Com a aplicação generalizada da tecnologia eletrônica no processamento industrial, o desempenho do equipamento de processamento se desenvolveu aos trancos e barrancos. Na indústria de processamento de metais, o surgimento de Máquinas-ferramentas CNC não só melhorou a usinabilidade de produtos complexos, mas também melhorou muito a qualidade e a eficiência do processamento dos produtos. No entanto, não importa quão avançado seja o desempenho do equipamento, o processo de corte final é concluído por ferramentas de corte. Como diz o ditado, "Se você quer fazer bem o seu trabalho, primeiro deve afiar suas ferramentas". A seleção de ferramentas desempenha um grande papel no desempenho e na eficiência do equipamento CNC. Não importa quão avançado seja o equipamento usado, se não houver suporte de ferramenta de corte correspondente, o desempenho do equipamento não pode ser demonstrado.
Tipos e características de ferramentas de corte comumente usadas para usinagem CNC
As ferramentas de corte de usinagem CNC devem se adaptar às características de alta velocidade, alta eficiência e alto grau de automação das máquinas-ferramentas CNC. Geralmente, elas devem incluir ferramentas de uso geral, porta-ferramentas de conexão de uso geral e um pequeno número de porta-ferramentas especiais. O porta-ferramentas deve ser conectado à ferramenta e instalado no fuso da máquina-ferramenta. Agora ele foi padronizado e serializado.
Classificação de ferramentas de corte CNC
- De acordo com o equipamento utilizado, ele pode ser dividido em: ferramentas de torno CNC, ferramentas de fresadora CNC e ferramentas de centro de usinagem;
- De acordo com os materiais utilizados na fabricação das ferramentas, elas podem ser divididas em ferramentas de aço rápido; ferramentas de carboneto;
ferramentas diamantadas; ferramentas de nitreto cúbico de boro, ferramentas cerâmicas, etc.
- De acordo com o processo de corte, ele pode ser dividido em:
Ferramentas de torneamento, incluindo ferramentas de círculo externo, furo interno, rosca, ranhura, etc.:
Ferramentas de perfuração, incluindo brocas, alargadores, machos, etc.:
Ferramentas de perfuração;
Ferramentas de fresagem, etc.
Para atender aos requisitos das máquinas-ferramentas CNC para ferramentas duráveis, estáveis, fáceis de ajustar e substituíveis, as ferramentas indexáveis fixadas por máquina têm sido amplamente utilizadas nos últimos anos, atingindo 30%~40% de todas as ferramentas CNC em termos de quantidade, e a quantidade de remoção de metal é responsável por 80%~90% do total.
Características das ferramentas CNC
Comparadas com as ferramentas usadas em máquinas-ferramentas comuns, as ferramentas CNC têm muitos requisitos diferentes, incluindo principalmente as seguintes características:
- Boa rigidez (especialmente ferramentas de desbaste), alta precisão, baixa resistência à vibração e deformação térmica.
- Boa intercambiabilidade, fácil troca rápida de ferramentas.
- Longa vida útil, desempenho de corte estável e confiável.
- O tamanho da ferramenta é fácil de ajustar para reduzir o tempo de ajuste da troca da ferramenta.
- A ferramenta deve ser capaz de quebrar ou rolar cavacos de forma confiável para facilitar a remoção dos mesmos.
- Serialização e padronização para facilitar a programação e o gerenciamento de ferramentas.
Seleção de ferramentas de usinagem CNC
Princípios básicos de seleção de ferramentas
Há muitas questões a serem consideradas ao selecionar ferramentas de corte, e há muitos princípios correspondentes, como princípio de eficiência, princípio de precisão de usinagem, princípio de estabilidade, princípio de economia, etc.
O princípio da eficiência é, na verdade, inseparável de outros princípios, especialmente o princípio da economia. O principal propósito de exigir eficiência é garantir a economia de todo o processamento. Mas a eficiência é particularmente importante, então ela é separada e discutida separadamente.
O princípio da eficiência é, antes de tudo, eficiência sob a premissa de garantir que os requisitos de precisão de processamento do produto sejam atendidos e a estabilidade dentro de um certo período de tempo. Sem essa condição básica, a eficiência está fora de questão. Assim como esperamos que nossos meios de transporte (como carros) possam nos trazer velocidade mais rápida, mas a segurança é frequentemente a primeira prioridade.
