En el proceso de procesamiento de acero endurecido, es muy importante elegir la herramienta de corte adecuada. Con su capacidad de corte superior y su fuerte resistencia al desgaste, el molino de extremo Puede proporcionar un efecto de corte estable al procesar acero endurecido con mayor dureza. Para garantizar la precisión del procesamiento y prolongar la vida útil de la herramienta, se recomienda utilizar fresas de mango recubiertas. El recubrimiento de este tipo de herramienta puede reducir eficazmente la fricción y la acumulación de calor, al tiempo que mejora la resistencia al desgaste de la herramienta. En el proceso de corte, los parámetros de corte razonables, el uso de fluido de corte y el mantenimiento regular de la herramienta son factores importantes para garantizar la calidad del procesamiento y mejorar la eficiencia de la producción.
¿Qué es el acero endurecido?
Al procesar acero templado es fundamental elegir la herramienta de corte adecuada. Con su capacidad de corte superior y su fuerte resistencia al desgaste, el molino de extremo puede proporcionar resultados de corte estables al procesar acero endurecido con mayor dureza. Para garantizar la precisión del procesamiento y prolongar la vida útil de la herramienta, se recomienda utilizar fresas revestidas. El recubrimiento de esta herramienta puede reducir eficazmente la fricción y la acumulación de calor, al tiempo que mejora la resistencia al desgaste de la herramienta. En el proceso de corte, los parámetros de corte razonables, el uso de fluidos de corte y el mantenimiento regular de las herramientas son factores importantes para garantizar la calidad del procesamiento y mejorar la eficiencia de la producción.
- Alta dureza, alta resistencia y casi nula plasticidad son las principales características de corte del acero endurecido. Cuando la dureza del acero endurecido alcanza HRC50~60, su resistencia puede alcanzar ob=2100~2600MR3. Según las normas de clasificación de maquinabilidad del material procesado, la dureza y resistencia del acero endurecido son 9a, que es el material más difícil de cortar.
- Alta fuerza de corte y alta temperatura de corte: para cortar virutas de piezas de trabajo de alta dureza y alta resistencia, la fuerza de corte unitaria puede alcanzar 4500MR. Para mejorar las condiciones de corte y aumentar el área de disipación de calor, la herramienta debe seleccionar un ángulo de deflexión principal y un ángulo de deflexión secundario más pequeños. Esto provocará vibraciones, lo que requerirá una mayor rigidez del sistema de proceso.
- No es fácil producir un borde reforzado; El acero endurecido tiene alta dureza y gran fragilidad, y no es fácil producir un filo acumulado durante el corte. La superficie mecanizada puede obtener una rugosidad superficial menor.
- La hoja es fácil de romper y desgastar: debido a la alta fragilidad del acero endurecido, el contacto entre la viruta y la hoja es corto durante el corte, y la fuerza de corte y el calor de corte se concentran cerca del borde de la herramienta, lo que es fácil de causar. que la hoja se rompa y se desgaste.
- Baja conductividad térmica: la conductividad térmica del acero endurecido general es de 7,12 W (m”K), que es aproximadamente 1/7 del acero 45. El grado de maquinabilidad del material es 9a, que es un material muy difícil de cortar. Debido al bajo coeficiente térmico del acero endurecido, es difícil que las virutas disipen el calor de corte y la temperatura de corte es muy alta, lo que acelera el desgaste de la herramienta.
Cómo elegir materiales de herramientas para cortar acero endurecido
La selección razonable de materiales de herramientas es una condición importante para cortar acero endurecido. De acuerdo con las características de corte del acero endurecido, los materiales de las herramientas no solo deben tener alta dureza, resistencia al desgaste y resistencia al calor, sino también cierta resistencia y conductividad térmica.
Carburo cementado: para mejorar el rendimiento del carburo cementado, al seleccionar el carburo cementado, se debe preferir el carburo cementado con partículas ultrafinas de TaC o NbC agregadas en cantidades adecuadas. Porque en el carburo cementado WC-Co, después de agregar TaC, su resistencia original a altas temperaturas a 800 ℃ se puede aumentar en 150 ~ 300 MPa, y HV40 ~ 100 puede aumentar la dureza a temperatura ambiente. Después de agregar NbC, la resistencia a altas temperaturas aumenta en 150 ~ 300 MPa y la dureza a temperatura ambiente aumenta en HV70 ~ 150. Además, TaC y NbC pueden refinar los granos y mejorar la capacidad del carburo cementado para resistir el desgaste por inyección en forma de media luna. El TaC también puede reducir el coeficiente de fricción, reducir la temperatura de corte, mejorar la capacidad del carburo cementado para resistir el agrietamiento térmico y la deformación termoplástica, y también refinar los granos de WC a 0,5 ~ 1 μm, aumentar su dureza en HRA1,5 ~ 2 y aumentar su resistencia a la flexión en 600 ~ 800 MPa. Su dureza a altas temperaturas es mayor que la del carburo cementado general.
