Der CNC-Bearbeitungsprozess von Edelstahl bezieht sich auf den Prozess des Drehens, Fräsens und Bohrens von Edelstahl, um die in den Zeichnungen erforderlichen Teile zu erhalten. Bei der Bearbeitung von Edelstahl wird eine Vielzahl von Werkzeug maschinen, Prüfgeräten und anderen Geräten benötigt.

Die bearbeiteten Edelstahl materialien sind hauptsächlich SUS303, SUS304, SUS316 und Duplex-Edelstahl. Aufgrund der hohen Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit solcher Materialien erschweren jedoch die Probleme der Wärmeableitung, der Kaltverfestigung und des Spananhaftens am Werkzeug während des Schneidens seine Bearbeitbarkeit.

Haupteigenschaften von Edelstahl

Die Bearbeitbarkeit von Edelstahl ist viel schlechter als die von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Nimmt man die Bearbeitbarkeit von gewöhnlichem Nr. 45-Stahl als 100 %, beträgt die relative Bearbeitbarkeit des austenitischen rostfreien Stahls 1Cr18Ni9Ti 40 %; Ferritischer Edelstahl 1Cr28 ist 48%; Martensitischer Edelstahl 2Cr13 beträgt 55%. Unter diesen weisen austenitische und austenitische + ferritische rostfreie Stähle die schlechteste Bearbeitbarkeit auf.

Hauptmerkmale von maschinell bearbeitetem Edelstahl

Schweres Zerspanungshärten
Unter den rostfreien Stählen ist die Kaltverfestigung von austenitischen und austenitischen + ferritischen rostfreien Stählen am prominentesten. Zum Beispiel erreicht die Festigkeit σb von austenitischem rostfreiem Stahl nach dem Härten 1470~1960 MPa, und mit der Zunahme von σb steigt die Streckgrenze σs; Der geglühte austenitische rostfreie Stahl σs überschreitet nicht 30 % bis 45 % von σb und erreicht nach der Kaltverfestigung 85 % bis 95 %. Die Tiefe der kaltverfestigten Schicht kann 1/3 oder mehr der Schnitttiefe erreichen; Die Härte der gehärteten Schicht ist 1,4 bis 2,2 mal höher als die des Originals. Da die Plastizität von Edelstahl groß ist, wird der Charakter während der plastischen Verformung verzerrt und der Verstärkungskoeffizient ist sehr groß; Und der Austenit ist nicht stabil genug, ein Teil des Austenits wird unter der Einwirkung der Drehspannung in Martensit umgewandelt; Außerdem zersetzen sich die Verbund verunreinigungen unter Einwirkung von Schneidwärme leicht in eine dispergierte Verteilung, so dass beim Drehen eine gehärtete Schicht erzeugt wird. Das Kaltverfestigung phänomen, das durch die vorherige Zufuhr oder den vorherigen Prozess erzeugt wird, beeinträchtigt ernsthaft den reibungslosen Ablauf des nachfolgenden Prozesses.

Hohe Schnittkraft
Edelstahl weist beim Schneiden eine große plastische Verformung auf, insbesondere austenitischer Edelstahl (seine Dehnung beträgt mehr als das 1,5-fache von Stahl Nr. 45), was die Schnittkraft erhöht. Gleichzeitig ist die Kaltverfestigung von rostfreiem Stahl ernst, und die Wärmefestigkeit ist hoch, was den Schnittwiderstand weiter erhöht, und es ist auch schwierig, die Späne zu kräuseln und zu brechen. Daher ist die Schneidkraft zum Bearbeiten von Edelstahl groß. Zum Beispiel beträgt die Einheitsschnittkraft beim Drehen von 1Cr18Ni9Ti 2450 MPa, was 25 % höher ist als die von Nr. 45-Stahl.