Em segundo lugar, não enfatizaremos a eficiência em todas as condições. Existem algumas restrições na busca pela eficiência. A melhoria da eficiência de processamento de uma peça precisa ser adaptada à eficiência de outras peças, e a melhoria da eficiência de um processo precisa ser adaptada à eficiência de outros processos. Se essas restrições forem ignoradas e a eficiência for buscada cegamente, será ingrata. Por exemplo: na produção da linha de montagem, o que precisamos resolver é o processo de "gargalo" em toda a linha de produção. Contanto que a capacidade de produção desse processo seja melhorada e o ritmo seja consistente com outros equipamentos, a capacidade de produção de toda a linha de produção pode ser melhorada, a capacidade de produção de todo o produto pode ser melhorada e o ciclo de fabricação pode ser encurtado.
No entanto, os requisitos de máquinas únicas ou sistemas de fabricação flexíveis são diferentes. A maioria deles assume as tarefas de produção de lotes pequenos e multi-variedade na produção. Ao mesmo tempo, eles estão sujeitos a menos restrições, ou seja, estão menos relacionados a outros processos. Muitas vezes, um único ou muito poucos dispositivos podem concluir o processamento de todo o componente. Devido à flexibilidade, o encurtamento do ciclo de fabricação de um determinado componente ou de um determinado processo geralmente significa que o equipamento pode ser colocado na produção de outras peças ou outros processos, criando assim mais benefícios.
Além do princípio da eficiência do processamento, a influência das ferramentas de corte na precisão do processamento também precisa ser considerada, especialmente em aplicações como acabamento, onde a precisão do processamento e os requisitos de qualidade da superfície são relativamente altos.
Em condições de processamento brutas, geralmente adotamos o princípio da eficiência primeiro. Nesta fase, remover rapidamente a margem de processamento no blank da peça de trabalho e aproximar-se rapidamente do estado de "tamanho líquido" do tamanho final da peça de trabalho é o primeiro fator que consideramos na seleção da ferramenta e nos parâmetros de processamento. Mas, nas condições de acabamento, a situação será muito diferente. Ao finalizar, devemos adotar o princípio da precisão primeiro, ou seja, primeiro garantir a precisão dimensional, a rugosidade da superfície e a qualidade da superfície do processamento.
Seleção de ferramentas de corte específicas
A seleção específica da ferramenta deve ser baseada na capacidade de processamento da máquina-ferramenta, no desempenho do material da peça de trabalho, no procedimento de processamento, na quantidade de corte e outros fatores relacionados para selecionar corretamente a ferramenta e o porta-ferramenta. O princípio geral da seleção da ferramenta é: fácil instalação e ajuste, boa rigidez, alta durabilidade e precisão. Sob a premissa de atender aos requisitos de processamento, tente escolher um porta-ferramenta mais curto para melhorar a rigidez do processamento da ferramenta. A seguir está uma explicação de alguns princípios básicos para a seleção específica da ferramenta de acordo com a classificação do processo de corte.
Virando Tolá
As ferramentas de torneamento são divididas na escolha de barras de ferramentas de torneamento e insertos de carboneto na seleção específica. As ferramentas de torneamento são as mais padronizadas de todas as ferramentas CNC. Entre elas, o círculo externo comum, o furo interno, a face final e as ferramentas de processamento de perfil, os insertos de carboneto são quase completamente universais. Portanto, as barras de ferramentas devem ser selecionadas de algumas grandes empresas com boa qualidade, especificações e variedades completas e entrega rápida.
Ao mesmo tempo, os acessórios de ferramentas de grandes empresas são garantidos. Você deve saber que muitos acessórios são necessários durante todo o ciclo de uso da barra de ferramentas. Os produtos de algumas pequenas empresas mudam frequentemente. Se você não puder comprar acessórios para ferramentas de torneamento, você só pode descartá-los. As inserções são baseadas nas características dos produtos processados. Após comparações de corte reais, escolha produtos com maior desempenho de custo e, quando novas lâminas de material aparecerem, elas podem ser usadas sem trocar a barra de ferramentas.
A versatilidade das ferramentas de ranhura é muito baixa, e os produtos de cada empresa quase não são universais. Portanto, você deve fazer um experimento de corte antes de selecionar e, então, fazer uma escolha após a comparação.
Perfuração Tolá
A velocidade do fuso e a precisão do processamento do equipamento CNC são muito altas, então, ao perfurar, tente usar ferramentas de carboneto para melhorar a eficiência de corte da perfuração. Em geral, quando brocas U podem ser usadas, não use brocas de liga integral, o que pode não apenas melhorar a eficiência do processamento, mas também economizar o processo de retificação da broca e simplificar a troca de ferramentas. Use insertos de carboneto quando a máquina-ferramenta for restrita.
Tente usar machos revestidos no processamento de roscas, o que pode aumentar a velocidade de processamento em 20%~30%. A qualidade dos machos domésticos é geralmente ruim, então machos importados podem ser selecionados apropriadamente ou personalização fora do padrão pode ser feita na China usando materiais de alto desempenho.
