Con la aplicación generalizada de la tecnología electrónica en el procesamiento industrial, el rendimiento de los equipos de procesamiento ha evolucionado a pasos agigantados. En la industria del procesamiento de metales, la aparición de... Máquinas herramientas CNC El mecanizado CNC no solo ha mejorado la maquinabilidad de productos complejos, sino que también ha mejorado considerablemente la calidad y la eficiencia de procesamiento. Sin embargo, por muy avanzado que sea el rendimiento del equipo, el proceso de corte final se completa con herramientas de corte. Como dice el refrán: "Si quieres hacer un buen trabajo, primero debes afilar tus herramientas". La selección de herramientas juega un papel fundamental en el rendimiento y la eficiencia de los equipos CNC. Por muy avanzado que sea el equipo utilizado, si no se cuenta con el soporte adecuado para las herramientas de corte, no se puede demostrar su rendimiento.
Tipos y características de las herramientas de corte más utilizadas para el mecanizado CNC
Las herramientas de corte para mecanizado CNC deben adaptarse a las características de alta velocidad, alta eficiencia y alto grado de automatización de las máquinas herramienta CNC. Generalmente, incluyen herramientas de uso general, portaherramientas de conexión de uso general y una pequeña cantidad de portaherramientas especiales. El portaherramientas debe conectarse a la herramienta e instalarse en el husillo de la máquina herramienta. Actualmente, se ha estandarizado y serializado.
Clasificación de herramientas de corte CNC
- Según el equipo utilizado, se puede dividir en: herramientas de torno CNC, herramientas de fresadora CNC y herramientas de centro de mecanizado;
- Según los materiales utilizados para fabricar las herramientas, se pueden dividir en herramientas de acero de alta velocidad; herramientas de carburo;
herramientas de diamante, herramientas de nitruro de boro cúbico, herramientas de cerámica, etc.
- Según el proceso de corte se puede dividir en:
Herramientas de torneado, incluidas herramientas de círculo exterior, de agujero interior, de rosca, de ranurado, etc.:
Herramientas de perforación, incluidas brocas, escariadores, machos de roscar, etc.:
Herramientas de mandrilar;
Herramientas de fresado, etc.
Para cumplir con los requisitos de las máquinas herramienta CNC de herramientas duraderas, estables, fáciles de ajustar y reemplazables, las herramientas indexables sujetadas por máquina se han utilizado ampliamente en los últimos años, alcanzando el 30% ~ 40% de todas las herramientas CNC en términos de cantidad, y la cantidad de eliminación de metal representa el 80% ~ 90% del total.
Características de las herramientas CNC
En comparación con las herramientas utilizadas en las máquinas herramienta comunes, las herramientas CNC tienen muchos requisitos diferentes, incluidas principalmente las siguientes características:
- Buena rigidez (especialmente herramientas de desbaste), alta precisión, baja resistencia a la vibración y a la deformación térmica.
- Buena intercambiabilidad, fácil de cambiar herramientas rápidamente.
- Larga vida útil, rendimiento de corte estable y confiable.
- El tamaño de la herramienta es fácil de ajustar para reducir el tiempo de ajuste del cambio de herramienta.
- La herramienta debe ser capaz de romper o rodar las virutas de manera confiable para facilitar su eliminación.
- Serialización y estandarización para facilitar la programación y gestión de herramientas.
Selección de herramientas de mecanizado CNC
Principios básicos de selección de herramientas
Hay muchas cuestiones a tener en cuenta al seleccionar herramientas de corte y existen muchos principios correspondientes, como el principio de eficiencia, el principio de precisión de mecanizado, el principio de estabilidad, el principio de economía, etc.
El principio de eficiencia es inseparable de otros principios, especialmente del principio de economía. El objetivo principal de exigir eficiencia es garantizar la economía de todo el procesamiento. Sin embargo, la eficiencia es particularmente importante, por lo que se analiza por separado.
El principio de eficiencia se basa, ante todo, en garantizar que se cumplan los requisitos de precisión de procesamiento del producto y su estabilidad dentro de un plazo determinado. Sin esta condición básica, la eficiencia es inviable. Al igual que esperamos que nuestros medios de transporte (como los automóviles) nos permitan una mayor velocidad, la seguridad suele ser la prioridad principal.