Hohe Schnitttemperatur
Sowohl die plastische Verformung als auch die Reibung mit dem Werkzeug während des Schneidens sind groß, was zu viel Schnittwärme führt; Außerdem beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl etwa 1/2 bis 1/4 derjenigen von Stahl Nr. 45. Eine große Menge an Schneidwärme konzentriert sich auf die Grenzfläche zwischen dem Schneidbereich und dem Werkzeug-Span-Kontakt, und die Wärmeableitung bedingungen sind schlecht. Unter den gleichen Bedingungen ist die Schnitttemperatur von 1Cr18Ni9Ti etwa 200°C höher als die von Stahl Nr. 45.

Späne sind nicht leicht zu brechen
Die Plastizität und Zähigkeit von Edelstahl sind sehr groß, und die Späne sind beim Drehen kontinuierlich, was nicht nur den reibungslosen Betrieb beeinträchtigt, sondern auch die bearbeitete Oberfläche zerkratzt. Bei hoher Temperatur und hohem Druck hat Edelstahl eine starke Affinität zu anderen Metallen, und es kann leicht zu Adhäsionen und Bildung von Tumoren kommen, die nicht nur den Werkzeugverschleiß verschlimmern, sondern auch reißen und die bearbeitete Oberfläche beeinträchtigen. Diese Eigenschaft von martensitischem Edelstahl mit geringerem Kohlenstoffgehalt ist offensichtlicher.

Werkzeug ist leicht zu tragen
Der Affinitätseffekt beim Schneiden von rostfreiem Stahl führt dazu, dass die Messerspäne haften und diffundieren, so dass das Werkzeug Bindungsverschleiß und Diffusionsverschleiß erzeugt; Dadurch bilden sich Grübchen an der Spanfläche des Werkzeugs und die Schneidkante bildet auch winzige Abplatzungen und Kerben; Zudem weisen die Karbide in Edelstahl (wie TiC) eine sehr hohe Härte auf. Direkter Kontakt mit und Reibung mit dem Werkzeug während des Schneidens, Zerkratzen des Werkzeugs und Kaltverfestigung erhöhen den Verschleiß des Werkzeugs.

Großer linearer Ausdehnungskoeffizient
Der Längenausdehnungskoeffizient von Edelstahl beträgt etwa das 1,5-fache des von Kohlenstoffstahl. Unter Einwirkung der Schnitttemperatur neigt das Werkstück zu thermischer Verformung und die Maßhaltigkeit ist schwer zu kontrollieren

Bearbeitung von Duplex-Edelstahl

Die Streckgrenze von Duplex-Edelstählen ist im Allgemeinen doppelt so hoch wie die von nicht stickstofflegierten austenitischen Edelstählen. Ihre anfängliche Kaltverfestigung rate entspricht mindestens der von üblichen austenitischen rostfreien Stählen. Die Schneidspäne von Duplex-Edelstahl sind hart, was sich auf das Messer, insbesondere den höher legierten Duplex-Edelstahl, auswirkt. Da der Schwefelgehalt bei der Herstellung von Duplex-Edelstahl so gering wie möglich gehalten wird, ist er für den Spanbruch nicht hilfreich.

Aus diesen Gründen sind Duplex-Edelstähle bei gleicher Korrosionsbeständigkeit schwieriger zu bearbeiten als austenitische Edelstähle der Serie 300. Die Bearbeitung von Duplex-Edelstahl erfordert in der Regel höhere Schnittkräfte und das Werkzeug verschleißt schneller. Bei der Verwendung von Hartmetallwerkzeugen ist der Schwierigkeitsgrad der Bearbeitung am offensichtlichsten. Abbildung 16 zeigt einen Vergleich der relativen Bearbeitungs leistungsindizes mehrerer Duplex-Edelstähle und 316-Edelstähle. Beachten Sie, dass Duplex-Edelstahl S32101 im Vergleich zu Edelstahl 316 einen höheren Schwierigkeitsgrad bei der Bearbeitung aufweist.


Allgemeine Prinzipien der Duplex-Edelstahl bearbeitung
Die folgenden Bearbeitung prinzipien gelten für alle nichtrostenden Stähle und bei Duplex-Edelstählen ist es besonders wichtig, diese Prinzipien zu befolgen.