Tedioso Tolá
Ferramentas de mandrilamento são divididas em ferramentas de mandrilamento bruto e ferramentas de mandrilamento fino.
Durante o desbaste, se o lote do produto for grande e a estrutura do furo for complexa, como furos escalonados, você pode escolher usar ferramentas de mandrilamento não padronizadas. Deixe o fabricante projetar uma ferramenta com múltiplas arestas de corte de acordo com a estrutura do furo processado, para que o desbaste de furos complexos possa ser concluído de uma só vez durante o processamento.
Ferramentas de mandrilamento finas são as ferramentas mais complexas e precisas entre todas as ferramentas CNC e, claro, também são as mais valiosas. Três pontos devem ser observados na seleção: primeiro, o ajuste do tamanho da ferramenta de mandrilamento deve ser preciso, e o tamanho após o ajuste da ferramenta deve ser refletido com precisão no furo processado, caso contrário, é impossível processar furos de precisão. Segundo, a precisão da ferramenta de mandrilamento deve ser mantida por um longo tempo. Terceiro, as especificações da ferramenta de mandrilamento devem ser completas. Por exemplo, uma ferramenta de mandrilamento de furo pequeno deve ser equipada com barras de mandrilamento de vários tamanhos e várias profundidades de mandrilamento.
Moagem Ctotal
Carboneto fresas finais são as ferramentas mais caras no processamento. Ao mesmo tempo, elas também são as ferramentas com a maior taxa de remoção de metal. Tente escolher ferramentas de dentes densos e de pequeno diâmetro para atingir a máxima eficiência de produção. Ao mesmo tempo, as pastilhas de liga usadas devem ter múltiplas arestas de corte para minimizar os custos de processamento. Antes de usar em grandes quantidades, é necessário conduzir múltiplas comparações de processamento e experimentos de processamento de campo, e selecionar a fresa mais econômica com base nos resultados do processamento.
Ferramenta Hidosos
Em centros de usinagem, várias ferramentas são instaladas em magazines de ferramentas, e ações de seleção e troca de ferramentas podem ser realizadas a qualquer momento de acordo com os regulamentos do programa. Portanto, porta-ferramentas padrão devem ser usados para que ferramentas padrão usadas em furação, mandrilamento, expansão, fresamento e outros processos possam ser instaladas de forma rápida e precisa no fuso da máquina-ferramenta ou magazine de ferramentas. Os programadores devem entender as dimensões estruturais, métodos de ajuste e faixa de ajuste dos porta-ferramentas usados em máquinas-ferramentas para determinar as dimensões radiais e axiais da ferramenta durante a programação.
Atualmente, a maioria dos porta-ferramentas de centros de usinagem importados ou nacionais que usamos adotam o padrão japonês MAS403BT, mas alguns equipamentos importados também adotam o padrão ANSIB5.50CAT. Os tamanhos de haste cônica são 30, 35, 40, 45, 50 e 60. Os nacionais mais comumente usados são hastes BT40 e BT50. As amostras de produção de vários fabricantes incluem quase todas as formas de porta-ferramentas, mas a maioria dos fabricantes só tem hastes BT40 e BT50 em estoque. Portanto, é muito importante determinar a forma do porta-ferramentas ao solicitar máquinas-ferramentas. Tente usar porta-ferramentas universais e, dentro de uma empresa, todas as máquinas-ferramentas devem usar um porta-ferramentas padrão. Dessa forma, é relativamente simples equipar o porta-ferramentas da máquina-ferramenta, emprestar ferramentas entre máquinas-ferramentas e fazer backup de ferramentas.
No processamento de máquinas-ferramentas CNC econômicas, uma vez que a afiação, medição e substituição de ferramentas são feitas principalmente manualmente, o que leva muito tempo, a ordem de arranjo de ferramentas deve ser organizada de forma razoável. Geralmente, os seguintes princípios devem ser seguidos:
- Minimize o número de ferramentas.
- Depois que uma ferramenta é fixada, ela deve concluir todas as etapas de processamento que pode executar.
- Ferramentas para processamento bruto e fino devem ser usadas separadamente, mesmo que sejam ferramentas do mesmo tamanho.
- Primeiro frese e depois fure.
A durabilidade e a precisão da ferramenta estão intimamente relacionadas ao preço da ferramenta. Deve-se notar que, na maioria dos casos, embora a seleção de boas ferramentas aumente o custo das ferramentas, a melhoria da qualidade do processamento e da eficiência do processamento trazida por isso pode reduzir muito o custo geral do processamento. O desenvolvimento de ferramentas está mudando a cada dia que passa. Muitas ferramentas novas e novos métodos de processamento aparecem a cada ano. Devemos experimentá-los com ousadia. A melhoria da tecnologia melhorará muito a eficiência do processamento.