En segundo lugar, no priorizaremos la eficiencia en todas las circunstancias. Existen ciertas limitaciones en la búsqueda de la eficiencia. La mejora de la eficiencia de procesamiento de una pieza debe adaptarse a la eficiencia de otras piezas, y la mejora de la eficiencia de un proceso debe adaptarse a la eficiencia de otros procesos. Si se ignoran estas limitaciones y se busca la eficiencia ciegamente, será ineficaz. Por ejemplo, en la producción en cadena, lo que debemos resolver es el cuello de botella en toda la línea de producción. Siempre que se mejore la capacidad de producción de este proceso y el ritmo sea consistente con el de otros equipos, se puede mejorar la capacidad de producción de toda la línea de producción, la capacidad de producción de todo el producto y acortar el ciclo de fabricación.
Sin embargo, los requisitos de las máquinas individuales o de los sistemas de fabricación flexibles son diferentes. La mayoría de ellos se encargan de la producción de múltiples variedades y lotes pequeños. Al mismo tiempo, están sujetos a menos restricciones, es decir, están menos relacionados con otros procesos. A menudo, uno o muy pocos dispositivos pueden completar el procesamiento de todo el componente. Gracias a la flexibilidad, la reducción del ciclo de fabricación de un determinado componente o proceso a menudo permite que el equipo se incorpore a la producción de otras piezas o procesos, generando así mayores beneficios.
Además del principio de eficiencia de procesamiento, también debe considerarse la influencia de las herramientas de corte en la precisión del procesamiento, especialmente en aplicaciones como el acabado, donde los requisitos de precisión de procesamiento y calidad de la superficie son relativamente altos.
En condiciones de procesamiento rudo, generalmente priorizamos la eficiencia. En esta etapa, la rápida eliminación de la sobremedida de procesamiento en la pieza bruta y la rápida aproximación al tamaño final de la pieza es el primer factor que consideramos al seleccionar la herramienta y los parámetros de procesamiento. Sin embargo, en condiciones de acabado, la situación es muy diferente. En el acabado, debemos priorizar la precisión, es decir, asegurar la precisión dimensional, la rugosidad y la calidad superficial del procesamiento.
Selección de herramientas de corte específicas
La selección de la herramienta específica debe basarse en la capacidad de procesamiento de la máquina herramienta, el rendimiento del material de la pieza, el procedimiento de procesamiento, la cantidad de corte y otros factores relacionados para seleccionar correctamente la herramienta y el portaherramientas. El principio general de selección de herramientas es: fácil instalación y ajuste, buena rigidez, alta durabilidad y precisión. Para cumplir con los requisitos de procesamiento, se recomienda elegir un portaherramientas más corto para mejorar la rigidez del procesamiento. A continuación, se explican algunos principios básicos para la selección de herramientas específicas según la clasificación del proceso de corte.
Torneado Tools
Las herramientas de torneado se dividen en barras portaherramientas e insertos de carburo según la selección específica. Las herramientas de torneado son las más estandarizadas de todas las herramientas CNC. Entre ellas, los insertos de carburo comunes para herramientas de procesamiento de círculos externos, agujeros internos, caras frontales y perfiles son prácticamente universales. Por lo tanto, es recomendable seleccionar barras portaherramientas de grandes fabricantes con buena calidad, especificaciones y variedades completas, y entrega rápida.
Al mismo tiempo, los accesorios para herramientas de las grandes empresas están garantizados. Es importante tener en cuenta que se necesitan muchos accesorios durante todo el ciclo de vida de la barra de herramientas. Los productos de algunas pequeñas empresas cambian con frecuencia. Si no puede comprar accesorios para herramientas de torneado, simplemente puede desecharlos. Las plaquitas se basan en las características de los productos procesados. Tras realizar comparaciones de corte reales, elija productos con una mejor relación calidad-precio y, cuando aparezcan nuevas hojas de material, podrá utilizarlas sin cambiar la barra de herramientas.
La versatilidad de las herramientas de ranurado es muy baja, y los productos de cada empresa prácticamente no son universales. Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de corte antes de elegir y, posteriormente, tomar una decisión tras comparar.
Trío Tools
La velocidad del husillo y la precisión de procesamiento de los equipos CNC son muy altas, por lo que al taladrar, se recomienda utilizar herramientas de carburo para mejorar la eficiencia de corte. En general, si se pueden utilizar brocas en U, no se recomienda utilizar brocas de aleación integral, ya que esto no solo mejora la eficiencia de procesamiento, sino que también ahorra el proceso de rectificado de la broca y simplifica el cambio de herramienta. Utilice insertos de carburo cuando la máquina herramienta tenga limitaciones.
Intente utilizar machos de roscar recubiertos para el mecanizado de roscas, lo que puede aumentar la velocidad de mecanizado entre un 20 % y un 30 %. La calidad de los machos de roscar nacionales suele ser deficiente, por lo que se pueden seleccionar machos de roscar importados o realizar personalizaciones no estándar en China con materiales de alto rendimiento.
