Conocimiento y Selección de Herramientas Comunes en Mecanizado CNC

Aunque el mecanizado CNC todavía pertenece a la categoría de procesamiento de corte de metales, tiene sus propias características. Se realiza principalmente como un alto grado de automatización, un largo proceso de mecanizado continuo, y el tiempo dedicado al ajuste de herramientas es más complicado y requiere más tiempo que el mecanizado tradicional. Por lo tanto, hay muchas preguntas en las que vale la pena pensar en la selección de herramientas. Este artículo le brinda el conocimiento relevante de las herramientas CNC de uso común. Creo que una buena herramienta es el primer paso para mejorar la eficiencia del mecanizado CNC.

Material y revestimiento de herramientas

Varios materiales de herramientas actualmente en uso tienen sus características para adaptarse a diferentes requisitos de procesamiento. Las propiedades necesarias de los materiales generales de las herramientas incluyen un bajo coeficiente de fricción, alta precisión, buena conductividad térmica, dureza suficiente y resistencia al impacto.

Los materiales de herramientas comunes de las máquinas herramienta CNC tradicionales son el acero de alta velocidad y el carburo cementado. Sin embargo, algunas ocasiones especiales como el corte a alta velocidad, el corte en seco, el corte de materiales difíciles de mecanizar y el torneado en lugar de rectificado requieren el uso de materiales superduros, como cerámica, CBN, PCBN, diamante, etc. estos materiales superduros son relativamente altos, y el proceso de corte y los parámetros no son fáciles de dominar, y tienen ciertos requisitos sobre la rigidez de la máquina herramienta, y no hay muchas aplicaciones en el procesamiento convencional.

Herramienta para materiales súper duros

El recubrimiento de la superficie de la herramienta es uno de los métodos importantes para mejorar el rendimiento de la herramienta, que se ha utilizado ampliamente en los últimos años. La vida útil de la herramienta con recubrimiento es diez veces mayor que la de las herramientas sin recubrimiento. Los recubrimientos comunes incluyen nitruro de titanio TIN, nitruro de carburo de titanio TICN y óxido de aluminio. La siguiente figura muestra que la velocidad de corte del acero de alta velocidad y el carburo cementado se ha acortado cien veces, mientras que el uso de herramientas recubiertas ha acortado el tiempo de procesamiento cuatro veces.

Clasificación de herramientas

Las herramientas CNC de uso común se dividen en tres tipos según sus formas:fresas de extremo, cortadores de punta redonda y cortadores de bolas. Cada herramienta tiene su función específica.

Fresa de extremo

Las fresas de extremo de los centros de mecanizado CNC también se denominan cortadores de fondo plano, que están rodeados por filos de corte principales y la parte inferior es un filo de corte menor. El borde exterior y la superficie inferior de la fresa de extremo tienen dientes de fresado para formar el borde de corte, por lo que se puede utilizar para fresar la superficie vertical de la pieza de trabajo. El cambio de forma de la fresa de extremo es muy complicado y es adecuado para todo tipo de procesamiento, como plano de fresado, ranura, superficie de contorno, etc. Se puede decir que es la fresa más utilizada.

Al fresar una pieza de trabajo con forma 2D, dado que el área en contacto con la pieza de trabajo es el borde exterior y la superficie inferior, es posible utilizar valores extremadamente eficientes tanto para el paso de la herramienta como para la profundidad de corte. Sin embargo, al cortar el molde de una pieza de trabajo 3D, el área de contacto con la pieza de trabajo casi siempre está cerca de la punta afilada. Por lo tanto, se debe reducir la distancia entre las herramientas o la profundidad de corte, lo que reduce la eficiencia del procesamiento.

En resumen, las fresas de mango son adecuadas para piezas de trabajo con forma 2D, pero no para piezas de trabajo con forma 3D.

Cuchillo de bolas

La hoja con una hoja inferior en forma de bola es un cuchillo de bola, también llamado cuchillo R. A diferencia de las fresas de mango, los cortadores de bolas son herramientas esenciales para fresar piezas de trabajo en 3D. Dado que la parte inferior del cuchillo de bola no tiene una punta afilada como una fresa, sino una hoja con un ángulo R, la hoja del cuchillo de bola es más estable y no se colapsa fácilmente.

En el mecanizado de moldes, los cortadores de bolas se utilizan principalmente para fresar moldes 3D, especialmente en acabados y limpieza de esquinas. Sin embargo, el área de contacto entre el cortador esférico y la pieza de trabajo es pequeña y la distancia no se puede aumentar, por lo que no es adecuada para fresar áreas relativamente planas.

Cuchillo de punta redonda

La cuchilla de punta redonda del centro de mecanizado CNC también se llama cuchilla R de fondo plano, que se puede usar para desbaste, cuchilla lisa plana y cuchilla lisa de contorno de superficie curva. En comparación con las fresas de extremo y los cortadores esféricos, los cortadores de punta redonda combinan las ventajas de los dos y tienen una mejor eficiencia de trabajo. El espaciado horizontal de la cuchilla de la cuchilla de punta redonda puede ser mayor que el de la cuchilla de bola y tiene las mismas ventajas que la cuchilla de bola durante el acabado. Por lo tanto, el cuchillo de punta redonda es una buena opción para desbaste o acabado.

Si la pieza de trabajo es grande, el cambio de superficie es pequeño, el área empotrada estrecha es pequeña y el área relativamente plana es grande, es mejor usar un cuchillo de punta redonda para procesar y luego usar el método de desbaste secundario para encontrar el área que necesita un procesamiento posterior. Pero frente a algunas áreas empotradas, el cuchillo de punta redonda tiene un área ciega de la hoja y se encontrará el fenómeno del "borde superior".