Melhoria da eficiência da usinagem
No processo de usinagem, a seleção razoável da quantidade de corte é um fator importante para melhorar a eficiência da usinagem. O princípio da seleção razoável da quantidade de corte é. Na usinagem bruta, o foco principal é geralmente melhorar a produtividade, mas a economia e os custos de usinagem também devem ser considerados. No semiacabamento e acabamento, a eficiência de corte, a economia e o custo de usinagem devem ser levados em consideração sob a premissa de garantir a qualidade da usinagem. O valor do condado deve ser determinado de acordo com o manual da máquina-ferramenta e o manual da quantidade de corte e combinado com a experiência. Os seguintes fatores devem ser considerados especificamente.
Profundidade de corte ap. Quando a rigidez da máquina-ferramenta, peça de trabalho e ferramenta permite, ap é igual à margem de usinagem, que é uma medida eficaz para melhorar a produtividade. Para garantir a precisão da usinagem e a rugosidade da superfície das peças, uma certa margem deve geralmente ser deixada para o acabamento. A margem de acabamento das máquinas-ferramentas CNC pode ser ligeiramente menor do que a das máquinas-ferramentas comuns.
Largura de corte L. Geralmente, L é proporcional ao diâmetro da ferramenta d e inversamente proporcional à profundidade de corte. No processo de usinagem de máquinas-ferramentas CNC econômicas, a faixa geral de L é L=(0,6~0,9) d.
Velocidade de corte V. Aumentar a velocidade de corte também é uma medida eficaz para melhorar a produtividade, mas a relação entre velocidade de corte e durabilidade da ferramenta é relativamente próxima. À medida que a velocidade de corte aumenta, a durabilidade da ferramenta cai drasticamente, então a escolha da velocidade de corte depende principalmente da durabilidade da ferramenta. Além disso, a velocidade de corte também está intimamente relacionada ao material de processamento. Por exemplo, ao usar um fresa final para fresar liga 30Cr Ni2MO VA, a velocidade de corte é de cerca de 8m/min. Ao usar a mesma fresa de topo para fresar liga de alumínio, a velocidade de corte pode ser selecionada para ser maior que 200m/min.
As velocidades de corte das ferramentas fornecidas por diferentes fabricantes de ferramentas variam muito. Ferramentas com altas velocidades de corte devem ser selecionadas o máximo possível para dar o máximo de desempenho ao equipamento CNC e melhorar a eficiência do processamento. Por exemplo, no processamento de perfuração, há duas brocas U para escolher. Seu avanço é o mesmo, mas uma usa uma velocidade de 1000 rpm e a outra usa uma velocidade de 3000 rpm. Obviamente, a proporção de sua eficiência de perfuração é de 1:3, o que é muito diferente. Experimentos mostram que aumentar a velocidade de corte em 20% reduz o custo total por peça em 15%; se a velocidade de corte for reduzida e a vida útil da ferramenta for aumentada em 50%, o custo total por processamento de peça será reduzido em apenas 1%.
Velocidade do fuso n (r/min). A velocidade do fuso é geralmente selecionada de acordo com a velocidade de corte v. O painel de controle da máquina-ferramenta CNC é geralmente equipado com um interruptor de ajuste de velocidade do fuso (multiplicador), que pode ajustar a velocidade do fuso por múltiplos inteiros durante o processo de processamento.
Velocidade de avanço Vf. Vf deve ser selecionado de acordo com a precisão do processamento e os requisitos de rugosidade da superfície da peça, bem como o material da ferramenta e da peça de trabalho. Aumentar V também pode melhorar a eficiência da produção. Quando o requisito de rugosidade da superfície é baixo, V deve ser maior. Durante o processamento, Vf pode ser ajustado manualmente por meio do mecanismo de ajuste no painel de controle da máquina, mas a velocidade máxima de avanço é limitada pela rigidez do equipamento e pelo desempenho do sistema de avanço.
A seleção de ferramentas de fresamento CNC é o resultado de uma consideração abrangente de vários fatores de influência. Sob a premissa de seguir os princípios básicos, selecione a ferramenta apropriada de acordo com a situação específica. Ao mesmo tempo, combinado com as condições reais das ferramentas e equipamentos selecionados, selecione razoavelmente os parâmetros de processamento para maximizar a eficiência do processamento e reduzir o custo total do processamento. Ao mesmo tempo, qualquer escolha que seja considerada a melhor no momento nem sempre é inalterada e deve ser ajustada no tempo de acordo com os problemas encontrados no processamento e no desenvolvimento de novos métodos e ferramentas de processamento.
