O novo processo de torneamento de alta resistência com corte de botão ajustável (SWC) não visa apenas melhorar a produtividade e a taxa de utilização do equipamento de peças de alta resistência, mas também requer a redução do consumo de energia e a execução de corte a seco. Em combinação com a situação real do processamento de corte moderno em meu país, ao projetar uma nova ferramenta de torneamento de alta resistência com corte de botão ajustável, a relação de otimização entre materiais da ferramenta, revestimentos da ferramenta e geometria da ferramenta deve ser considerada de forma abrangente. Também deve resolver a integração de processos de desbaste e acabamento sob diferentes condições de corte e o grau de realização de novos requisitos técnicos para corte a seco e corte verde. Suas tecnologias e métodos de gerenciamento relacionados devem atender e otimizar os requisitos de alta eficiência de todo o processo de processamento. Portanto, a promoção e a aplicação de tecnologias avançadas do novo sistema de ferramenta de torneamento de alta resistência com corte de botão ajustável são de grande importância para melhorar os benefícios do torneamento pesado.https://samhotool.com/steel-milling-bit/
Torneamento pesado refere-se ao torneamento com uma velocidade de corte Vc ≥ 38m/min, uma quantidade de corte traseiro ap ≥ 10mm e uma taxa de avanço f ≥ 0,5mm/r. Devido à limitação das condições do processo em meu país, as ferramentas de torneamento para serviços pesados no local de produção geralmente têm uma profundidade de corte traseiro de ap=25mm, uma taxa de avanço de f≥1,0mm/r e uma velocidade de corte de Vc≥40～60m/min. Comparado com o processamento comum, a profundidade de corte é grande, a velocidade de corte é baixa e a velocidade de avanço é lenta. Além disso, a vibração é causada por fatores como equilíbrio ruim da peça de trabalho, distribuição irregular da margem de usinagem e desequilíbrio de algumas partes da máquina-ferramenta durante o processo de corte. O processo de desequilíbrio dinâmico do processamento consome muito tempo de manobra e tempo auxiliar.
Comparado com ferramentas de torneamento comuns, a usinagem de serviço pesado tem uma grande quantidade de corte, e as condições de trabalho e métodos de reforço da ferramenta também são muito diferentes. O design da ferramenta tem suas próprias características significativas. Portanto, o processamento de torneamento de serviço pesado do corte de tumor da ferramenta não pode ser refletido apenas em um processo ou um equipamento, mas deve servir para melhorar a eficiência de toda a linha de produção. O desempenho geral de vários aspectos, incluindo estrutura da ferramenta, geometria, material do corpo da ferramenta, material da aresta de corte, revestimento da ferramenta, etc. deve servir a todo o sistema. Os problemas de engenharia de aplicação da tecnologia de processamento de torneamento de serviço pesado do corte de tumor da ferramenta e do sistema de ferramentas que é fácil de operar e gerenciar devem ser resolvidos em tempo hábil.
Seleção sistemática de materiais de ferramentas e parâmetros de geometria de arestas para usinagem pesada
Mecanismo de corte da ponta da ferramenta em torneamento pesado
A profundidade do corte pesado pode geralmente atingir 30-50 mm, e a tolerância é irregular. A camada endurecida na superfície da peça de trabalho faz com que a ferramenta se desgaste no estágio de usinagem de desbaste, principalmente desgaste abrasivo. A velocidade de corte é geralmente de 15-20 m/min, e a aresta de corte está na área e período de tempo onde ocorre a aresta construída. Portanto, com base em dar jogo total à resistência do material avançado da ferramenta e melhorar e otimizar a estrutura e geometria da ferramenta, as regras de geração e eliminação de aresta construída podem ser efetivamente usadas para corte. Também é possível começar aumentando a espessura da camada de corte e a quantidade de avanço, e fazer uso total da tecnologia "wiper" de grande avanço com a aresta do limpador (ou seja, usando uma linha reta curta ou um arco curto de grande raio para conectar o raio da ponta da ferramenta e a aresta de corte auxiliar. A tecnologia pode reduzir a rugosidade da superfície usinada), melhorar o acabamento da superfície usinada e atingir o propósito de reduzir a força de corte, reduzir o atrito e realizar o processamento eficiente de corte a seco e verde.
