Sabemos que la cerámica herramientas de corte Son muy adecuadas para mecanizar acero endurecido, aleaciones resistentes al calor o aleaciones de alta temperatura, pero los operadores a menudo siguen por error los métodos de procesamiento del carburo cementado. Deben desatar este "complejo de carburo" y considerar los requisitos especiales del procesamiento de herramientas de cerámica. Elija la forma de inserto adecuada y la rigidez de la máquina herramienta, la barra de herramientas y el accesorio de acuerdo con el material de procesamiento.
Complejo de herramientas de carburo: uso indebido de herramientas de cerámica
Las altas temperaturas son el principal enemigo del mecanizado de carburo. Por lo tanto, la mayoría de los operadores reducirán la velocidad de corte y aumentarán la velocidad de avance, y cuando la situación es mala, reducirán aún más la velocidad del husillo. Sin embargo, este método de mecanizado que es el más adecuado para el carburo es precisamente el mayor tabú en el mecanizado de herramientas cerámicas, porque la mayoría de los problemas que se encuentran en el mecanizado de herramientas cerámicas son causados por una velocidad de corte insuficiente y una velocidad de avance excesiva.
Las altas temperaturas tienen un efecto diferente en las herramientas de fresado de cerámica que en las de carburo. Durante el proceso de corte, el material que se está cortando se aleja del área de corte en la cara de ataque de la herramienta y el calor de corte también se acumula en esta área. A medida que aumenta la velocidad de corte, el calor generado en el área de corte no puede ser eliminado por las virutas de desecho en poco tiempo, lo que formará una temperatura alta y producirá un efecto de ablandamiento.
Características de corte de las herramientas cerámicas
El punto de fusión del carburo cementado es de aproximadamente 1199 ℃, y las altas temperaturas pueden causar fácilmente deformaciones y daños en la matriz de los insertos de carburo cementado. Por lo tanto, reducir la velocidad de corte a menudo puede garantizar la vida útil razonable de los insertos de carburo cementado. El punto de fusión de los materiales cerámicos es tan alto como 1999 ℃, por lo que la alta temperatura generada durante el mecanizado de alta velocidad es beneficiosa para los insertos cerámicos.
La velocidad de corte más adecuada para los insertos cerámicos es mucho mayor que la de los insertos de carburo cementado. El efecto de alta temperatura generado durante el corte a alta velocidad ablandará el material procesado, reduciendo así en gran medida la resistencia durante el corte. Por lo tanto, en las mismas condiciones, la elección de insertos cerámicos, que son más frágiles que los insertos de carburo cementado, puede lograr fácilmente el mismo efecto de corte que los insertos de carburo cementado. A veces, el uso de herramientas cerámicas puede aumentar la velocidad de eliminación de material de cientos de pies por minuto a miles de pies por minuto.
La combinación correcta de velocidad de corte y velocidad de avance creará un entorno ideal para los insertos cerámicos en el área de corte. Sin embargo, reducir la velocidad del husillo hará que la herramienta genere chispas, lo que provocará la falla de la cuchilla y la herramienta.
El material, recubierto o no, de los insertos cerámicos se basa en una matriz de nitruro de silicio u óxido de aluminio. Las herramientas cerámicas a base de nitruro de silicio generalmente tienen buena tenacidad y son más adecuadas para el torneado en desbaste y el fresado de fundición forjable, fundición dúctil y otras aleaciones de fundición y alta dureza difíciles de procesar. Además de ser muy adecuadas para el mecanizado de fundición, las herramientas cerámicas a base de nitruro de silicio también son adecuadas para el mecanizado de materiales de acero con una dureza inferior a HRC65. Se pueden utilizar en rodillos de torneado y mecanizado de aleaciones de alta temperatura donde no se pueden utilizar cerámicas reforzadas con filamentos porque la velocidad es demasiado baja. Al tornear y fresar fundición, una velocidad lineal de superficie de 1524 m/min puede lograr la vida útil de la herramienta más económica.
