El nuevo proceso de torneado de alta resistencia con corte de perilla ajustable (SWC) no solo mejora la productividad y la tasa de utilización del equipo de piezas de alta resistencia, sino que también requiere reducir el consumo de energía y realizar corte en seco. En combinación con la situación actual del procesamiento de corte moderno en mi país, al diseñar una nueva herramienta de torneado de alta resistencia con corte de perilla ajustable, se debe considerar de manera integral la relación de optimización entre los materiales de la herramienta, los recubrimientos de la herramienta y la geometría de la herramienta. También debe resolver la integración de los procesos de desbaste y acabado en diferentes condiciones de corte y el grado de realización de los nuevos requisitos técnicos para el corte en seco y el corte verde. Sus tecnologías relacionadas y métodos de gestión deben servir y optimizar los requisitos de alta eficiencia de todo el proceso de procesamiento. Por lo tanto, la promoción y aplicación de tecnologías avanzadas del nuevo sistema de herramienta de torneado de alta resistencia con corte de perilla ajustable son de gran importancia para mejorar los beneficios del torneado pesado.https://samhotool.com/steel-milling-bit/
El torneado pesado se refiere al torneado con una velocidad de corte Vc ≥ 38 m/min, una cantidad de corte posterior ap ≥ 10 mm y una velocidad de avance f ≥ 0,5 mm/r. Debido a la limitación de las condiciones del proceso en mi país, las herramientas de torneado de servicio pesado en el sitio de producción generalmente tienen una profundidad de corte posterior de ap = 25 mm, una velocidad de avance de f ≥ 1,0 mm/r y una velocidad de corte de Vc ≥ 40 ～ 60 m/min. En comparación con el procesamiento ordinario, la profundidad de corte es grande, la velocidad de corte es baja y la velocidad de avance es lenta. Además, la vibración causada por factores como el mal equilibrio de la pieza de trabajo, la distribución desigual de la tolerancia de mecanizado y el desequilibrio de algunas partes de la máquina herramienta durante el proceso de corte. El proceso de desequilibrio dinámico del procesamiento consume mucho tiempo de maniobra y tiempo auxiliar.
En comparación con las herramientas de torneado ordinarias, el mecanizado de alta resistencia tiene una gran cantidad de corte, y las condiciones de trabajo y los métodos de refuerzo de la herramienta también son muy diferentes. El diseño de la herramienta tiene sus propias características significativas. Por lo tanto, el procesamiento de torneado de alta resistencia del corte de tumor de herramienta no solo puede reflejarse en un proceso o un equipo, sino que debe servir para mejorar la eficiencia de toda la línea de producción. El rendimiento general de múltiples aspectos, incluida la estructura de la herramienta, la geometría, el material del cuerpo de la herramienta, el material del filo de corte, el revestimiento de la herramienta, etc., debe servir a todo el sistema. Los problemas de ingeniería de aplicación de la tecnología de procesamiento de torneado de alta resistencia del corte de tumor de herramienta y el sistema de herramientas que es fácil de operar y administrar deben resolverse de manera oportuna.
Selección sistemática de materiales de herramientas y parámetros de geometría de filo para mecanizado de alta resistencia
Mecanismo de corte de la punta de la herramienta en torneado pesado
La profundidad de corte pesado generalmente puede alcanzar los 30-50 mm y la tolerancia es desigual. La capa endurecida en la superficie de la pieza de trabajo hace que la herramienta se desgaste en la etapa de mecanizado en bruto, principalmente por desgaste abrasivo. La velocidad de corte es generalmente de 15-20 m/min y el filo de corte se encuentra en el área y el período de tiempo en el que se produce el filo acumulado. Por lo tanto, sobre la base de dar rienda suelta a la resistencia del material avanzado de la herramienta y mejorar y optimizar la estructura y la geometría de la herramienta, las reglas de generación y eliminación de filo acumulado se pueden utilizar de manera efectiva para el corte. También es posible comenzar aumentando el espesor de la capa de corte y la cantidad de avance, y hacer un uso completo de la tecnología "wiper" de gran avance con el borde limpiador (es decir, utilizando una línea recta corta o un arco corto de radio grande para conectar el radio de la punta de la herramienta y el borde de corte auxiliar. La tecnología puede reducir la rugosidad de la superficie mecanizada), mejorar el acabado de la superficie mecanizada y lograr el propósito de reducir la fuerza de corte, reducir la fricción y realizar un procesamiento eficiente del corte seco y verde.