Cerámicas compuestas prensadas en caliente y cerámicas de nitruro de silicio prensadas en caliente: agregar elementos metálicos como TiC al AI203 y usar tecnología de prensado en caliente mejora la densidad de las cerámicas y el rendimiento de las cerámicas a base de alúmina, de modo que su dureza aumenta a HRA95.5 , la resistencia a la flexión puede alcanzar 800 ~ 1200 MPa y la resistencia al calor puede alcanzar 1200 ℃ ~ 1300 ℃, lo que puede reducir el desgaste por unión y difusión durante el uso. Las cerámicas a base de nitruro de silicio se fabrican añadiendo elementos metálicos como TiC a Si3N4, con una dureza de HRA93~94 y una resistencia a la flexión de 700~1100MPa. Estas dos cerámicas son adecuadas para tornear, fresar, taladrar y cepillar acero endurecido.
Herramienta de lámina compuesta de nitruro de boro cúbico (PCRN): su dureza es HV8000~9000, la resistencia a la flexión del compuesto es 900~1300MPa, la conductividad térmica es relativamente alta y la resistencia al calor es 1400℃~1500℃, que es la más alta entre los materiales de herramientas. Es muy adecuado para semiacabado y acabado de acero endurecido.
Cómo elegir los parámetros geométricos de las herramientas de corte para acero endurecido
Al cortar acero endurecido, los buenos materiales de las herramientas de corte por sí solos, sin parámetros geométricos razonables de las herramientas de corte, no pueden lograr resultados satisfactorios. Por lo tanto, es necesario seleccionar razonablemente los parámetros geométricos de la herramienta de acuerdo con los materiales específicos de la herramienta, los materiales de la pieza de trabajo y las condiciones de corte para ejercer de manera efectiva el rendimiento de corte de los materiales de la herramienta.
Ángulo de ataque: El tamaño del ángulo de ataque tiene una gran influencia en el corte de acero endurecido. Debido a la alta dureza y resistencia del acero endurecido, la fuerza de corte es grande y se concentra cerca del borde de la herramienta. Para evitar astillas y cortes, el ángulo de ataque debe seleccionarse como cero y valores negativos, generalmente γ0=-10°～0°. Cuando el material de la pieza de trabajo es duro y se requiere un corte intermitente, se debe seleccionar un ángulo de ataque negativo mayor, γ0=-10°～-30°. Si se utiliza una plaquita indexable con ángulo de inclinación positivo, se debe rectificar un chaflán negativo más grande con un ancho de bγ=0,5～1 mm y γ01=-5°～-15° para mejorar la resistencia de la hoja.
Ángulo posterior: el ángulo posterior de la herramienta para cortar acero endurecido debe ser mayor que el de la herramienta general para reducir la fricción de la cara posterior de la herramienta. Generalmente, α0=8°～10° es mejor.
Ángulo de ataque principal y ángulo de ataque secundario: para mejorar la resistencia de la punta de la herramienta y mejorar las condiciones de disipación de calor, el ángulo de ataque principal κr=30°~60° y el ángulo de ataque secundario κ'r=6°~15 °.
Ángulo de inclinación de la hoja: cuando el ángulo de inclinación de la hoja es negativo, se puede aumentar la fuerza de la punta de la herramienta. Sin embargo, cuando el valor negativo es demasiado grande, la fuerza fp aumentará, provocando vibraciones cuando la rigidez del sistema de proceso es deficiente. Por lo tanto, en circunstancias normales, λs=-5°～0°; para corte intermitente, λs=-10°～-20°; para fresas de raspado de superficies de dientes duros, el ángulo de inclinación de la hoja λs=-30°.
Radio del arco de la punta de la hoja: su tamaño afecta la resistencia de la punta de la herramienta y la rugosidad de la superficie procesada. Debido a la influencia de la rigidez del sistema de proceso, el radio del arco de la punta de la cuchilla γε=0,5～2 mm es apropiado.
Las herramientas de corte de acero endurecido deben afilarse y pulirse cuidadosamente sobre la base de una selección razonable de parámetros geométricos para mejorar la calidad del afilado de cada superficie de la herramienta y mejorar la durabilidad de la herramienta.
Cómo elegir la cantidad de corte al cortar acero endurecido
La cantidad de corte de acero endurecido se selecciona principalmente de acuerdo con las propiedades físicas y mecánicas del material de la herramienta de corte, el material de la pieza de trabajo, la forma de la pieza de trabajo, la rigidez del sistema de proceso y la tolerancia de procesamiento. Al seleccionar los tres elementos de la cantidad de corte, primero considere elegir una velocidad de corte razonable, seguida de la profundidad de corte y luego la velocidad de avance.
