No processo de processamento de aço endurecido, é muito importante escolher a ferramenta de corte correta. Com sua capacidade de corte superior e forte resistência ao desgaste, o fresa final pode fornecer efeito de corte estável ao processar aço endurecido com maior dureza. Para garantir a precisão do processamento e prolongar a vida útil da ferramenta, recomenda-se o uso de fresas de topo revestidas. O revestimento deste tipo de ferramenta pode efetivamente reduzir o atrito e o acúmulo de calor, ao mesmo tempo que melhora a resistência ao desgaste da ferramenta. No processo de corte, parâmetros de corte razoáveis, o uso de fluido de corte e a manutenção regular da ferramenta são fatores importantes para garantir a qualidade do processamento e melhorar a eficiência da produção.
O que é aço endurecido
No processamento de aço temperado, é crucial escolher a ferramenta de corte correta. Com sua capacidade de corte superior e forte resistência ao desgaste, o fresa final pode fornecer resultados de corte estáveis ao processar aço endurecido com maior dureza. Para garantir a precisão do processamento e prolongar a vida útil da ferramenta, recomenda-se o uso de fresas de topo revestidas. O revestimento desta ferramenta pode efetivamente reduzir o atrito e o acúmulo de calor, ao mesmo tempo que melhora a resistência ao desgaste da ferramenta. No processo de corte, parâmetros de corte razoáveis, o uso de fluidos de corte e a manutenção regular das ferramentas são fatores importantes para garantir a qualidade do processamento e melhorar a eficiência da produção.
- Alta dureza, alta resistência e quase nenhuma plasticidade são as principais características de corte do aço endurecido. Quando a dureza do aço endurecido atinge HRC50~60, sua resistência pode atingir ob=2100~2600MR3. De acordo com os regulamentos de classificação da usinabilidade do material processado, a dureza e a resistência do aço endurecido são ambas 9a, que é o material mais difícil de cortar.
- Alta força de corte e alta temperatura de corte: para cortar cavacos de peças de alta dureza e alta resistência, a força de corte da unidade pode chegar a 4500MR. Para melhorar as condições de corte e aumentar a área de dissipação de calor, a ferramenta deve selecionar um ângulo de deflexão principal e um ângulo de deflexão secundário menores. Isto causará vibração, exigindo melhor rigidez do sistema de processo.
- Não é fácil produzir arestas postiças; o aço endurecido tem alta dureza e alta fragilidade, e não é fácil produzir uma aresta postiça durante o corte. A superfície usinada pode obter uma rugosidade superficial menor.
- A lâmina é fácil de quebrar e desgastar: Devido à alta fragilidade do aço endurecido, o contato entre o cavaco e a lâmina é curto durante o corte, e a força de corte e o calor de corte estão concentrados perto da borda da ferramenta, o que é fácil de causar a lâmina quebrar e desgastar.
- Baixa condutividade térmica: A condutividade térmica do aço endurecido geral é de 7,12 W (m”K), que é cerca de 1/7 do aço 45. O grau de usinabilidade do material é 9a, que é um material muito difícil de cortar. Devido ao baixo coeficiente térmico do aço endurecido, o calor de corte é difícil de ser transportado pelos cavacos e a temperatura de corte é muito alta, o que acelera o desgaste da ferramenta.
Como escolher materiais de ferramentas para cortar aço endurecido
A seleção razoável dos materiais da ferramenta é uma condição importante para o corte de aço endurecido. De acordo com as características de corte do aço endurecido, os materiais das ferramentas não devem apenas ter alta dureza, resistência ao desgaste e resistência ao calor, mas também ter certa resistência e condutividade térmica.
Metal duro: Para melhorar o desempenho do metal duro, ao selecionar o metal duro, deve-se dar preferência ao metal duro com partículas ultrafinas de TaC ou NbC adicionadas em quantidades apropriadas. Porque no metal duro WC-Co, após a adição de TaC, sua resistência original a altas temperaturas em 800 ℃ pode ser aumentada em 150 ~ 300 MPa, e HV40 ~ 100 pode aumentar a dureza à temperatura ambiente. Depois de adicionar NbC, a resistência a altas temperaturas é aumentada em 150 ~ 300 MPa e a dureza à temperatura ambiente é aumentada em HV70 ~ 150. Além disso, TaC e NbC podem refinar os grãos e melhorar a capacidade do metal duro de resistir ao desgaste por injeção crescente. TaC também pode reduzir o coeficiente de atrito, reduzir a temperatura de corte, aumentar a capacidade do metal duro de resistir a trincas térmicas e deformação termoplástica e também refinar os grãos de WC para 0,5 ~ 1 μm, aumentar sua dureza em HRA1,5 ~ 2 e aumentar sua resistência à flexão em 600 ~ 800 MPa. Sua dureza em altas temperaturas é superior à do metal duro em geral.