Aburrido Tools
Las herramientas de mandrilado se dividen en herramientas de mandrilado basto y herramientas de mandrilado fino.
Durante el mandrinado en desbaste, si el lote de producto es grande y la estructura del agujero es compleja, como agujeros escalonados, se pueden utilizar herramientas de mandrinado no estándar. El fabricante puede diseñar una herramienta con múltiples filos de corte según la estructura del agujero procesado, de modo que el desbaste de agujeros complejos se pueda completar en una sola operación.
Las herramientas de mandrinado de precisión son las más complejas y precisas de todas las herramientas CNC, y por supuesto, también las más valiosas. En su selección, se deben tener en cuenta tres aspectos: primero, el ajuste del tamaño de la herramienta de mandrinado debe ser preciso y, una vez ajustado, el tamaño debe reflejarse con precisión en el agujero procesado; de lo contrario, es imposible procesar agujeros de precisión. segundo, la precisión de la herramienta de mandrinado debe mantenerse durante mucho tiempo. tercero, las especificaciones de la herramienta de mandrinado deben ser completas. Por ejemplo, una herramienta de mandrinado de agujeros pequeños debe estar equipada con barras de mandrinado de diferentes tamaños y profundidades de mandrinado.
Fresado Cproferir
Carburo molinos de extremo Son las herramientas más caras de procesamiento. Al mismo tiempo, también son las que ofrecen la mayor tasa de arranque de viruta. Procure elegir herramientas de diámetro pequeño y dientes densos para lograr la máxima eficiencia de producción. Asimismo, las plaquitas de aleación utilizadas deben tener múltiples filos de corte para minimizar los costos de procesamiento. Antes de su uso en grandes cantidades, es necesario realizar múltiples comparaciones de procesamiento y experimentos de campo, y seleccionar la fresa más rentable según los resultados.
Hancianos
En los centros de mecanizado, se instalan diversas herramientas en almacenes de herramientas, y la selección y el cambio de herramientas se pueden realizar en cualquier momento según las especificaciones del programa. Por lo tanto, es fundamental utilizar portaherramientas estándar para que las herramientas estándar utilizadas en procesos de taladrado, mandrinado, expansión, fresado y otros puedan instalarse con rapidez y precisión en el husillo o almacén de la máquina herramienta. Los programadores deben comprender las dimensiones estructurales, los métodos de ajuste y el rango de ajuste de los portaherramientas utilizados en las máquinas herramienta para determinar las dimensiones radiales y axiales de la herramienta durante la programación.
En la actualidad, la mayoría de los portaherramientas de los centros de mecanizado nacionales e importados que utilizamos adoptan el estándar japonés MAS403BT, pero algunos equipos importados también adoptan el estándar ANSIB5.50CAT. Los tamaños de vástago cónico son 30, 35, 40, 45, 50 y 60. Los vástagos nacionales más utilizados son los BT40 y BT50. Las muestras de producción de varios fabricantes incluyen casi todas las formas de portaherramientas, pero la mayoría de los fabricantes solo tienen vástagos BT40 y BT50 en stock. Por lo tanto, es muy importante determinar la forma del portaherramientas al solicitar máquinas herramienta. Intente utilizar portaherramientas universales, y dentro de una empresa, todas las máquinas herramienta deben utilizar un portaherramientas estándar. De esta manera, es relativamente sencillo equipar el portaherramientas de la máquina herramienta, tomar prestadas herramientas entre máquinas herramienta y utilizar herramientas de respaldo.
En el procesamiento de máquinas herramienta CNC económicas, dado que el afilado, la medición y el reemplazo de herramientas se realizan principalmente de forma manual, lo cual requiere mucho tiempo, el orden de disposición de las herramientas debe ser razonable. Generalmente, se deben seguir los siguientes principios:
- Minimizar el número de herramientas.
- Una vez sujetada una herramienta, ésta debe completar todos los pasos de procesamiento que puede realizar.
- Las herramientas para mecanizado grueso y fino deben utilizarse por separado, incluso si son herramientas del mismo tamaño.
- Primero fresar y luego taladrar.
La durabilidad y precisión de la herramienta están estrechamente relacionadas con su precio. Cabe destacar que, en la mayoría de los casos, si bien la selección de buenas herramientas incrementa su costo, la mejora en la calidad y eficiencia del procesamiento que esto conlleva puede reducir considerablemente el costo total. El desarrollo de herramientas evoluciona constantemente. Cada año aparecen nuevas herramientas y nuevos métodos de procesamiento. Debemos probarlos con valentía. El avance tecnológico mejorará considerablemente la eficiencia del procesamiento.