Cambios sistemáticos en las propiedades y la estructura de los materiales para herramientas de torneado pesado eficientes con corte de nódulos
La selección del material de la cuchilla y el modelo de la herramienta de alta resistencia para cortar tumores debe cumplir con los requisitos de alta eficiencia de las condiciones del sistema de procesamiento, de lo contrario, tendrá un impacto negativo. Por lo tanto, se debe considerar la resistencia al desgaste y la resistencia al impacto del material de la herramienta. Las herramientas cerámicas con baja resistencia a la flexión y poca tenacidad al impacto no son adecuadas para el torneado de alta resistencia con tolerancias desiguales, y el CBN también tiene el mismo problema. El coeficiente de fricción del carburo cementado es bajo y la herramienta tiene una gran durabilidad a alta temperatura. Es adecuada para el procesamiento basto de materiales de alta dureza y el torneado de alta resistencia, pero se requieren medidas de proceso específicas.
Al procesar materiales de acero, el carburo cementado tipo K tiene una gran deformación plástica de la pieza de trabajo durante el torneado de alta resistencia, una fricción severa y una alta temperatura de corte. Por lo tanto, rara vez se utiliza en el torneado de alta resistencia. Si se utiliza una herramienta de tubo de calor, el filo de corte se enfría de manera efectiva y continua, y se mejorará la adaptabilidad. El carburo cementado tipo P tiene alta dureza, alta resistencia al desgaste, alta resistencia al calor, capacidad de difusión antiadherente y propiedades antioxidantes. Es un material de herramienta de uso común para el torneado de alta resistencia y es adecuado para procesar materiales de acero. Sin embargo, cuando se tornea a baja velocidad y el proceso de corte no es estable, la tenacidad de las aleaciones de tipo YT es pobre, lo que provocará astillado. Especialmente cuando se procesan algunos materiales de aleación de alta resistencia, la durabilidad del carburo cementado tipo YT disminuye rápidamente y no puede cumplir con los requisitos de uso.
Para mejorar aún más la eficiencia de procesamiento, el material de la herramienta debe seleccionarse entre herramientas de tipo M o herramientas de aleación de grano fino y ultrafino (como 643, etc.). En comparación con el carburo cementado de tipo P, el aumento de su vida útil antes del reafilado supera con creces la pérdida de vida útil después del reafilado. Debido a que su otra ventaja es el filo afilado, es decir, también puede reemplazar herramientas de alta velocidad en ocasiones con duras condiciones de procesamiento, y su rango de aplicación es relativamente amplio. Además, la aleación de grano fino tiene buena resistencia al desgaste y es más adecuada para procesar productos de hierro fundido endurecido en frío. La eficiencia se puede aumentar más de 1 vez en comparación con las herramientas de tipo YW. Generalmente, las condiciones de procesamiento anteriores no se pueden cumplir por completo, por lo que la estructura de la herramienta de corte pesada debe considerar y adaptarse al reemplazo de diferentes tipos de materiales de herramienta debido a condiciones de procesamiento insuficientes o modificadas. Es decir, para adaptarse a las necesidades de sustitución de los mismos y diferentes tipos de cuchillas y de ajuste de los parámetros geométricos del filo, los cambios correspondientes en la estructura de la herramienta deben ser propicios para los requisitos específicos de operación y gestión.
Características de alta eficiencia del tamaño de inserto indexable y rendimiento del sistema de reemplazo para herramientas de torneado pesadas con punta de herramienta de corte
Los requisitos específicos para el tamaño de los insertos indexables para torneado de alta resistencia son los siguientes. La longitud lateral mínima de un inserto cuadrado es de 19 mm y la longitud lateral mínima de un inserto triangular es de 19 mm. Los cortadores pentagonales son un método económico para mejorar la productividad y la longitud lateral mínima del inserto es de 13 mm. La longitud lateral mínima del inserto en forma de diamante es de 16 mm. La tolerancia de los principales parámetros geométricos de la pieza bruta del inserto y la desviación de planitud deben cumplir con las disposiciones pertinentes de YS/T553-2006. Para mejorar la conveniencia, confiabilidad y estandarización de la gestión y uso eficientes de los sistemas de herramientas ajustables y el nivel de calidad de la integración del proceso, el grado de precisión del inserto debe ser A o F.
