инструмента и даже ухудшению точности заготовки. Твердосплавные стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости решают эту проблему, предварительно проектируя сквозные или полусквозные каналы для охлаждающей жидкости внутри стержня, позволяя охлаждающей жидкости напрямую достигать режущей кромки или зоны обработки, контролируя тепло у источника.Эта конструкция не только продлевает срок службы твердосплавных стержней на 30–60%, но и увеличивает эффективность обработки более чем на 20%. Она также уменьшает деформацию заготовки, вызванную высокими температурами, что делает ее особенно подходящей для обработки твердых материалов (таких как нержавеющая сталь и титановые сплавы) и сложных сценариев обработки.В этой статье рассматриваются основные преимущества, структурные типы, сценарии применения и ключевые моменты использования твердосплавных стержней с отверстиями для охлаждающей жидкости. Весь контент основан на практическом промышленном опыте, чтобы помочь вам быстро освоить это решение для улучшения инструментов.

Хотя традиционные твердосплавные стержни обладают высокой твердостью, высокие температуры ограничивают их производительность в сценариях обработки на средних и высоких скоростях или обработки труднообрабатываемых материалов. Конкретные болевые точки можно разделить на три категории:

Трение между твердосплавным стержнем и заготовкой во время резки или формования генерирует локальные температуры от 300 до 800°C. Несмотря на то, что сам твердый сплав термостойкий, длительные высокие температуры размягчают связующую фазу (например, кобальт) на режущей кромке инструмента, снижая износостойкость. Например: при обработке нержавеющей стали 304 традиционными твердосплавными стержнями кромка изнашивается в 2–3 раза быстрее, чем при обработке обычной углеродистой стали, требуя замены инструмента после обработки в среднем всего 50 заготовок.

При традиционной обработке охлаждающая жидкость подается только посредством внешнего распыления. Однако из-за траекторий обработки (например, глубокие отверстия, глухие отверстия) или конструкций инструментов охлаждающая жидкость с трудом проникает к режущей кромке. Например, при глубоком сверлении внешняя охлаждающая жидкость нагревается, прежде чем достигает дна отверстия, резко снижая свой охлаждающий эффект и вызывая отклонение точности стенки отверстия, превышающее 0,02 мм.

Нерассеянное тепло передается на заготовку, вызывая локальную термическую деформацию. Например: при обработке тонкостенных деталей пресс-форм тепло, выделяемое традиционными твердосплавными стержнями, деформирует края заготовки, требуя нескольких последующих корректировок и увеличивая затраты и циклы обработки.

Твердосплавные стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости решают вышеуказанные проблемы в корне, используя встроенные каналы для доставки охлаждающей жидкости «непосредственно к проблемной области», достигая тройного улучшения в «охлаждении, износостойкости и точности».

По сравнению с традиционными твердыми стержнями, конструкция с отверстиями для охлаждающей жидкости — это не просто простой процесс «сверления» — она оптимизирует структуру каналов в зависимости от потребностей обработки, в конечном итоге достигая четырех основных преимуществ:

Охлаждающая жидкость достигает режущей кромки непосредственно через встроенные каналы, быстро рассеивая более 70% тепла трения и контролируя температуру кромки в пределах 200–400°C (стабильный диапазон для связующей фазы твердого сплава). Практические примеры показывают:

• При обработке титановых сплавов твердосплавные стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости служат для 80–120 заготовок, в то время как традиционные стержни служат только для 40–60 — увеличение срока службы на 50%.
• В сценариях глубокого сверления традиционные стержни требуют переточки кромки каждые 2 часа из-за высоких температур, в то время как стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости увеличивают этот интервал до 4–5 часов, сокращая время простоя для замены инструмента.

Контролируемые температуры позволяют твердосплавным стержням выдерживать более высокие скорости резания (на 15–25% быстрее, чем традиционные стержни). Например:

• При фрезеровании стали 45# безопасная скорость резания для традиционных стержней составляет 80–100 м/мин, в то время как стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости могут достигать 100–125 м/мин, сокращая время обработки одной партии на 20%.
• При массовом производстве автомобильных деталей повышение эффективности напрямую приводит к увеличению производительности. Основываясь на 8-часовом рабочем дне, стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости могут обработать на 30–50 заготовок больше.

Охлаждение охлаждающей жидкостью в реальном времени предотвращает передачу тепла на заготовку, что делает его идеальным для обработки тонкостенных и прецизионных деталей. Например:

• При обработке тонкостенных деталей из нержавеющей стали толщиной 2 мм коробление заготовок, обработанных традиционными стержнями, достигает 0,1 мм, в то время как стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости контролируют это значение в пределах 0,03 мм, исключая необходимость последующей корректировки.
• При обработке полостей пресс-форм стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости могут контролировать ошибки размерной точности в пределах ±0,005 мм, что соответствует требованиям для прецизионных пресс-форм.

Для сценариев, где традиционные стержни испытывают трудности — таких как глубокие отверстия (глубина > 10 * диаметр), глухие отверстия и твердые материалы (HRC > 40) — конструкция с отверстиями для охлаждающей жидкости преодолевает ограничения:

• Глубокая обработка отверстий (например, отверстия для масляных каналов в блоках двигателя): охлаждающая жидкость достигает дна отверстия через каналы, предотвращая накопление стружки и царапины на стенках отверстия.
• Обработка твердых сплавов (например, сплавы на основе никеля): контролируемые температуры предотвращают сколы режущей кромки твердосплавного стержня из-за «термической хрупкости», значительно повышая стабильность обработки.

