Factores clave para el fresado exitoso de acero templado

En el pasado, al realizar el fresado en desbaste de acero endurecido, solo se podía utilizar una velocidad de corte y un avance muy bajos, así como una gran profundidad de corte y una gran distancia entre herramientas. Este método de procesamiento es lento y requiere mucho tiempo, y es posible formar marcas de herramienta escalonadas profundas en la pieza de trabajo. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo múltiples fresados ​​semiacabados y acabados posteriores. Otra alternativa es realizar un fresado de desbaste en piezas de trabajo con baja dureza, luego aplicarles un tratamiento térmico y luego volver a sujetar las piezas de trabajo endurecidas en la fresadora para completar el fresado semifino y el fresado fino mediante sujeción múltiple. Otro método es el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) para acero endurecido, pero este proceso también requiere mucho tiempo y es costoso.

Ahora, la tecnología de fresado duro de alta velocidad con poca profundidad de corte y gran avance está reemplazando cada vez más estos procesos tradicionales laboriosos y que consumen mucho tiempo. El taller de mecanizado puede perforar primero orificios y líneas de flotación en el troquel en blanco, luego realizar un tratamiento térmico y luego adoptar la estrategia de fresado de alta velocidad para completar el fresado de desbaste y el fresado fino mediante sujeción única. El fresado duro tiene una alta tasa de remoción de metal. Debido a que la pieza de trabajo de forma casi neta se puede obtener después del fresado de desbaste, la carga de trabajo del fresado semifino y el fresado fino se puede reducir considerablemente. El acabado de la superficie mecanizada del fresado duro puede alcanzar 10-12 rms. Este proceso puede mejorar significativamente la eficiencia de producción y reducir el costo de la sujeción múltiple y el procesamiento repetido de piezas de trabajo.

Sin embargo, para aplicar con éxito la tecnología de fresado duro de alta velocidad, es necesario comprender y considerar completamente los factores clave que afectan el proceso.

Dureza y maquinabilidad de los materiales de la pieza de trabajo

El rango de dureza medido para un acero endurecido típico suele ser hrc48-65. Sin embargo, al considerar la maquinabilidad del mecanizado real, la dureza Rockwell no representa todo. Por ejemplo, la dureza del acero para troqueles D2 es aproximadamente hrc60-62, pero su alto contenido de cromo (11 %-13 %) aumenta la tenacidad del material, por lo que su maquinabilidad se acerca más al material de la pieza de trabajo con una dureza de hrc62-65. Para aceros para troqueles D2 y aceros aleados de varios componentes similares, se deben utilizar los parámetros de corte proporcionados por el proveedor de la herramienta y generalmente aplicables a materiales de mayor dureza.

Mantenga una carga de virutas constante

En el fresado (especialmente en el fresado a alta velocidad de acero endurecido), la clave para prolongar la vida útil de la herramienta y mejorar la calidad de la pieza es mantener la consistencia de la carga de virutas soportada por el filo de la fresa. Carga de virutas =velocidad de avance ÷ velocidad del husillo × número de cuchillas. Si la carga de viruta cambia demasiado o de manera inadecuada (demasiado grande o demasiado pequeña), la fresa se desgastará, romperá o dañará demasiado rápido.

Es particularmente difícil mantener una carga de viruta constante cuando se fresa el perfil tridimensional común en la producción de troqueles. Los métodos de programación convencionales generalmente adoptan una alta velocidad de corte lineal y una gran trayectoria de herramienta de avance, pero al fresar perfiles complejos, la carga soportada por la herramienta cambia constantemente y es posible que la máquina herramienta no pueda mantener la carga de viruta requerida. Por ejemplo, cuando la fresa alcanza el ángulo de 90 °, su ángulo de corte se duplicará y la fuerza de corte también aumentará. Si no se reduce la velocidad de avance, la fresa se desgastará o dañará rápidamente. Para fresar el perfil cambiante de la matriz, el técnico de mecanizado puede reducir manualmente la velocidad de avance a través del controlador de sobrecarga de alimentación, o el programa de mecanizado de leva y el sistema de control de la máquina herramienta pueden reducir conjuntamente la velocidad de avance a un nivel razonable.

Al cargar el programa de mecanizado de leva y la herramienta en la máquina herramienta y configurar la altura de la dirección Z de la fresa a unos 25,4 mm por encima de la pieza de trabajo, el técnico de mecanizado puede determinar si se puede alcanzar la velocidad de avance especificada. La velocidad de alimentación real se puede conocer a través de una ejecución de prueba. Los principios básicos de la física hacen que sea imposible mantener la velocidad de avance y la carga de viruta requeridas en todo momento. Una regla general útil es que si el tiempo de mantenimiento de la velocidad de alimentación programada es inferior al 80 % del tiempo de procesamiento total, la velocidad del husillo debe reducirse en consecuencia para garantizar que la carga de virutas sea constante.

Reducir el agotamiento de la herramienta

En el fresado, otro factor importante pero que a menudo se pasa por alto es el descentramiento de la herramienta. En términos generales, si el descentramiento es superior a 0,01 mm (1/7 del diámetro de un cabello humano), la vida útil de la herramienta puede reducirse a la mitad. Es muy importante reducir el descentramiento de la herramienta tanto como sea posible cuando se utilizan fresas con especificaciones muy pequeñas. Para algunas fresas de diámetro pequeño, un descentramiento de 0,01 mm duplicará la carga de viruta que actúa sobre un solo diente, lo que provocará un desgaste acelerado del filo de la fresa. Aunque algunos talleres de procesamiento utilizan máquinas herramienta costosas y herramientas de alta calidad, utilizan portaherramientas de bajo costo con baja precisión, lo cual es una razón importante para muchos problemas de procesamiento. Los mandriles de herramientas de alta precisión (incluidos los mandriles de ajuste en caliente, los mandriles hidráulicos, etc.) básicamente pueden eliminar el impacto negativo del descentramiento de la herramienta.