Velocidad de corte: La resistencia al calor del acero endurecido general es de 200 ℃ ~ 600 ℃, mientras que la resistencia al calor del carburo cementado es de 800 ℃ ~ 1000 ℃, la resistencia al calor de las herramientas de corte de cerámica es de 1100 ℃ ~ 1200 ℃ y la resistencia al calor de El nitruro de boro cúbico es de 1400 ℃ ~ 1500 ℃. A excepción del acero de alta velocidad, la dureza del acero endurecido general comienza a disminuir cuando alcanza aproximadamente los 400 ℃, mientras que los materiales de herramientas anteriores aún mantienen su dureza original. Por lo tanto, al cortar acero endurecido, aproveche al máximo las características anteriores y la velocidad de corte no debe ser ni demasiado baja ni demasiado alta para mantener una cierta durabilidad de la herramienta. Según la experiencia actual, la velocidad de corte de diferentes materiales de herramientas para cortar acero endurecido es vc=30~75m/min para herramientas de corte de carburo; vc=60～120m/min para herramientas cerámicas; vc=100～200m/min para herramientas de nitruro de boro cúbico. Cuando se corta de forma intermitente o la dureza del material de la pieza de trabajo es demasiado alta, se debe reducir la velocidad de corte, generalmente aproximadamente la mitad de la velocidad de corte mínima mencionada anteriormente. La mejor velocidad de corte durante el corte continuo es cuando las virutas son de color rojo oscuro.
Profundidad de corte: Generalmente seleccionada según la tolerancia de mecanizado y la rigidez del sistema de proceso. En circunstancias normales, αp=0,1~3 mm.
Velocidad de avance: Generalmente 0,05~0,4 mm/r. Cuando el material de la pieza de trabajo es duro o el corte es intermitente, para reducir la fuerza de corte de la unidad, se debe reducir la velocidad de avance para evitar astillas y herramientas.
Cómo cortar acero endurecido con fresas de cerámica
El uso de materiales cerámicos para herramientas de corte para cortar acero templado tiene un efecto significativo en comparación con el uso de fresas de carburo para cortar acero templado. Esto se refleja principalmente en el hecho de que la dureza y la resistencia al calor de las herramientas cerámicas son mayores que las del carburo cementado. Las herramientas de torneado, fresas y herramientas de roscar fabricadas con él pueden cortar con éxito acero endurecido.
Aprovechando al máximo el hecho de que los materiales de herramientas de corte cerámicos tienen mayor dureza y resistencia al calor que el carburo cementado, la velocidad de corte seleccionada debe ser mayor que la velocidad de corte del acero templado con carburo cementado, que generalmente es 50% más alta. Por ejemplo, a una velocidad de corte de 50 m/min, el desgaste del flanco de las herramientas cerámicas es similar al del carburo cementado. Cuando la velocidad de corte aumenta a 95 m/min, su resistencia al desgaste es mucho mayor que la del carburo cementado. Por ejemplo, utilizando una fresa de borde de tres lados hecha de hojas de cerámica para fresar un chavetero de acero templado con una profundidad de 5,2 mm, un ancho de 16 mm y una longitud de 700 mm a una velocidad de corte de 102 m/min, la herramienta Básicamente no se usa.
Cuando las herramientas de corte de cerámica se someten a cargas de impacto durante el corte, la herramienta debe elegir un ángulo de avance pequeño, un arco de punta grande o un inserto redondo para aumentar la resistencia de la punta y evitar daños a la herramienta. Por ejemplo, utilizando una fresa de extremo con abrazadera hecha de cuchillas circulares de cerámica para fresar acero templado, vc=120~150 m/min, vf=230~290 mm/min, αp=1~2 mm.
Se deben utilizar un ángulo de inclinación negativo y un ángulo de inclinación del borde negativo para aumentar la resistencia de la hoja y la punta. La rugosidad ra de la hoja y de su superficie debe ser inferior a 0,4 μm.
Generalmente no se utiliza líquido de corte durante el corte. Si se utiliza, debe suministrarse en su totalidad desde el principio hasta el final, de lo contrario la hoja se agrietará debido a la expansión y contracción térmica.
La resistencia a la flexión de las herramientas cerámicas es menor que la del carburo cementado. Para reducir la fuerza por unidad de área de la herramienta, la velocidad de avance durante el corte debe ser menor, generalmente f=0,08~0,15 mm/r.