Cerâmicas compostas prensadas a quente e cerâmicas de nitreto de silício prensadas a quente: Adicionar elementos metálicos como TiC ao AI203 e usar a tecnologia de prensagem a quente melhora a densidade da cerâmica e o desempenho da cerâmica à base de alumina, de modo que sua dureza aumenta para HRA95,5 , a resistência à flexão pode atingir 800 ~ 1200 MPa e a resistência ao calor pode atingir 1200 ℃ ~ 1300 ℃, o que pode reduzir o desgaste de ligação e difusão durante o uso. Cerâmicas à base de nitreto de silício são feitas adicionando elementos metálicos como TiC ao Si3N4, com dureza de HRA93 ~ 94 e resistência à flexão de 700 ~ 1100 MPa. Essas duas cerâmicas são adequadas para torneamento, fresamento, mandrilamento e aplainamento de aço endurecido.
Ferramenta de folha composta de nitreto cúbico de boro (PCRN): Sua dureza é HV8000 ~ 9000, a resistência à flexão composta é 900 ~ 1300 MPa, a condutividade térmica é relativamente alta, a resistência ao calor é 1400 ℃ ~ 1500 ℃, que é a mais alta entre os materiais de ferramentas. É muito adequado para semiacabamento e acabamento de aço temperado.
Como escolher os parâmetros geométricos das ferramentas de corte para aço temperado
Ao cortar aço endurecido, bons materiais para ferramentas de corte por si só, sem parâmetros geométricos razoáveis da ferramenta de corte, não podem alcançar resultados satisfatórios. Portanto, é necessário selecionar razoavelmente os parâmetros geométricos da ferramenta de acordo com os materiais específicos da ferramenta, materiais da peça e condições de corte para exercer efetivamente o desempenho de corte dos materiais da ferramenta.
Ângulo de saída: O tamanho do ângulo de saída tem grande influência no corte de aço endurecido. Devido à alta dureza e resistência do aço endurecido, a força de corte é grande e concentrada perto da aresta da ferramenta. Para evitar lascas e cortes, o ângulo de inclinação deve ser selecionado como zero e valores negativos, geralmente γ0=-10°~0°. Quando o material da peça é duro e é necessário corte intermitente, um ângulo de inclinação negativo maior deve ser selecionado, γ0=-10°~-30°. Se uma pastilha intercambiável com ângulo de saída positivo for usada, um chanfro negativo maior com uma largura de bγ=0,5~1mm e γ01=-5°~-15° deve ser retificado para aumentar a resistência da lâmina.
Ângulo posterior: O ângulo posterior da ferramenta para corte de aço endurecido deve ser maior do que o da ferramenta geral para reduzir o atrito da face posterior da ferramenta. Geralmente, α0=8°~10° é melhor.
Ângulo de inclinação principal e ângulo de inclinação secundário: Para aumentar a resistência da ponta da ferramenta e melhorar as condições de dissipação de calor, o ângulo de inclinação principal κr=30°~60° e o ângulo de inclinação secundário κ'r=6°~15 °.
Ângulo de inclinação da lâmina: Quando o ângulo de inclinação da lâmina é negativo, a resistência da ponta da ferramenta pode ser aumentada. Porém, quando o valor negativo é muito grande, a força fp aumentará, causando vibração quando a rigidez do sistema de processo for fraca. Portanto, em circunstâncias normais, λs=-5°~0°; para corte intermitente, λs=-10°~-20°; para placas de raspagem de superfícies de dentes duros, o ângulo de inclinação da lâmina λs=-30°.
Raio do arco da ponta da lâmina: Seu tamanho afeta a resistência da ponta da ferramenta e a rugosidade da superfície processada. Devido à influência da rigidez do sistema de processo, o raio do arco da ponta da lâmina γε=0,5~2mm é apropriado.
As ferramentas de corte de aço endurecido devem ser cuidadosamente afiadas e afiadas com base na seleção razoável de parâmetros geométricos para melhorar a qualidade de afiação de cada superfície da ferramenta e melhorar a durabilidade da ferramenta.