Clasificación y aplicación de materiales cerámicos para herramientas
Las cerámicas a base de alúmina tienen una buena resistencia al desgaste y una dureza moderada, y son los materiales cerámicos para herramientas más económicos. Sin embargo, deben evitarse para el procesamiento intermitente, por colisión o de materiales de alta dureza. Las cerámicas a base de alúmina se utilizan principalmente para el semiacabado y el acabado de fundición gris. La alta resistencia a la compresión de este material lo hace muy adecuado para el mandrilado de fundición. Sin embargo, las cerámicas a base de alúmina tienen una resistencia deficiente al choque térmico y, por lo tanto, no son adecuadas para el uso de refrigerantes durante el procesamiento.
Las nuevas cerámicas basadas en alúmina que contienen monocristales o filamentos de carburo de silicio (SiC) tienen puntos de fusión elevados, alta resistencia y buena estabilidad química, resistencia al desgaste y resistencia al choque térmico. Los filamentos aumentan la resistencia a la fractura de los materiales cerámicos.
Los insertos cerámicos reforzados con filamentos rara vez se rompen o se rompen de forma tan catastrófica como los insertos de carburo tradicionales. Por lo general, los insertos cerámicos reforzados con filamentos se desgastan gradualmente de forma predecible.
Las cerámicas reforzadas con bigotes son más resistentes que otros materiales cerámicos y son muy adecuadas para el mecanizado de aleaciones de alta temperatura y materiales similares, como acero endurecido, fundición de alta dureza, pulverización de plasma y procesamiento de superficies de soldadura. Por ejemplo, cuando se utilizan cerámicas reforzadas con bigotes para mecanizar aleaciones con alto contenido de níquel, la temperatura de la interfaz puede alcanzar los 982 °C y la tasa de eliminación de material puede alcanzar más de 10 veces la de las herramientas de carburo. La alta resistencia de las cerámicas reforzadas con bigotes las hace muy adecuadas para el torneado intermitente, el fresado y el procesamiento de matrices/moldes.
Debido a su buena resistencia al choque térmico, las herramientas de cerámica reforzadas con bigotes se pueden utilizar para corte en seco, corte húmedo o enfriamiento intermitente sin preocuparse por astillas o grietas térmicas.
Las cerámicas reforzadas con filamentos recubiertos son muy adecuadas para operaciones de semiacabado y acabado continuo y operaciones similares de intensidad ligera y media que requieren una larga vida útil de la herramienta. La vida útil de las herramientas de cerámica recubierta es tres veces mayor que la de las herramientas de cerámica sin recubrimiento, pero no son adecuadas para el procesamiento en condiciones duras, como el fresado y el corte intermitente.
No se recomiendan las herramientas de cerámica para mecanizar metales de titanio. El titanio tiene un punto de ignición muy bajo y el procesamiento con herramientas de cerámica generará inevitablemente altas temperaturas, que pueden provocar fácilmente incendios.
Requisitos de sujeción y rigidez para herramientas cerámicas
La rigidez de la barra de herramientas es tan importante como la rigidez de la máquina herramienta. En un entorno de gran volumen, los insertos cerámicos deben sujetarse en barras de herramientas especiales que eviten que los insertos realicen pequeños movimientos. La rigidez de la barra de herramientas es particularmente importante en el torneado con voladizos largos. Los voladizos grandes hacen que sea más fácil que la barra de herramientas produzca pequeñas deflexiones durante el corte a alta velocidad, y las deflexiones provocarán vibraciones que dañarán la herramienta cerámica. Por lo tanto, la longitud del voladizo de las barras de herramientas para insertos cerámicos debe ser lo más corta posible, porque la fuerza generada por la deflexión de la barra de herramientas aumenta cúbicamente con la longitud del voladizo. Es decir, si otras condiciones permanecen sin cambios, el voladizo de la barra de herramientas aumenta en 1 vez y la deflexión de la barra de herramientas aumenta a 8 veces la anterior.
Las barras de herramientas de mandrilado suelen tener una relación de aspecto mayor que las barras de herramientas de torneado exterior, por lo que es razonable utilizar barras de mandrilado de metal pesado y carburo. En general, las aleaciones a base de níquel se pueden procesar utilizando herramientas de mandrilado de acero con una relación de aspecto de 3 veces, herramientas de mandrilado de metal pesado con una relación de aspecto de 5 veces (como barras de herramientas antivibración de metal pesado) y herramientas de mandrilado de carburo con una relación de aspecto de 7 veces.
