Suomen Terätuonnin osaamisella ja ratkaisuilla tehokkuutta sekä laatua kovakoneistusprosesseihin

Suomen Terätuonnin edustama Worl­dia Tools on kiinalainen valmistaja, joka on erikoistunut ainoastaan timantti- ja CBN-terien (Cubic Boron Nitride) valmistukseen. Worldia on aloittanut OEM-valmistajana, ja erityisesti timanttiteriä he tekevät lukuisille Suomessakin tunnetuille brändeille. Käytettävä timantti on 100 % heidän omavalmisteistaan. CBN-paloissa heillä on käytössään yli 100 erilaista laatua ja kokemuksemme onkin osoittanut heiltä löytyvän erinomaisella hinta-laatu-suhteella jyrsin- ja sorvausteräpalat jokaiseen kohtaamaamme tarpeeseen.

Joitain vuosia sitten Worldia Toolsin liikevaihdon ylittäessä 100 miljoonaa euroa he päättivät aloittaa terien myynnin myös omalla brändillä. Vuonna 2022 ­Worldia perusti Saksaan myyntikonttorin ja teknisen tuen, joten myös jälleenmyyjänä meidän toimintamme helpottui, koska voimme asioida eurooppalaisten kanssa.

Tässä artikkelissa keskityn erityisesti CBN-teriin, koska niille on Suomessa kohtuullisen paljon käyttäjiä ja itsellänikin kirjoittajana enemmän kokemusta. Timanttiteräpaloja olemme myyneet alumiiniin, kupariin yms. pehmeisiin materiaaleihin ja niistäkin kokemukset ovat olleet hyvin positiivisia.

Worldialla on CBN-paloissa Mananova-sarjan teräpalat, jotka ovat laadukkaita perusteriä yleiskäyttöön. Niitä saa nopealla toimitusajalla sekä meidän että Worl­dian Saksan varastosta. CBN-teriä käytetään yleisimmin karkaistujen kappaleiden, kuten hammaspyörien ja muiden akselien, sorvaamiseen sekä valun sorvaukseen ja jyrsintään. Vaikka Worldialla on huomattava määrä eri CBN-laatuja, keskityn selkeyden vuoksi artikkelissa Mananovan kolmeen eri laatuun ja niiden teknisiin ominaisuuksiin.

CBN-paloja on mahdollista käyttää teräksissä kappaleen kovuuden ollessa minimissään 45HRc. Yleisimmin se on karkaistuissa kappaleissa kuitenkin noin 60HRc. Kovasorvauksessa prosessin varmuuden kannalta oikean teräpalalaadun lisäksi toinen erittäin tärkeä seikka on värinöiden hallinta. Kovametalliteräpaloissa laatujen osalta on totuttu, että isompi luku on sitkeämpi ja kestää siten esimerkiksi hakkaavaa työstöä paremmin. Mananova CBN-paloissa logiikka on sama, mutta hieman eri perusteisesti.

Suojaviisteen kulma on toinen huo­mioitava seikka. Se vaikuttaa lastuamisominaisuuksien ja -voimien lisäksi myös teräpalan käyttöikään. Isompi kulma ei kestä kulumista niin paljoa. Ohutseinämäisiä kappaleita varten on olemassa viisteettömiä teräpaloja, joissa on vain hoonattu 0,01–0,02 mm nurkanpyöristys, ja lastuamisvoima tulee siten melkein kohtisuoraan teräpalaan nähden.

Mananovan kolme CBN-laatua ovat MHN10C, MHN20C ja MHN30C. Käytettävä CBN koostuu CBN-perusmateriaalista sekä keraamista, ja tuo luku ilmaisee leikkuusärmän CBN-pitoisuuden. MHN10C CBN/Keraami suhde on 50/50, MHN20C CBN-pitoisuus on noin 60–70 % ja MHN30C:ssa 85-95 %. Matalampi CBN-pitoisuus tarkoittaa korkeampaa lämmöntuottoa ja hauraampaa teräpalaa. Korkeampi CBN-pitoisuus taas tarkoittaa parempaa tukevuutta/kestävyyttä hakkaavassa työstössä, mutta lämmöntuotto on vähäisempi. Hakkaavassa työstössä lämpöä ei pääse kehittymään samoissa määrin, kuin jatkuvassa.