Различные потребности обработки соответствуют различным конструкциям каналов, с основными различиями в количестве, распределении и проникновении отверстий. Ниже приведены три наиболее часто используемых типа в промышленности, с таблицей, сравнивающей ключевые моменты выбора:

1. Тип обработки: Выберите «Центральное одно отверстие» для глубоких отверстий/центральной резки, «Многостороннее отверстие» для многолезвийной/торцевой обработки и «Спиральное отверстие» для высокоскоростного вращения/нарезания резьбы.
2. Диаметр стержня: Меньшие диаметры стержней требуют соответственно меньших отверстий (чтобы избежать снижения прочности стержня). Например, стержни φ6 мм соответствуют отверстиям φ2 мм, а стержни φ20 мм соответствуют отверстиям φ4–5 мм.
3. Давление охлаждающей жидкости: Высокое давление (>5 бар) подходит для отверстий малого диаметра (для предотвращения засорения), а низкое давление (2–3 бар) подходит для отверстий большого диаметра (для обеспечения потока).

Хотя твердосплавные стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости обеспечивают отличную производительность, детали во время использования напрямую влияют на срок их службы и эффективность. Сосредоточьтесь на следующих четырех моментах:

• Отдавайте предпочтение «водоэмульсионным антикоррозионным охлаждающим жидкостям» (например, эмульсиям, синтетическим охлаждающим жидкостям); избегайте охлаждающих жидкостей на основе чистого масла (высокая вязкость легко засоряет отверстия).
• При обработке подверженных коррозии материалов (например, нержавеющей стали, титановых сплавов) охлаждающая жидкость должна содержать антикоррозионные агенты (концентрация >5%), чтобы предотвратить ржавчину и засорение стенок отверстий.

• Перед каждым использованием: продувайте отверстия сжатым воздухом (0,3–0,5 МПа), чтобы проверить наличие остатков стружки или примесей.
• После длительного хранения: промойте отверстия чистой водой, высушите их и нанесите антикоррозионное масло (для предотвращения окисления стенок отверстий).
• При засорении: аккуратно очистите отверстие тонкой стальной проволокой (слегка меньшей, чем диаметр отверстия); не протыкайте с усилием (во избежание повреждения каналов).

• Избегайте шлифовки вблизи областей отверстий (особенно для конструкций с многосторонними и спиральными отверстиями), чтобы предотвратить повреждение кромок отверстий шлифовальным кругом.
• После шлифовки: проверьте, не заблокированы ли отверстия. Если на отверстиях есть заусенцы, аккуратно отполируйте их мелкой наждачной бумагой (1000# или выше).

• Соответствующие держатели инструментов должны иметь порты для охлаждающей жидкости, и порты должны совпадать с отверстиями стержня (отклонение ≤0,5 мм), чтобы предотвратить утечку охлаждающей жидкости.
• Перед первым использованием: проверьте поток охлаждающей жидкости (убедитесь в отсутствии утечек или засорения) перед началом обработки.

Факт: Хорошо спроектированная структура отверстий (диаметр отверстия ≤ 1/3 диаметра стержня, отверстия вдали от областей концентрации напряжений) существенно не снижает прочность. Например, стержень φ15 мм с отверстием φ4 мм по-прежнему имеет прочность на изгиб более 2500 МПа, что соответствует потребностям большинства сценариев обработки. Фактически, контролируемые температуры уменьшают «повреждение от термического напряжения» стержня, улучшая общую долговечность.

Факт: Даже низкоскоростная обработка (например, глубокое сверление, труднообрабатываемые материалы) требует этой конструкции. Например, при обработке сплавов на основе никеля на низких скоростях высокая твердость материала по-прежнему вызывает концентрированное тепло трения. Традиционные стержни быстро изнашиваются из-за плохого отвода тепла, в то время как стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости поддерживают стабильность за счет непрерывного охлаждения.

Факт: Конструкции отверстий очень специфичны для конкретного сценария — универсальное использование приводит к снижению эффективности. Например, использование стержня с «Центральным одно отверстием» для торцевого фрезерования не позволяет охлаждающей жидкости покрывать многолезвийные области, в результате чего достигается только 30% охлаждающего эффекта стержня с «Многосторонним отверстием». И наоборот, использование стержня с «Многосторонним отверстием» для глубокого сверления не позволяет охлаждающей жидкости достигать дна отверстия, вызывая накопление стружки.

По сравнению с переходом на более высокие марки твердого сплава (что увеличивает затраты более чем на 50%), конструкция с отверстиями для охлаждающей жидкости добавляет к стоимости только 10–20%, обеспечивая при этом на 30–60% более длительный срок службы и более чем на 20% более высокую эффективность. Это экономичное решение для обновления. Особенно в прецизионной обработке, обработке труднообрабатываемых материалов и массовом производстве эти стержни напрямую решают проблемы высоких температур традиционных инструментов и снижают общие затраты на обработку.

Если в ваших сценариях обработки возникают такие проблемы, как быстрый износ инструмента, плохая точность заготовки или сложная обработка глубоких отверстий, и вы не уверены, как выбрать твердосплавные стержни с отверстиями для охлаждающей жидкости,не стесняйтесь обращаться. Мы можем предоставить индивидуальные конструкции отверстий и решения для стержней, основанные на вашем типе обработки (сверление/фрезерование/формование), материале заготовки и требованиях к точности.