• Verwenden Sie leistungsstarke, robuste Geräte, das Werkzeug und das Werkstück müssen fest fixiert sein (bei gleichem Schnitt ist die erforderliche Schnittkraft für Duplex-Edelstahl viel größer als die von entsprechendem austenitischem Edelstahl);
• Halten Sie den verlängerten Teil des Werkzeugs so kurz wie möglich, um Vibrationen zu minimieren;
• Der Schneidenradius ist nicht größer als der erforderliche Wert;
• Wählen Sie harte Messer mit scharfen Formen, die sowohl scharfe Kanten als auch ausreichende Festigkeit haben;
• Gestalten Sie die Fräsreihenfolge der Bearbeitung so, dass die Schnitttiefe immer unterhalb der durch die ersten Durchgänge gebildeten Härteschicht liegt;
• Die Schnittgeschwindigkeit sollte groß genug, aber nicht zu schnell sein, um Schnittkanten und schnellen Verschleiß zu vermeiden;
• Wechseln oder schleifen Sie die Klinge des Messers regelmäßig aus, um die Schärfe der Klinge zu gewährleisten;
• Verwenden Sie eine große Menge Kühl-/Schmiermittel, verwenden Sie Schneidöl oder Emulsion mit EP-Additiven;
• Verwenden Sie hartmetall beschichtete Klingen mit Spannutenform.

Drehen und Plandrehen von Edelstahl

Das Drehen und Plandrehen von Edelstahl umfasst viele Variablen, sodass es unmöglich ist, spezifische Empfehlungen zu geben, die für alle Situationen gelten. Abbildung 17 und Tabelle 12 geben allgemeine Richtlinien zum Drehen. Für Drehoperationen können Hartmetallwerkzeuge verwendet werden, die höhere Drehzahlen als Schnellarbeitsstähle ermöglichen. Allerdings sollte der Steifigkeit des Hartmetallwerkzeugs und des Werkstücks mehr Aufmerksamkeit geschenkt und intermittierendes Schneiden vermieden werden.

Fräsen von Edelstahl

Die Eigenschaften des Fräsens von Edelstahl sind: Die Adhäsion und das Verschmelzen von Edelstahl sind stark, und die Späne haften leicht an den Zähnen des Fräsers, was die Fräs bedingungen verschlechtert; Beim Gegenfräsen gleiten die Fräserzähne zuerst auf der gehärteten Oberfläche, was die Neigung zur Kaltverfestigung erhöht; Beim Fräsen sind die Stöße und Vibrationen groß, wodurch die Schneidzähne des Fräsers leicht absplittern und verschleißen.

Die Schaftfräser zum Fräsen von Edelstahl können Hartmetall als Material der Fräserzähne verwenden, die anderen Fräsertypen sind alle aus Schnellarbeitsstahl. Insbesondere Wolfram-Molybdän-Reihen und Hoch-Vanadium-Schnellarbeitsstähle zeigen gute Ergebnisse, und die Werkzeugstandzeit kann im Vergleich zu W18Cr4V um das 1-2fache erhöht werden. Für die Herstellung von Edelstahl fräsern geeignete Hartmetall sorten sind YG8, YW2, 813, 798, YS2T, YS30, YS25 usw.

Beim Fräsen von Edelstahl muss die Schneide scharf und schlagfest sein und die Spantasche muss groß sein. Es können große Schrägungswinkel fräser (Zylinderfräser, Schaftfräser) eingesetzt werden, der Schrägungswinkel b wird von 20° auf 45° (gn=5°) erhöht und die Werkzeugstandzeit um mehr als das 2-fache erhöht. Da zu diesem Zeitpunkt der Spanwinkel g0e des Fräsers von 11° auf über 27° ansteigt, wird zügig gefräst. Der Wert von b sollte jedoch insbesondere bei Schaftfräsern mit b≤35° nicht zu groß sein, um die Zähne nicht zu schwächen.

