Materiaalina ruostumaton teräs on tänä päivänä yksi eniten konepajoilla työstetty materiaali, ja ohjelmistot sekä työkalut sen työstämiseen ovat kehittyneet vuosien varrella isoin harppauksin. Työkaluja on paranneltu vastaamaan nykyaikaisten työstökeskusten tehokkuutta sekä ohjelmistojen kehittymistä, erityisesti jyrsinnässä – työkalut ovat entistä nopeampia ja leikkaavat pienemmillä lastuilla.
Haasteita tulee kuitenkin usein vastaan, sillä ruostumattomat teräkset johtavat huonosti lämpöä ja varsinkin seostetut materiaalit ovat sitkeitä ja pitkälastuisia. Nämä ominaisuudet vaativat optimaalista lastunhallintaa sekä tarkkuutta työstöarvojen määrittelyyn ja koneistukseen parhaiten soveltuvan työkalun valintaan.
Ruostumattomat teräkset kattavat alleen monia seosaineiden yhdistelmiä. Niillä on hyvä korroosionkestävyys materiaalin sisältämän kromin ansiosta ja runsaasti seostetut ruostumattomat teräkset kestävät myös happoja.
Austeniittinen ruostumaton teräs on yleisimmin käytetty ruostumattomien terästen laatu, jota hyödynnetään sekä kodinkoneissa ja tavaroissa että teollisuuden laitteissa. Muita laatuja ovat ferriittiset, duplex- eli austeniittis-ferriittiset, ja martensiittiset ruostumattomat teräkset.
Erityisesti austeniittinen ruostumaton teräs on lastunhallinnan kannalta haasteellinen. Se synnyttää lastuttaessa pitkiä ja sitkeitä lastuja, ja haasteita aiheuttaa myös duplex-teräksen muodostamat vahvat lastut ja lastuamisvoimien kasvaminen.
Työkaluissa tulee kiinnittää huomiota terägeometrian lastunmurto-ominaisuuksiin sekä leikkuu- ja syöttöarvoilla voi myös ehkäistä lastujen aiheuttamia ongelmia. Lisäksi työkalujen kehittyneet kovametallilaadut ja pinnoitteet helpottavat osaltaan lastunhallintaa, joten työkaluvalintaan kannattaa panostaa, jotta vältetään turhat työkalurikkoutumiset ja laatuvirheet.
Pääsääntöisesti ruostumattoman teräksen rouhinjyrsintä tehdään kuivana eli ilman leikkuunesteitä. Mikäli mahdollista, on suositeltavaa käyttää paineilmajäähdytystä, joka auttaa myös lastujen poistossa. Jyrsinnässä säännöllinen terän irtoaminen ja sisäänmeno työkappaleeseen aiheuttaa työkaluun lämpöshokin, joka voi johtaa työkalun rikkoontumiseen. Viimeistelyjyrsinnässä leikkuuneste kannattaa ottaa käyttöön, jotta pinnanlaatu ei kärsi ja lastujen poisto on tehokkaampaa.
Ruostumattoman teräksen porauksessa ja sorvauksessa leikkuunesteiden käyttö on ehdoton edellytys, jotta työkalu ei kuumene liikaa. Myös ohutseinäisten kappaleiden työstämisessä kannattaa hyödyntää leikkuunesteitä, muuten lämpö voi muokata kappaletta.
Yleiseen kysymykseen siitä, mitkä ovat milloinkin oikeat nopeus-, syöttö-, lastuamissyvyys- ja -leveysarvot, ei voi antaa yksiselitteistä vastausta. Usein asiakkaidemme kanssa tätä lähdetään selvittämään kartoittamalla työstöarvoihin vaikuttavia eri tekijöitä, kuten:
– materiaali
– työstettävät muodot
– käytössä olevat ohjelmistot
– työstökeskus ja sen osat, kuten työkalupidin.
Ruostumattomien terästen laatuja on erilaisia, ja eri valmistajilla voi olla omia seoksiaan. Eri seosaineiden suhteet vaikuttavat siihen, miten materiaali koneistuksessa käyttäytyy ja työstöarvot pitää määritellä materiaalikohtaisesti.
Myös se, mitä halutaan saavuttaa tai millä laitteilla, vaikuttaa työstöarvojen määrittelyyn – mikä on oikea menetelmä, millainen ohjelmisto on käytössä ja millaisia työstöratoja käytetään. Mikäli työstössä tarvitaan pitkiä ulottuvuuksia, tulee värinän riski huomioida myös asetuksissa.
Oikeat parametrit ratkaisevat onnistumisen ja pienilläkin muutoksilla voi olla vaikutusta: esimerkiksi ruostumattomien terästen jyrsinnässä liian pieni syöttö voi jopa rikkoa työkalun, kun työkalu hankautuu karkeaan ja kovaan teräksen pintaan eikä pääse lastuamaan pehmeämpää osaa.
Työkalun sopivuuteen vaikuttaa työstettävän kappaleen koko, eli millaisella työkalulla sitä voi lähteä työstämään – soveltuuko työhön suuren halkaisijan vaihtopalatyökalu vai täyskovametallitappi. Valintaan vaikuttaa myös, onko tarkoitus lastuta uraa vai pintaa. Usein työkaluihin liittyy myös kysymys sopivan geometrian ja pinnoitteen valinnasta.
Valmistajilta löytyy erityisesti ruostumattomien terästen työstöön suunniteltuja työkaluja, joiden etuna on tehokkaat, materiaalikohtaiset ominaisuudet, kuten suurempi nopeus. Pikaterästyökaluilla voidaan työstää ruostumattomia teräksiä, mutta täyskovametalli mahdollistaa paremman kestävyyden ja tuottavuuden.
Viimeistelyyn voi hyödyntää myös cermet-laatuja, jotka usein jopa unohdetaan yhtenä vaihtoehtona. Cermet on erittäin hyvin kulutusta ja lämpöä kestävä, keraamisia ja metallisia hiukkasia yhdistävä aine, jota hyödynnetään muun muassa teräpaloissa.
Koska jokaisessa konepajassa ovat käytössä erilaiset laitekannat, työtavat sekä materiaalit ja työstettävät kappaleet, vaatii juuri oikeiden ratkaisujen ja työkalujen löytäminen aina konepaja- ja tapauskohtaista räätälöintiä. Varminta on ottaa yhteyttä työkalutoimittajaan – omin päin oikean työkalun tai toimivien työstöarvojen määrittely voi tulla kalliiksi viallisten kappaleiden, työkalurikkoutumisten ja tuotannon hidastumisen myötä.