Cómo utilizar herramientas de corte de nitruro de boro cúbico para cortar acero endurecido
Las herramientas de corte de nitruro de boro cúbico (CBN) no sólo son un buen material para fabricar herramientas abrasivas, sino que también son fáciles de afilar (se pueden afilar con muelas de diamante). También son buenos materiales para fabricar herramientas de torneado, mandrinadoras, fresas, taladros, escariadores, cortadores de engranajes, etc. El CBN se utiliza principalmente para cortar diversos aceros endurecidos y también se puede utilizar para cortar otros materiales difíciles de cortar. . No solo tiene una alta tasa de eliminación de metal, sino que también tiene una buena calidad de procesamiento de superficies. Cortar varios aceros endurecidos puede reemplazar eficazmente el rectificado, reducir los procedimientos de procesamiento y mejorar la productividad. La mayoría de las hojas de CBN que se venden en el mercado se fabrican en hojas indexables o herramientas en forma de láminas compuestas con carburo cementado, cuya finalidad es mejorar la resistencia a la flexión de las hojas de CBN.
Debido a la alta dureza (hv8000～9000) y la alta resistencia al calor (1400℃～1500℃) de las herramientas CBN, se pueden usar para cortar acero endurecido a una velocidad de corte varias veces mayor que la del carburo cementado, y su durabilidad es de varias a docenas de veces el de la aleación dura. Comparación de herramientas de CBN y herramientas de carburo cementado al cortar acero endurecido.
Los fabricantes nacionales de hojas de CBN incluyen el Chengdu Tool Research Institute, que produce la marca LDP-J; la Sexta Fábrica de Muelas Abrasivas produce DLS-F1, DLS-F2 y DLS-F3. También hay muchos fabricantes que producen hojas indexables y cuchillas de soldadura de CBN. LDP-J y DLS-F1 se utilizan principalmente para cortar diversos aceros endurecidos. DLS-F2 se utiliza principalmente para cortar diversos hierros fundidos. DLS-F3 se utiliza principalmente para cortar aleaciones de alta temperatura y aleaciones de titanio.
Las herramientas CBN no son adecuadas para cortes a baja velocidad. Las herramientas CBN dependen del calor de corte generado durante el corte para ablandar el material de la pieza de trabajo en un pequeño rango del área de corte para cortar.
Al cortar materiales con una dureza de HRC55-65, la velocidad de corte de la herramienta CBN debe ser de 50-120 m/min. Al fresar, vc=100-160 m/min, y la velocidad de avance por minuto vf=70-160 mm/min; al escariar, vc=60-130 m/min, ap=0,1-0,2 mm y f=0,07-0,2 mm/r. Las herramientas CBN se utilizan principalmente para semiacabado y acabado de acero endurecido. La superficie mecanizada no se quemará como el rectificado y la eficiencia es aproximadamente diez veces mayor que la del rectificado.
Los parámetros geométricos de las herramientas CBN al cortar acero endurecido son γ0=-15°～-5°, α0=α'0=10°～15°, κr=30°～60°, κ'r=5°～15°. , λs=0°~10°, y γε=0,3~1 mm.
Cuando se utilizan herramientas CBN para cortar acero endurecido, ¿en qué casos es más eficaz sustituir el rectificado?
Cortar superficies complejas y varias superficies complejas en máquinas herramienta CNC en lugar de procesos de rectificado puede reducir entre 1/3 y 2/3 de la mano de obra y garantizar una alta precisión de posición.
Agujeros interiores o pequeños agujeros con formas complejas. Si se utiliza el rectificado, la forma de la muela también debe ser compleja. A veces es imposible moler. En este momento, girar es lo más ventajoso.
Es necesario rectificar varias superficies de una pieza (círculo exterior, orificio interior, cara frontal, escalón, ranura). En este momento, se utiliza el torneado y se puede completar un proceso y se pueden reducir las herramientas para rectificar.
Después del enfriamiento, las piezas se deforman fácilmente y dejan un pequeño margen, lo que es fácil de provocar desechos. En este momento se puede dejar un margen mayor. Después del enfriamiento, el margen sobrante se puede cortar con una herramienta de corte de CBN y luego rectificarse para reducir los desechos causados por una gran deformación.
Cuando se procesan piezas de alta frecuencia con grandes cambios de carga y se utilizan en condiciones difíciles, la estructura de la superficie y las propiedades físicas y mecánicas de la pieza de trabajo son mejores que las del rectificado, lo que puede prolongar la vida útil de las piezas.
Al seleccionar herramientas de corte, como fresas y fresas, la clave es seleccionar adecuadamente los materiales de las herramientas y los parámetros geométricos en función de la dureza del material que se procesa y la forma de la pieza de trabajo. Para el procesamiento de acero de alta dureza, cómo optimizar la velocidad de corte, la profundidad de corte y la velocidad de avance, así como elegir el material y el recubrimiento de la herramienta adecuados, son factores importantes para garantizar la calidad del procesamiento y mejorar la eficiencia de la producción. Seleccionar cuidadosamente las herramientas de corte y ajustar razonablemente los parámetros de corte no solo puede mejorar los resultados del corte, sino también extender la vida útil de la herramienta, logrando así objetivos de procesamiento económicos y eficientes.