Mudanças sistemáticas nas propriedades e estrutura do material para ferramentas de torneamento pesadas eficientes com corte de nódulos
A seleção do material da lâmina e do modelo da ferramenta de serviço pesado para cortar tumores deve atender aos requisitos de alta eficiência das condições do sistema de processamento, caso contrário, terá um impacto negativo. Portanto, a resistência ao desgaste e a resistência ao impacto do material da ferramenta devem ser consideradas. Ferramentas de cerâmica com baixa resistência à flexão e baixa tenacidade ao impacto não são adequadas para torneamento de serviço pesado com tolerâncias irregulares, e o CBN também tem o mesmo problema. O coeficiente de atrito do carboneto cimentado é baixo, e a ferramenta tem forte durabilidade em alta temperatura. É adequada para processamento bruto de materiais de alta dureza e torneamento de serviço pesado, mas medidas específicas do processo são necessárias.
Ao processar materiais de aço, o carboneto cimentado tipo K tem grande deformação plástica da peça de trabalho durante torneamento pesado, atrito severo e alta temperatura de corte. Portanto, raramente é usado em torneamento pesado. Se uma ferramenta de tubo de calor for usada, a aresta de corte é resfriada de forma eficaz e contínua, e a adaptabilidade será aprimorada. O carboneto cimentado tipo P tem alta dureza, alta resistência ao desgaste, alta resistência ao calor, capacidade de difusão antiadesão e propriedades antioxidantes. É um material de ferramenta comumente usado para torneamento pesado e é adequado para processar materiais de aço. No entanto, ao girar em baixa velocidade e o processo de corte não é estável, a tenacidade das ligas do tipo YT é baixa, o que causará lascas. Especialmente ao processar alguns materiais de liga de alta resistência, a durabilidade do carboneto cimentado tipo YT diminui rapidamente e não pode atender aos requisitos de uso.
Para melhorar ainda mais a eficiência do processamento, o material da ferramenta deve ser selecionado entre ferramentas do tipo M ou ferramentas de liga de grão fino e ultrafino (como 643, etc.). Comparado com o carboneto cimentado do tipo P, o aumento em sua vida útil antes da reafiação excede em muito a perda de vida útil após a reafiação. Porque sua outra vantagem é a aresta de corte afiada, ou seja, também pode substituir ferramentas de alta velocidade em ocasiões com condições de processamento severas, e sua faixa de aplicação é relativamente ampla. Além disso, a liga de grão fino tem boa resistência ao desgaste e é mais adequada para processar produtos de ferro fundido endurecido a frio. A eficiência pode ser aumentada em mais de 1 vez em comparação com ferramentas do tipo YW. Geralmente, as condições de processamento acima não podem ser totalmente atendidas, então a estrutura da ferramenta de corte pesada deve considerar e se adaptar à substituição de diferentes tipos de materiais de ferramentas devido a condições de processamento insuficientes ou alteradas. Ou seja, para se adaptar às necessidades de substituição dos mesmos e diferentes tipos de lâminas e ajustar os parâmetros geométricos da aresta de corte, as alterações correspondentes na estrutura da ferramenta devem ser condizentes com os requisitos específicos de operação e gerenciamento.
Características de alta eficiência do tamanho do inserto indexável e desempenho do sistema de substituição para ferramentas de torneamento pesado com ponta de ferramenta de corte
Os requisitos específicos para o tamanho de insertos indexáveis para torneamento pesado são os seguintes. O comprimento lateral mínimo de um inserto quadrado é de 19 mm, e o comprimento lateral mínimo de um inserto triangular é de 19 mm. Fresas pentagonais são um método econômico para melhorar a produtividade, e o comprimento lateral mínimo do inserto é de 13 mm. O comprimento lateral mínimo do inserto em forma de diamante é de 16 mm. A tolerância dos principais parâmetros geométricos do blank do inserto e o desvio de planicidade devem estar em conformidade com as disposições relevantes do YS/T553-2006. Para melhorar a conveniência, confiabilidade e padronização do gerenciamento e uso eficientes de sistemas de ferramentas ajustáveis e o nível de qualidade da integração do processo, o grau de precisão do inserto deve ser A ou F.