Mejora de la eficiencia del mecanizado
En el proceso de mecanizado, la selección razonable de la cantidad de corte es un factor importante para mejorar la eficiencia. El principio de la selección razonable de la cantidad de corte es el siguiente: en el mecanizado de desbaste, el enfoque principal suele ser la mejora de la productividad, pero también deben considerarse la economía y los costos de mecanizado. En el semiacabado y el acabado, la eficiencia de corte, la economía y los costos de mecanizado deben considerarse con el fin de garantizar la calidad del mecanizado. El valor del condado debe determinarse según el manual de la máquina herramienta y el manual de la cantidad de corte, y combinarse con la experiencia. Se deben considerar específicamente los siguientes factores.
Profundidad de corte ap. Cuando la rigidez de la máquina herramienta, la pieza y la herramienta lo permiten, ap es igual a la tolerancia de mecanizado, lo cual es una medida eficaz para mejorar la productividad. Para garantizar la precisión del mecanizado y la rugosidad superficial de las piezas, generalmente se debe dejar cierta tolerancia para el acabado. La tolerancia de acabado de las máquinas herramienta CNC puede ser ligeramente menor que la de las máquinas herramienta convencionales.
Ancho de corte L. Generalmente, L es proporcional al diámetro de la herramienta d e inversamente proporcional a la profundidad de corte. En el proceso de mecanizado de máquinas herramienta CNC económicas, el rango general de L es L = (0.6~0.9) d.
Velocidad de corte V. Aumentar la velocidad de corte también es una medida eficaz para mejorar la productividad, pero la relación entre la velocidad de corte y la durabilidad de la herramienta es relativamente estrecha. A medida que aumenta la velocidad de corte, la durabilidad de la herramienta disminuye drásticamente, por lo que la elección de la velocidad de corte depende principalmente de esta. Además, la velocidad de corte también está estrechamente relacionada con el material de procesamiento. Por ejemplo, al utilizar un molino de punta Para fresar aleación 30Cr Ni₂MO VA, la velocidad de corte es de aproximadamente 2 m/min. Al utilizar la misma fresa para fresar aleación de aluminio, la velocidad de corte puede superar los 8 m/min.
Las velocidades de corte de las herramientas de los distintos fabricantes varían considerablemente. Se recomienda seleccionar herramientas con velocidades de corte altas para maximizar el rendimiento de los equipos CNC y mejorar la eficiencia del procesamiento. Por ejemplo, para el taladrado, existen dos brocas en U. Su avance es el mismo, pero una utiliza una velocidad de 1000 rpm y la otra, de 3000 rpm. Obviamente, la relación de eficiencia de taladrado es de 1:3, lo cual es muy diferente. Los experimentos demuestran que aumentar la velocidad de corte en un 20 % reduce el coste total por pieza en un 15 %; si se reduce la velocidad de corte y se aumenta la vida útil de la herramienta en un 50 %, el coste total por pieza solo se reduce en un 1 %.
Velocidad del husillo n (rpm). La velocidad del husillo generalmente se selecciona en función de la velocidad de corte v. El panel de control de la máquina herramienta CNC suele estar equipado con un interruptor de ajuste de velocidad del husillo (multiplicador), que permite ajustar la velocidad del husillo en múltiplos enteros durante el procesamiento.
Velocidad de avance Vf. Esta velocidad debe seleccionarse en función de la precisión de procesamiento y los requisitos de rugosidad superficial de la pieza, así como de la herramienta y el material de la pieza. Aumentar Vf también puede mejorar la eficiencia de producción. Cuando la rugosidad superficial es baja, Vf debe ser mayor. Durante el procesamiento, Vf puede ajustarse manualmente mediante el mecanismo de ajuste del panel de control de la máquina, pero la velocidad máxima de avance está limitada por la rigidez del equipo y el rendimiento del sistema de avance.
La selección de herramientas de fresado CNC es el resultado de una consideración exhaustiva de diversos factores influyentes. Siguiendo los principios básicos, seleccione la herramienta adecuada según la situación específica. Al mismo tiempo, considerando las condiciones reales de las herramientas y equipos seleccionados, seleccione razonablemente los parámetros de procesamiento para maximizar la eficiencia y reducir el costo total. Asimismo, cualquier opción que se considere la mejor en un momento dado no siempre es invariable y debe ajustarse oportunamente según los problemas encontrados en el procesamiento y el desarrollo de nuevos métodos y herramientas.