Para facilitar el ajuste de los ángulos delantero y trasero, el ángulo trasero relativo al ángulo delantero inicial del filo de corte debe seleccionarse entre 15°, 20° y 25° (nombres en código D, E y F), de modo que haya una cantidad de ajuste de aproximadamente 7 a 15°. Si la amplitud del cambio de ajuste del ángulo de deflexión principal es grande, la forma de la hoja debe seleccionarse entre los modelos S, C y M. Por lo tanto, para reemplazar la hoja, la parte de corte de la herramienta debe dejar una dimensión para ajustar la cantidad de retroceso de la hoja en la línea vectorial de la cantidad de retroceso del filo de corte. Con base en los requisitos básicos del corte verde, el ángulo de inclinación principal de la ranura de la herramienta debe cambiar entre 45° y 60°. De esta manera, el cambio del ángulo de inclinación principal del filo de corte puede aumentar el espesor de corte y reducir la fuerza de corte sin aumentar la velocidad de avance. También puede almacenar parte de la potencia de la máquina herramienta en distintos grados para mejorar la productividad.
El cambio de los parámetros geométricos del filo de la cuchilla debe tener las siguientes características: ángulo frontal γo=15~30°, ángulo posterior αo=5~8°, ángulo de ataque principal κr=45~75°, ángulo de inclinación de la cuchilla λs=3~6°, ángulo de ataque principal del filo de transición κrε=30~15°, ángulo de ataque secundario κ'r=15~30°, ángulo de ataque del filo del limpiaparabrisas κr1=0°, ángulo de inclinación del filo del limpiaparabrisas λs1=0~10°. El ancho de chaflán negativo del filo de corte principal debe ser menor que el espesor de corte ap (=f·sinκr), bγ1=(3/4～1/2)f, el radio de la punta de la herramienta rε=0,3～1,0 mm, la longitud del filo de pulido es 1,5 veces la cantidad de corte posterior y el ángulo de inclinación de la cuchilla es +15°, que cumple una función de raspado. El ángulo de inclinación negativo del filo de corte es similar a -30° obtenido mediante biselado, y se mejorará la eficiencia.
Los parámetros del ángulo de fase inicial de la ranura de la herramienta son κcγ=60°∪45°, αco=(25°∪20°∪15°), λcs=6° y el ángulo de deflexión secundario es κco=-30°. El ángulo de la cuchilla es γpo=15°∪20°∪25°αpr=20°∪15° y el ángulo de inclinación de la cuchilla es λps=0°. Cuando κr<90°, los ángulos de inclinación del filo principal y secundario se obtienen ajustando el ángulo de inclinación en aproximadamente 15°. Esto, combinado con las capacidades reemplazables del inserto, permite optimizar la geometría del filo de la herramienta y los parámetros de corte.
Recubrimiento de herramientas de torneado
Para que la herramienta tenga una alta confiabilidad, el recubrimiento de la herramienta es indispensable. Dado que el recubrimiento de la herramienta tiene una función similar a la del refrigerante, puede producir una capa protectora para aislar la herramienta del calor de corte, de modo que el calor rara vez se transfiera a la herramienta. De este modo, la punta de la herramienta puede mantenerse dura y afilada durante mucho tiempo. El recubrimiento con una superficie lisa también puede reducir la fricción para reducir el calor de corte y evitar que el material de la herramienta se vea afectado por reacciones químicas.
Las cuchillas para corte de tumores de herramientas de corte pesado deben utilizar cuchillas para herramientas con revestimiento múltiple con revestimiento de TiAlN y revestimiento blando de Mo2. Tiene las características de alta dureza y buena resistencia al desgaste, así como la función de reemplazar el refrigerante con un bajo coeficiente de fricción y un fácil flujo de viruta. En la tecnología de corte en seco, el revestimiento de la herramienta juega un papel muy importante. El problema técnico de la baja fuerza de unión entre el revestimiento y el material base se ha resuelto y debe aplicarse al torneado pesado lo antes posible.
