Jämförelse av torr bearbetning och minimalsmörjningseffekter på fräsning av austenitiskt rostfritt stål

Sammanfattning: Fräsning och annan intermittent skärande bearbetning ger upphov till termisk utmattning av skärverktyg. Problemet med termiska sprickor blir större vid bearbetning av värmehållfasta material som austenitiskt rostfritt stål eftersom värmeväxlingarna i skärverktyget blir mer extrema. Detta fenomen förvärras ytterligare vid användning av traditionell kylning. Fräsning av rostfritt stål utförs därför torrt. Den torra bearbetningen är inte oproblematisk eftersom höga temperaturer uppstår i skärzonen vilket påverkar verktygets livslängd och i vilken utsträckning avverkningshastigheten kan höjas med högre skärhastighet eller matning. Detaljer som tar lång tid att tillverka är negativt för både företagens ekonomi och miljön till följd av större energiåtgång.Minimalsmörjning är en metod som går ut på att små mängder smörjmedel i form av aerosol fokuseras mot skäreggen och smörjer kontakten mellan arbetsstycke och skär, vilket minimerar friktionsvärmen. På detta sätt kan den totala värmeutvecklingen reduceras samtidigt som värmeväxlingarna hålls på en lägre nivå jämfört med traditionell kylning. Syftet med arbetet var att undersöka och jämföra planfräsning av austenitiskt rostfritt stål, 1.4301, under torr bearbetning och bearbetning med minimalsmörjning.Centralt för studien var hur verktygsförslitningen och ytjämnheten hos bearbetat material påverkas då minimalsmörjning appliceras gentemot vid torr bearbetning.En fråga som togs upp var om avverkningshastigheten kunde ökas med minimalsmörjning utan att få negativ inverkan på verktygsförslitning och ytjämnhet av bearbetat arbetsstycke.Fullfaktorförsök upprättades och jämförelsen mellan torr bearbetning ochminimalsmörjning gjordes med planfräsning med PVD-belagda hårdmetallskär. Ett optiskt mätmikroskop användes för att analysera förslitningen på skärverktygens spån- och släppningssidor efter ca 3 minuter i ingrepp. Ytjämnhet på bearbetad ytamättes med ytjämnhetsmätare och temperaturen i arbetsstycket mättes med termoelement.Resultatet visade att tillämpning av minimalsmörjning sänker temperaturen i skärzonen vilket för rostfritt stål innebär att skärhastigheten bör ökas för att undvika löseggsområdet. På så sätt ökar även avverkningshastigheten och produktiviteten.