Para facilitar o ajuste dos ângulos dianteiro e traseiro, o ângulo traseiro em relação ao ângulo frontal inicial da aresta de corte deve ser selecionado entre 15°, 20° e 25° (codinomes D, E e F), para que haja uma quantidade de ajuste de cerca de 7 a 15°. Se a amplitude da mudança de ajuste do ângulo de deflexão principal for grande, o formato da lâmina deve ser selecionado entre os modelos S, C e M. Portanto, para substituir a lâmina, a parte de corte da ferramenta deve deixar uma dimensão para ajustar a quantidade de apoio da lâmina na linha vetorial da quantidade de corte traseiro da aresta de corte. Com base nos requisitos básicos do corte verde, o ângulo de ataque principal da ranhura da ferramenta deve mudar entre 45° e 60°. Dessa forma, a mudança do ângulo de ataque principal da aresta de corte pode aumentar a espessura do corte e reduzir a força de corte sem aumentar a taxa de avanço. Também pode armazenar parte da potência da máquina-ferramenta em vários graus para melhorar a produtividade.
A mudança dos parâmetros geométricos da borda da lâmina deve ter as seguintes características. Ângulo frontal γo=15~30°, ângulo traseiro αo=5~8°, ângulo de ataque principal κr=45~75°, ângulo de inclinação da lâmina λs=3~6°, ângulo de ataque principal da borda de transição κrε=30~15°, ângulo de ataque secundário κ'r=15~30°, ângulo de ataque da borda do limpador κr1=0°, ângulo de inclinação da borda do limpador λs1=0~10°. A largura do chanfro negativo da aresta de corte principal deve ser menor que a espessura de corte ap (=f·sinκr), bγ1=(3/4～1/2)f, o raio da ponta da ferramenta rε=0,3～1,0 mm, o comprimento da aresta de polimento é 1,5 vezes a quantidade de corte posterior e o ângulo de inclinação da lâmina é +15°, o que desempenha um papel de raspagem. O ângulo de ataque negativo da aresta de corte é semelhante a =-30° obtido por chanfradura, e a eficiência será melhorada.
Os parâmetros do ângulo de fase inicial da ranhura da ferramenta κcγ=60°∪45°, αco=(25°∪20°∪15°), λcs=6°, e o ângulo de deflexão secundário κco=-30°. O ângulo da lâmina é γpo=15°∪20°∪25°αpr=20°∪15°, e o ângulo de inclinação da lâmina λps=0°. Quando κr<90°, os ângulos de inclinação da aresta principal e secundária são obtidos ajustando o ângulo de ataque em cerca de 15°. Isso, combinado com as capacidades substituíveis do inserto, permite a otimização da geometria da aresta da ferramenta e dos parâmetros de corte.
Revestimento de ferramentas de torneamento
Para fazer com que a ferramenta tenha alta confiabilidade, o revestimento da ferramenta é indispensável. Como o revestimento da ferramenta tem uma função semelhante à do refrigerante, ele pode produzir uma camada protetora para isolar a ferramenta do calor de corte, de modo que o calor raramente seja transferido para a ferramenta. Assim, a ponta da ferramenta pode ser mantida dura e afiada por um longo tempo. O revestimento com uma superfície lisa também pode reduzir o atrito para reduzir o calor de corte e evitar que o material da ferramenta seja afetado por reações químicas.
Lâminas de corte de tumor de ferramenta de corte pesado devem usar lâminas de ferramenta multirrevestidas com revestimento TiAlN e revestimento macio Mo2. Possui as características de alta dureza e boa resistência ao desgaste, bem como a função de substituir o refrigerante com baixo coeficiente de atrito e fácil fluxo de cavacos. Na tecnologia de corte a seco, o revestimento de ferramentas desempenha um papel muito importante. O problema técnico de baixa resistência de ligação entre o revestimento e o material de base foi resolvido e deve ser aplicado ao torneamento pesado o mais rápido possível.