MHN10C-laadun teräpalan lastunmuodostus perustuu puhtaasti lämmölle. Leikkuuprosessin lämpötila on noin 1200°C, ja lastun irrotus perustuu karkaistun teräksen sulamiseen leikkuuprosessissa. Tämän kaltaisessa sorvauksessa lastu on punahehkuista pitkää nauhaa. Yleisesti CBN-sorvauksessa ei ole suositeltavaa käyttää leikkuunestettä lastunhallintaan, mutta reiättömän akselin työstössä se on mahdollista, koska neste höyrystyy ennen kuin se pääsee leikkuuprosessiin. Yksikin kiilaura tai reikä kappaleessa saa aikaan terän nirkolle lämpöshokin ja se menee rikki. MHN10C-laatua voi käyttää yksittäisestä kiilaurasta tai rei’istä huolimatta, jos muodoissa on riittävä suojaviiste. Mikäli reikiä on enemmän tai ilman viistettä MHN20C on oikea laatu.

Nyrkkisääntönä MHN30C-laatua valittaessa käytetään, että jos kappaleesta yli 60% on hakkaavaa, niin mennään sillä laadulla. Monet valut, kuten GG25, eivät sula 1200°C kuumuudessa, vaan lastuaminen perustuu raakaan voimaan ja silloin on väistämättä otettava laaduksi MHN30C. Valuja koneistettaessa on hyvä huomioida myös, että valulla tarvitsee olla pari viikkoa ikää, jotta CBN-pala toimii siinä.

CBN-laadun lisäksi toinen olennainen valinta teräpalan suhteen on suojaviiste. Suojaviisteen pituus on ilmoitettu teräpalan koodissa ja sen tulee olla hieman enemmän tai yhtä suuri kuin käytettävä kierrossyöttö. Syötön ollessa isompi kuin suojaviiste lastunmuodostus menee osin tasaiselle alueelle ja se lyhentää teräpalan kestoa huomattavasti. Syötön ollessa suojaviistettä pienempi, kuluminen ei ole niin huomattavasti suurempaa. Tyypillisesti CBN-paloilla kierrossyötöt ovat luokkaa 0,1–0,2 mm/r ja leikkuunopeudet 160–200 m/min.

CBN-teräpaloissa käytetään usein terän keston parantamiseksi erilaisia pinnoitteita ja tyypillinen palan kestoikään vaikuttava pinnoite on väriltään musta. Kulumisen seuraaminen ei ole mustan pinnoituksen kanssa kovin helppoa ja siitä syystä Worldia käyttää pinnoitetuissa paloissaan aina tuplapinnoitusta. Pohjalla on kulutusta parantava pinnoite ja päällä TiN-pinnoite kulumisen seurannan helpottamiseksi. TiN-pinnoitteen palamislämpötila on 400°C ja siten itse prosessin kannalta se on merkityksetön. Teräksissä pinnoitettu pala on lähes poikkeuksetta parempi, mutta valuissa monesti pinnoittamaton on osoittautunut pitkäikäisemmäksi. Worldia tekee poikkeuksetta myös kaikki pinnoitukset itse.

CBN-paloissa ei yleensä ole lastunmurtajia ja pääosin niitä ei tarvitakaan, koska teräksissä lastuaminen perustuu lämpöön ja valuissa tai hakkaavassa työstössä lastun katkeaminen ei ole ongelma. Toisinaan lastunmurtajan käyttö kuitenkin on lastunhallinnan kannalta lähes välttämätöntä ja ­Worldialta löytyykin myös murtajallisia paloja. Kuitenkin on hyvä huomioida, että lastunmurtajan pohjalla CBN-kerroksen vahvuus on vain noin 0,4 mm, kun murtajan ulkopuolella se on 0,8 mm, ja se vaikuttaa teräpalan kestoikään huomattavasti. Lisäksi lastunmurtajallinen pala on kalliimpi.

Urasorvausta tehdään toisinaan CBN-paloilla ja siinä useimmiten haasteena on viistetyn teräpalan työstövoimien aiheuttama värinä. Tästä syystä on hyvä aloittaa prosessin kehittäminen hoonatulla nirkolla varustetulla teräpalalla. Monesti uran pohja menee myös pehmeämmän materiaalin puolelle, jolloin pinnoitus on ehdoton kulutuskeston kannalta.

Suomen Terätuonnilla on itsellään varsin hyvin ammattitaitoa kovakoneistuksen kehittämiseen, ja Worldian erinomaisella teknisellä tuella saamme melko varmasti kovakoneistusprosessinne kuntoon vieläpä hyvin kilpailukykyisen hintaisilla teräpaloilla.