Adoptar software de programación avanzado

El software de programación de mecanizado es fundamental para mantener una carga de viruta constante. En comparación con el sistema de programación de nivel inferior, el sistema de levas de gama alta puede utilizar más puntos de datos para definir la trayectoria de la herramienta. Este tipo de programa de leva también puede controlar el corte y el corte de la herramienta, de modo que la fuerza de corte que actúa sobre la cuchilla se mantenga en un nivel razonable. Aunque el software CAM de gama alta suele ser más caro, sus beneficios generalmente pueden superar el costo de compra inicial más alto.

La función del sistema de control de la máquina herramienta también juega un papel importante en el fresado eficiente. Para implementar de manera efectiva la estrategia de fresado de alta velocidad, la máquina herramienta debe tener un gran poder de cómputo para predecir de antemano y manejar sin problemas los cambios rápidos de los parámetros de mecanizado especificados por el programa de leva. En el fresado de alta velocidad, para rastrear y ejecutar comandos complejos de movimiento de la máquina, se requiere que el sistema de control y servo de la máquina herramienta procese una gran cantidad de bloques de código a alta velocidad, pero es posible que el controlador y el servidor antiguos no cumplan con este requisito. requisito.

Gestionar la vida útil de la herramienta

Para la vida útil de la herramienta de fresado de alta velocidad, siempre que se consideren cuidadosamente la carga de virutas, el descentramiento de la herramienta y otros problemas (como la rigidez de la máquina herramienta), se pueden producir resultados inesperados. Al fresar acero endurecido, la aplicación correcta de la fresa puede prolongar la vida útil de la herramienta. Por supuesto, la definición de la vida útil de la herramienta también es uno de los factores a considerar. Los requisitos del cliente para el acabado de la superficie del troquel pueden limitar el tiempo de servicio de la fresa antes de reemplazar la herramienta.

La alta temperatura de corte tendrá un impacto adverso en la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, en el fresado de alta velocidad, el uso de una profundidad de corte pequeña puede aumentar el tiempo que tarda la fresa en salir del corte, de modo que el filo pueda enfriarse, lo que prolonga la vida útil de la herramienta. Al fresar materiales de piezas de trabajo con una dureza superior a HRC 48, para evitar un choque térmico en la herramienta, generalmente se puede usar enfriamiento por chorro de aire o neblina de aceite/aire para reemplazar el refrigerante. Aunque en algunos casos, el flujo de refrigerante puede lavar las virutas y evitar el corte secundario, el enfriamiento por chorro es sin duda una mejor opción porque elimina la necesidad de que la herramienta soporte cambios de temperatura rápidos y severos.

Seleccione las herramientas de corte adecuadas

Al igual que la tendencia de desarrollo de toda la industria, los productos de moldes tienen requisitos cada vez más altos de precisión dimensional, y estos requisitos se reflejan en las herramientas de corte utilizadas para procesar moldes y sus piezas. Hace algunos años, la tolerancia de dimensión radial típica de una fresa de extremo esférico era de 10 μm. Ahora está cerca de 5 μ M. Es difícil lograr una alta precisión de ajuste para piezas mecanizadas con una fresa de bola con baja precisión de formado. En la industria de fabricación de moldes con estrictos requisitos de precisión (por ejemplo, el error de desajuste del molde de extrusión de silicona líquida se reduce a 2 μm) es muy importante evitar errores causados ​​por herramientas.

Debido a que el fresado de materiales endurecidos producirá una gran cantidad de calor de corte, muchas fresas de mango de carburo utilizadas para el fresado duro utilizan un revestimiento de barrera térmica (como el revestimiento AlTiN). Para mejorar la resistencia al calor y la fuerza, estas fresas generalmente adoptan una matriz de carburo cementado microcristalino de alta dureza (contenido de cobalto 8%), y el borde de corte adopta un ángulo de inclinación negativo para evitar el colapso del borde. En el fresado fino, se pueden utilizar cortadores de nitruro de boro cúbico (CBN), y las fresas de hoja son muy adecuadas para el fresado de desbaste.

El cortador de microfresado puede procesar microcaracterísticas que antes solo podían ser realizadas por EDM. En la actualidad, se encuentran disponibles fresas con diámetros tan pequeños como 0,1 mm, e incluso una fresa tan pequeña se puede aplicar eficazmente al fresado de alta velocidad siempre que se adopte una longitud de ranura más corta.

Equilibrar integralmente varios factores

Con el fin de maximizar la eficiencia de producción y la calidad de mecanizado del acero endurecido de fresado, debemos aplicar de manera integral herramientas de precisión, software CAM avanzado, máquinas herramienta de alto rendimiento, portaherramientas de alta precisión y tomar otras medidas (como reemplazar el refrigerante). Los proveedores de herramientas, máquinas herramienta y materiales para piezas de trabajo suelen estar dispuestos a aportar su propia experiencia y habilidades para ayudar al taller de procesamiento a lograr un equilibrio real del proceso y lograr sus objetivos de productividad.