Problemas comunes y soluciones

En la operación real, siempre habrá varios problemas. Aquí hay algunos problemas comunes y soluciones para todos. Creo que a medida que se resuelvan estos problemas, se mejorará la eficiencia de procesamiento de las máquinas herramienta.

Vibración de herramientas

A medida que se utilizan más y más materiales difíciles de procesar, la vibración se ha convertido en uno de los obstáculos para mejorar la eficiencia del procesamiento. La aparición de vibraciones afecta directamente la precisión del mecanizado y la rugosidad de la superficie, acelera el desgaste de la herramienta, afecta gravemente la vida útil de la herramienta y, en casos graves, el trabajo de corte no puede continuar.

La vibración de la herramienta requiere tres condiciones que existen al mismo tiempo. El sistema de proceso, incluida la herramienta, no es lo suficientemente rígido, lo que da como resultado una frecuencia natural baja. Durante el corte se genera una fuerza de excitación externa suficientemente grande. La frecuencia de la fuerza de excitación externa es la misma que la frecuencia natural del sistema de proceso. resonancia.

La idea de resolver la vibración de la herramienta se divide en tres partes. El primero es reducir al mínimo la fuerza de corte. Para reducir la fuerza de corte, utilice el arco de punta más pequeño posible. Aumente el ángulo de inclinación de la herramienta. Reemplace las cuchillas prensadas con cuchillas rectificadas. Reduzca la profundidad de corte, la velocidad y aumente el avance. Use un ángulo de entrada de 90 grados para el eje alargado. Para fresas con varillas delgadas, las plaquitas redondas son las más propicias para la reducción de vibraciones.

El segundo es maximizar la rigidez estática del sistema de herramientas o el accesorio y la pieza de trabajo.

El tercero es crear otra vibración dentro de la barra de herramientas para interrumpir la frecuencia de vibración de la fuerza de corte excitada externamente, eliminando así la vibración de la herramienta.

Desgaste de la hoja

Durante el proceso de mecanizado, las caras delantera y trasera de la herramienta a menudo se desgastan demasiado rápido. Entre ellos, debe haber diferentes métodos de respuesta según las diferentes condiciones de daño de la cuchilla.

1. El desgaste excesivo de la superficie del flanco conduce a una superficie rugosa y a unas dimensiones de procesamiento deficientes

Las razones de este escenario incluyen una alta velocidad de corte o poca resistencia al desgaste de la cuchilla. Las soluciones incluyen mejorar los métodos para reducir la velocidad de corte, mientras se aumenta gradualmente la cantidad de corte, usar materiales o recubrimientos de hoja más resistentes al desgaste y tratar de usar fresado hacia abajo en lugar de fresado hacia arriba.

2. Desgaste de muesca

Después de esmerilar la ranura de la hoja, puede dañarse y provocar asperezas y astillas en la superficie. Las razones incluyen que la velocidad de alimentación es demasiado pequeña; el material de molienda tiene tendencia a endurecerse por trabajo; la superficie de la pieza presenta escamas de óxido, etc. Ante esta situación, es necesario comprobar frecuentemente con un clavo el desgaste de la ranura de la hoja.

3. Filo de aportación al fresar acero inoxidable y aleaciones resistentes al calor

El cortador pegajoso de fresado también se denomina borde incorporado, lo que hace que la superficie mecanizada sea áspera y tenga rebabas. La caída del borde acumulado hará que la cara inclinada de la hoja se caiga y el borde de la hoja se colapse, y el astillado secundario de las piezas de trabajo de aleación resistente al calor hará que el borde se colapse rápidamente. Las razones de este tipo de situación no son más que un borde de corte romo, un ángulo de ataque negativo, una velocidad de corte baja, un espesor de viruta demasiado fino y una extracción de viruta deficiente.

El método para resolver el tumor acumulado se basa aproximadamente en "seis pasos". El primer paso es aumentar la velocidad de corte para acero inoxidable y aleación de aluminio. El segundo paso es utilizar cuchillas recubiertas físicamente o cuchillas no recubiertas. El tercer paso es aumentar gradualmente la cantidad de corte para lograr el mejor grosor de viruta. El cuarto paso, prepare suficiente refrigerante o aire a alta presión para evitar virutas secundarias. El quinto paso es usar fresado hacia abajo en lugar de fresado hacia arriba. El sexto paso es usar aceite mineral puro para lavar el área de corte a baja velocidad para aleación de titanio resistente al calor y acero inoxidable endurecido por precipitación.

4 . La hoja se rompe o golpea un cuchillo

Hay muchas razones para este tipo de astillado en los bordes. El material de la hoja es demasiado duro, la geometría de la hoja es demasiado débil y la velocidad de corte utilizada es demasiado baja, lo que puede aplastar el borde de corte y dar como resultado un material de la pieza de trabajo irregular o un corte intermitente.

En vista de esta situación, en primer lugar, verifique si la placa está rota y si el tornillo de la hoja está deformado y necesita ser reemplazado; en segundo lugar, se debe eliminar el factor de vibración, y se debe usar el material de la hoja con mejor dureza, y se debe cambiar la hoja con filo fuerte; finalmente, se debe aumentar la velocidad de corte para eliminar el borde. La boca puede quedar aplastada. (Publicación relacionada:Resumen de problemas de desgaste de mecanizado y soluciones)