Durch die Verwendung von Wellenkanten fräsern zur Bearbeitung von Edelstahl rohren oder dünnwandigen Werkstücken ist das Schneiden zügig, die Vibrationen gering, die Späne sind zerbrechlich und das Werkstück wird nicht verformt. Beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von Edelstahl mit Hartmetallfräsern und Wendeplattenfräsern lassen sich gute Ergebnisse erzielen.

Fräsen von 1Cr18Ni9Ti mit einem Silver Chip (SWC) Schaftfräser: Seine geometrischen Parameter sind gf=5°, gp=15°, af=15°, ap=5°, kr=55°, k′r=35°, g01=-30°, bg=0.4mm, re=6mm; Wenn Vc = 50–90 m/min, Vf = 630–750 mm/min, a′p = 2–6 mm und der Vorschub pro Zahn 0,4–0,8 mm erreicht; Die Fräskraft wird um 10-15% reduziert, die Fräsleistung um 44% reduziert und die Effizienz stark verbessert. Das Prinzip besteht darin, an der Hauptschneide eine negative Fase zu schleifen und beim Fräsen künstlich eine Aufbauschneide zu erzeugen, damit diese beim Schneiden die Schneide ersetzen kann. Der Frontwinkel gb des aufgebauten Tumors kann 20~-302 erreichen. Durch die Wirkung des Einstellwinkels erfährt die Aufbauschneide parallel zur an einer Spanfläche erzeugten Fräskante einen Schub und wird zu einem abfließenden Sekundärspan, der die Schnittwärme abführt und die Frästemperatur reduziert.

Beim Fräsen von Edelstahl sollte so weit wie möglich nach unten gefräst werden. Das asymmetrische Abwärts fräsverfahren kann sicherstellen, dass die Schneidkante glatt vom Metall abgeschnitten wird, die Kontaktfläche der Spanverbindung klein ist und sie unter der Einwirkung der Hochgeschwindigkeits zentrifugalkraft leicht abgeworfen werden kann. Um Ausbrüche beim Nachschneiden des Fräserzahns in das Werkstück zu vermeiden, trifft der Span auf die Spanfläche, was die Standzeit des Fräsers verbessert.

Den größten Effekt hat die Sprühkühlung, die die Standzeit des Fräsers um mehr als das Doppelte erhöhen kann; Wird die übliche 10 %ige Emulsion zur Kühlung verwendet, sollte der Kühlschmierstoff durchfluss sichergestellt werden, um eine ausreichende Kühlung zu erreichen. Wenn der Hartmetallfräser Edelstahl fräst, nehmen Sie Vc=70-150m/min und Vf=37,5-150mm/min. Gleichzeitig sollten je nach Legierungsgüte und Werkstoff des Werkstücks entsprechende Anpassungen vorgenommen werden. Die Schnittmenge des Schnellarbeitsstahl fräsers ist in Tabelle 1 dargestellt

Fräsertyp	Durchmesser des Fräsers d0 (mm)	Spindeldrehzahl n (r/min)	Vorschubgeschwindigkeit f (mm/min)	Anmerkung
Schaftfräser	3-4	1180-750	Handbuch	Wenn die Schnittbreite und Schnitttiefe klein sind, nimmt der Vorschubbetrag f einen großen Wert an, andernfalls nimmt er einen kleinen Wert an Beim Fräsen von 2Cr13 und anderen martensitischen Edelstählen sollte die Fräsmenge entsprechend der tatsächlichen Härte des Werkstückmaterials angepasst werden Beim CNC-Fräsen von salpeter säurebeständigem Edelstahl sollten die Fräsgeschwindigkeit und der Vorschub entsprechend reduziert werden
	5-6	750-475
	8-10	600-375
	12-14	375-235	30-37.5
	16-18	300-235	37.5-47.5
	20-25	235-190	47.5-60
	32-36	190-150	47.5-60
	40-50	150-118	47.5-75
Wellen kantenfräser	36	190-150	47.5-60
	40	150-118
	50	118-95
	60	95-75	60-75
Sägeblattfräser und Dreikant-Kantenfräser	75	235-150	23.5 oder manuell
	110	150-75
	150	95-60
	200	75-37.5