Controlabilidade de quebra de cavacos reduzida e tecnologia de placa de pressão de inserção com largura de quebra de cavacos ajustável
Geralmente, devido aos defeitos de estrutura e função, a otimização dos parâmetros do ângulo de ataque da aresta de corte de ferramentas não ajustáveis não é ideal. Portanto, ao tornear peças de aço com grande profundidade de corte e grande taxa de avanço em tornos pesados, os cavacos são largos, grossos e roxos, e o consumo de energia é grande. Os cavacos em forma de C formados têm maior probabilidade de danificar a aresta de corte ou respingar e ferir pessoas. O ângulo de ataque de trabalho real da aresta da ferramenta de torneamento pesado da ferramenta de corte de aresta construída é grande (o pé frontal real formado pela aresta construída pode ser em torno de 50°). O consumo de energia é reduzido em cerca de 1/3, e a cor dos cavacos muda de branco para amarelo.
E devido ao papel da aresta de transição e da aresta negativa, o raio do arco na parte inferior da ranhura do quebra-cavacos é aumentado (a largura é geralmente de 10 mm). Os cavacos podem ser enrolados para cima e enrolados em cavacos de relógio em forma de espiral. E eles podem colidir e quebrar na superfície de processamento, ou cair pelo próprio peso, e a controlabilidade é forte. A aresta de corte da lâmina não será quebrada pelo impacto, e a eficiência da produção pode ser bastante melhorada. No entanto, o problema de ajustar e reafiar o ângulo da aresta de corte não foi bem resolvido. A mudança das condições de trabalho e resfriamento e a imperfeição do mecanismo de bloqueio de cavacos também reduzirão a controlabilidade da quebra de cavacos. Portanto, o problema técnico da placa de pressão da lâmina com largura de quebra de cavacos ajustável deve ser resolvido a tempo.
Em vista da mudança das condições de trabalho de usinagem e torneamento de serviço pesado, a parte de trabalho do rolamento de cavacos frontal da placa de pressão com largura de quebra de cavacos ajustável é soldada com uma folha de carboneto de 3-5 mm de espessura. A parte inferior da extremidade frontal pressiona a lâmina de carboneto, enquanto a extremidade traseira é intimamente combinada com a superfície do arco interno esférico do defletor. O deslocamento é ajustado pelo movimento linear alternativo limitado da parte inferior da placa de pressão para se adaptar às necessidades de substituição de diferentes tipos de lâminas com raio de círculo inscrito mudando dentro de uma certa faixa e ajustando a fixação após a retificação da lâmina.
A placa de pressão superior pode fazer movimento alternativo limitado na superfície de contato da placa de pressão inferior e pode ser efetivamente apertada pelos parafusos da placa de pressão, com alta resistência. A quantidade de ajuste da placa de pressão superior é de mais ou menos 1-2 mm, o que pode fazer os cavacos rolarem em forma de espiral. A quantidade de ajuste da largura de quebra de cavacos deve ser determinada de acordo com o tamanho do perfil do cavaco. Os cavacos não devem impactar violentamente a extremidade frontal da placa de pressão, caso contrário, a parte de corte da ferramenta de torneamento será quebrada. Lâminas cegas ou quebradas também devem ser substituídas a tempo, e os cavacos e a escória devem ser limpos da placa de pressão. O impacto da cabeça de corte no batente de cavacos durante o processamento não é muito grande, e a estrutura multifuncional da placa de pressão com largura de quebra de cavacos ajustável desta ferramenta de torneamento para serviços pesados tem um efeito melhor.
Este tipo de lâmina indexável deve formar uma viga composta de interface variável com o calço e a ranhura. O comprimento da borda que se estende do calço e da extremidade frontal da ranhura não deve exceder 2 mm, de modo a facilitar a retificação da lâmina e ajustar o ângulo de deflexão principal. A lâmina tem dois tipos de chanfro único e seção retangular. Quando há um erro de montagem entre o calço e a superfície da junta da lâmina, ele deve ser corrigido a tempo para garantir a precisão da montagem. O parafuso de fixação está localizado acima da placa de pressão e é um dispositivo de pressão flutuante que não é facilmente danificado por cavacos. É mais adequado para cortes pesados, exigindo boa coordenação de todos os componentes e alto desempenho de contato, caso contrário, produzirá grandes vibrações, o que não é propício para melhorar a eficiência da produção e a qualidade do processamento.