Control de rotura de viruta reducida y tecnología de placa de presión de inserción con ancho de rotura de viruta ajustable
En general, debido a los defectos de estructura y función, la optimización de los parámetros del ángulo de inclinación del filo de corte de las herramientas no ajustables no es ideal. Por lo tanto, al tornear piezas de acero con gran profundidad de corte y gran velocidad de avance en tornos pesados, las virutas son anchas, gruesas y moradas, y el consumo de energía es grande. Las virutas en forma de C formadas tienen más probabilidades de dañar el filo de corte o salpicar y herir a las personas. El ángulo de inclinación de trabajo real del filo de la herramienta de torneado pesado de la herramienta de corte de filo reforzado es grande (el pie delantero real formado por el filo reforzado puede ser de alrededor de 50°). El consumo de energía se reduce en aproximadamente 1/3 y el color de las virutas cambia de blanco a amarillo.
Y debido a la función del borde de transición y el borde negativo, el radio del arco en la parte inferior de la ranura del rompevirutas aumenta (el ancho es generalmente de 10 mm). Las virutas se pueden curvar hacia arriba y enrollar en virutas de reloj en forma de espiral. Y pueden chocar y romperse en la superficie de procesamiento, o caer por su propio peso, y la capacidad de control es fuerte. El filo de corte de la cuchilla no se romperá por el impacto y la eficiencia de producción se puede mejorar en gran medida. Sin embargo, el problema de ajustar y reafilar el ángulo del filo de corte no se ha resuelto bien. El cambio de las condiciones de trabajo y enfriamiento y la imperfección del mecanismo de bloqueo de viruta también reducirán la capacidad de control de la rotura de viruta. Por lo tanto, el problema técnico de la placa de presión de la cuchilla con ancho de rotura de viruta ajustable debe resolverse a tiempo.
En vista del cambio de las condiciones de trabajo del mecanizado y torneado de alta resistencia, la parte de trabajo del laminador de viruta frontal de la placa de presión con ancho de rotura de viruta ajustable está soldada con una lámina de carburo de 3-5 mm de espesor. La parte inferior del extremo frontal presiona la cuchilla de carburo, mientras que el extremo trasero se ajusta estrechamente con la superficie esférica del arco interior del deflector. El desplazamiento se ajusta mediante el movimiento lineal alternativo limitado de la parte inferior de la placa de presión para adaptarse a las necesidades de reemplazo de diferentes tipos de cuchillas con radio de círculo inscrito que cambia dentro de un cierto rango y ajustar la sujeción después del reafilado de la cuchilla.
La placa de presión superior puede hacer un movimiento alternativo limitado en la superficie de contacto de la placa de presión inferior, y puede apretarse eficazmente con los pernos de la placa de presión, con alta resistencia. La cantidad de ajuste de la placa de presión superior es de más o menos 1-2 mm, lo que puede hacer que las virutas salgan rodando en forma de espiral. La cantidad de ajuste del ancho de rotura de viruta debe determinarse de acuerdo con el tamaño del perfil de la viruta. Las virutas no deben impactar violentamente el extremo frontal de la placa de presión, de lo contrario, la parte de corte de la herramienta de torneado se romperá. Las hojas desafiladas o rotas también deben reemplazarse a tiempo, y las virutas y la escoria deben limpiarse de la placa de presión. El impacto del cabezal de corte en el tope de viruta durante el procesamiento no es muy grande, y la estructura de placa de presión multifuncional con ancho de rotura de viruta ajustable de esta herramienta de torneado de alta resistencia tiene un mejor efecto.
Este tipo de cuchilla indexable debe formar una viga compuesta de interfaz variable con la cuña y la ranura. La longitud del borde que se extiende desde la cuña y el extremo frontal de la ranura no debe exceder los 2 mm, para facilitar el rectificado de la cuchilla y ajustar el ángulo de deflexión principal. La cuchilla tiene dos tipos de sección de bisel simple y rectangular. Cuando hay un error de ensamblaje entre la cuña y la superficie de unión de la cuchilla, debe corregirse a tiempo para garantizar la precisión del ensamblaje. El perno de sujeción está ubicado sobre la placa de presión y es un dispositivo de presión flotante que no se daña fácilmente con las virutas. Es más adecuado para cortes de alta resistencia, que requieren una buena coordinación de todos los componentes y un alto rendimiento de contacto, de lo contrario producirá grandes vibraciones, lo que no favorece la mejora de la eficiencia de producción y la calidad del procesamiento.
Estructura de la herramienta de torneado y sistema de herramientas
El sistema de mecanizado de alta resistencia para cortar tumores de cuchillas requiere que la estructura de la herramienta pueda adaptarse a los requisitos de ajuste, reemplazo y cambio relevantes en el sistema de mecanizado dentro del rango más pequeño. Por lo tanto, no solo los parámetros de los componentes de la parte de corte y la parte de soporte deben cambiarse de manera efectiva dentro de un rango similar, sino que también la precisión de coincidencia debe cumplir con los requisitos de rigidez dinámica y estática de la estructura de la herramienta. Por lo tanto, los parámetros de diferentes tipos de ranuras de herramienta deben tener ángulos de fase inicial correspondientes.
La parte de corte del cabezal de la herramienta no solo puede realizar viajes de ida y vuelta limitados en la línea recta del plano y un movimiento longitudinal limitado del arco, sino que también hace que la precisión y la fuerza de conexión de los pasadores de posicionamiento de la cuchilla correspondientes y la placa de presión ajustable de la cuchilla, la placa de presión ajustable esférica del arco y los componentes de la varilla de la herramienta coincidan. Tiene un buen rendimiento de equilibrio, una excelente rigidez, sin vibraciones anormales y un dispositivo de protección contra sobrecargas cuando se somete a grandes fuerzas de corte. Por lo tanto, el manguito de soporte cuadrado y la varilla de la herramienta deben adoptar una estructura instalada en caliente mediante cálculo. El material se puede forjar y tornear con acero 45# o 4OCrMo, y la dureza del tratamiento térmico es de 45 ~ 48HRC. La deformación elástica debe cumplir con los requisitos de rigidez dinámica y estática del rendimiento estructural de la herramienta, de modo que pueda usarse como un complemento a la función de la máquina herramienta y satisfacer las necesidades de alta eficiencia del sistema de procesamiento.
La práctica ha demostrado que el sistema de herramientas simple de herramienta de torneado ajustable de servicio pesado tiene una fuerte adaptabilidad. Inicialmente ha logrado un corte intensivo y ecológico, mejorando efectivamente la economía de las medidas de proceso. Se puede aplicar desde tornos generales hasta los tornos CNC más modernos. El tiempo de cambio de herramienta es solo de 1/20 a 1/10 del de las herramientas de torno generales, y la precisión de posicionamiento repetido es alta y la estabilidad del tamaño de procesamiento es muy buena. Es una extensión de la tecnología de herramientas de torneado de servicio pesado modulares y tiene grandes perspectivas de desarrollo. El principal propósito de procesamiento de la etapa de procesamiento en bruto es eliminar el exceso. La profundidad de corte debe aumentarse y la eficiencia puede aumentarse en más de 5 veces. Debido a la gran profundidad de corte durante el corte pesado, la fuerza de corte es grande. En consecuencia, se selecciona una velocidad de corte más baja, generalmente de 10 a 15 m / min, y la velocidad de avance es de 1 a 2 mm / r.
Selección de parámetros de corte
En máquinas herramienta de gran tamaño (potencia de corte Pm superior a 40 kW), al procesar piezas de trabajo de acero al carbono medio, acero fundido y acero forjado de gran tamaño, se recomienda utilizar los siguientes parámetros de corte:
V = 70 m/mín., f = 1,2 ～ 1,5 mm/r., ap = 33 mm.
En máquinas herramienta con potencia de corte Pm=25kW, al procesar piezas de tamaño medio:
V = 50 m/min, f = 3,15 mm/r, ap = 11 mm;
La transformación de grandes herramientas de torneado integradas en herramientas ajustables SWC puede aumentar la eficiencia de procesamiento integral a más de 80%.
La eficiencia de procesamiento de corte de tumores de la herramienta SWC que brinda el sistema de herramientas formado por ajuste es relativamente alta. Apuntando a las características específicas del sistema de mecanizado y los parámetros geométricos del filo de corte que cambian en un rango similar, el ángulo de fase inicial del ángulo de la herramienta del sistema se selecciona razonablemente para optimizar el rendimiento de ajuste de los componentes y mecanismos. Incluyendo un sistema de sujeción de herramientas con funciones similares al sistema de herramientas CAPTO. Y al integrar las características de las herramientas de tubo de calor, no solo puede realizar de manera efectiva el corte en seco verde, sino que también forma una función de sistema que es fácil de operar y administrar. Por lo tanto, el contenido técnico es relativamente alto. En comparación con las herramientas de torneado de alto avance comunes, su superioridad se puede ver claramente, lo que es digno de mayor investigación, debate y promoción.