Estrutura da ferramenta de torneamento e sistema de ferramentas
O sistema de usinagem de serviço pesado para corte de tumores de lâmina requer que a estrutura da ferramenta possa se adaptar aos requisitos relevantes de ajuste, substituição e alteração no sistema de usinagem dentro da menor faixa. Portanto, não apenas os parâmetros dos componentes da peça de corte e da peça de suporte devem ser efetivamente alterados dentro de uma faixa semelhante, mas também a precisão correspondente deve atender aos requisitos de rigidez dinâmica e estática da estrutura da ferramenta. Portanto, os parâmetros de diferentes tipos de ranhuras de ferramenta devem ter ângulos de fase inicial correspondentes.
A parte de corte da cabeça da ferramenta não só pode fazer viagens de ida e volta limitadas na linha reta do plano e movimento longitudinal limitado do arco, mas também fazer a precisão correspondente e a força de conexão do pino de posicionamento da lâmina correspondente e placa de pressão ajustável da lâmina, placa de pressão ajustável esférica do arco e componentes da haste da ferramenta. Tem bom desempenho de equilíbrio, excelente rigidez, nenhuma vibração anormal e um dispositivo de eliminação de sobrecarga quando submetido a grandes forças de corte. Portanto, a luva de suporte quadrada e a haste da ferramenta devem adotar uma estrutura instalada a quente por meio de cálculo. O material pode ser forjado e torneado com aço 45# ou 4OCrMo, e a dureza do tratamento térmico é de 45~48HRC. A deformação elástica deve atender aos requisitos de rigidez dinâmica e estática do desempenho estrutural da ferramenta, para que possa ser usada como um suplemento à função da máquina-ferramenta e atender às necessidades de alta eficiência do sistema de processamento.
A prática provou que o sistema de ferramentas simples de torneamento ajustável para serviços pesados tem forte adaptabilidade. Inicialmente, ele realizou corte intensivo e ecológico, melhorando efetivamente a economia das medidas do processo. Pode ser aplicado de tornos gerais aos tornos CNC mais modernos. O tempo de troca de ferramenta é de apenas 1/20 a 1/10 do das ferramentas de torno gerais, e a precisão de posicionamento repetido é alta, e a estabilidade do tamanho do processamento é muito boa. É uma extensão da tecnologia de ferramentas de torneamento modulares para serviços pesados e tem grandes perspectivas de desenvolvimento. O principal objetivo do processamento do estágio de processamento bruto é remover o excesso. A profundidade de corte deve ser aumentada e a eficiência pode ser aumentada em mais de 5 vezes. Devido à grande profundidade de corte durante o corte pesado, a força de corte é grande. Correspondentemente, uma velocidade de corte mais baixa é selecionada, geralmente de 10 a 15 m/min, e a taxa de avanço é de 1 a 2 mm/r.
Seleção de parâmetros de corte
Em máquinas-ferramentas grandes (potência de corte Pm acima de 40 kW), ao processar peças grandes de aço carbono médio, aço fundido e aço forjado, é recomendado usar parâmetros de corte:
V=70m/min,f=1,2～1,5mm/r,ap=33mm,
Em máquinas-ferramentas com potência de corte Pm=25kW, ao processar peças de tamanho médio:
V=5Om/min,f=3,15mm/r,ap=11mm;
Transformar grandes ferramentas de torneamento integradas em ferramentas ajustáveis SWC pode aumentar a eficiência de processamento abrangente para mais de 80%.
A eficiência do processamento de corte de tumor da ferramenta SWC trazida pelo sistema de ferramentas formado pelo ajuste é relativamente alta. Visando as características específicas do sistema de usinagem e os parâmetros geométricos da aresta de corte mudando em uma faixa semelhante, o ângulo de fase inicial do ângulo da ferramenta do sistema é razoavelmente selecionado para otimizar o desempenho de ajuste dos componentes e mecanismos. Incluindo um sistema de fixação de ferramentas com funções semelhantes ao sistema de ferramentas CAPTO. E integrando as características das ferramentas de tubo de calor, ele pode não apenas executar efetivamente o corte a seco verde, mas também formar uma função de sistema que é fácil de operar e gerenciar. Portanto, o conteúdo técnico é relativamente alto. Comparado com ferramentas de torneamento de alto avanço comuns, sua superioridade pode ser vista claramente, o que é digno de mais pesquisas, discussões e promoções.