Como escolher a quantidade de corte ao cortar aço endurecido
A quantidade de corte do aço endurecido é selecionada principalmente de acordo com as propriedades físicas e mecânicas do material da ferramenta de corte, o material da peça, o formato da peça, a rigidez do sistema de processo e a margem de processamento. Ao selecionar os três elementos da quantidade de corte, considere primeiro a escolha de uma velocidade de corte razoável, seguida pela profundidade de corte e, em seguida, pela taxa de avanço.
Velocidade de corte: A resistência ao calor do aço endurecido geral é de 200 ℃ ~ 600 ℃, enquanto a resistência ao calor do metal duro é de 800 ℃ ~ 1000 ℃, a resistência ao calor das ferramentas de corte de cerâmica é de 1100 ℃ ~ 1200 ℃, e a resistência ao calor de o nitreto cúbico de boro é 1400 ℃ ~ 1500 ℃. Exceto para o aço rápido, a dureza do aço endurecido em geral começa a diminuir quando atinge cerca de 400 ℃, enquanto os materiais da ferramenta acima ainda mantêm sua dureza original. Portanto, ao cortar aço endurecido, aproveite ao máximo as características acima, e a velocidade de corte não deve ser muito baixa ou muito alta para manter uma certa durabilidade da ferramenta. De acordo com a experiência atual, a velocidade de corte de diferentes materiais de ferramentas para corte de aço endurecido é vc=30~75m/min para ferramentas de corte de metal duro; vc=60~120m/min para ferramentas cerâmicas; vc=100~200m/min para ferramentas de nitreto cúbico de boro. Ao cortar de forma intermitente ou a dureza do material da peça é muito alta, a velocidade de corte deve ser reduzida, geralmente cerca de 1/2 da velocidade mínima de corte mencionada acima. A melhor velocidade de corte durante o corte contínuo é quando os cavacos estão vermelho-escuros.
Profundidade de corte: Geralmente selecionada de acordo com a tolerância de usinagem e a rigidez do sistema de processo. Em circunstâncias normais, αp=0,1~3mm.
Taxa de alimentação: Geralmente 0,05 ~ 0,4 mm/r. Quando o material da peça é duro ou o corte é intermitente, a fim de reduzir a força de corte da unidade, a taxa de avanço deve ser reduzida para evitar lascas e ferramentas.
Como cortar aço endurecido com fresas de cerâmica
O uso de ferramentas de corte de cerâmica para cortar aço temperado tem um efeito significativo em comparação com o uso de fresas de topo de metal duro para cortar aço temperado. Isto se reflete principalmente no fato de que a dureza e a resistência ao calor das ferramentas cerâmicas são superiores às do metal duro. Ferramentas de torneamento, fresas e ferramentas de rosqueamento feitas com ele podem cortar aço endurecido com sucesso.
Aproveitando ao máximo o fato de que os materiais cerâmicos das ferramentas de corte têm maior dureza e resistência ao calor do que o metal duro, a velocidade de corte selecionada deve ser maior do que a velocidade de corte do aço temperado para corte de metal duro, que geralmente é 50% maior. Por exemplo, a uma velocidade de corte de 50m/min, o desgaste de flanco das ferramentas cerâmicas é próximo ao do metal duro. Quando a velocidade de corte aumenta para 95m/min, sua resistência ao desgaste é muito maior que a do metal duro. Por exemplo, usando uma fresa de borda de três lados feita de lâminas de cerâmica para fresar uma chaveta de aço temperado com profundidade de 5,2 mm, largura de 16 mm e comprimento de 700 mm a uma velocidade de corte de 102 m/min, a ferramenta irá basicamente não usa.
Quando as ferramentas de corte de cerâmica são submetidas a cargas de impacto durante o corte, a ferramenta deve escolher um ângulo de ataque pequeno, um arco de ponta grande ou uma pastilha redonda para aumentar a resistência da ponta e evitar danos à ferramenta. Por exemplo, usando uma fresa de topo de fixação feita de lâminas cerâmicas circulares para fresar aço temperado, vc=120~150m/min, vf=230~290mm/min, αp=1~2mm.
Ângulo de inclinação negativo e ângulo de inclinação negativo da borda devem ser usados para aumentar a resistência da lâmina e da ponta. A rugosidade ra da lâmina e da superfície da lâmina deve ser inferior a 0,4μm.
O fluido de corte geralmente não é usado durante o corte. Se for utilizada, deve ser totalmente alimentada do início ao fim, caso contrário a lâmina irá rachar devido à expansão e contração térmica.
A resistência à flexão das ferramentas cerâmicas é inferior à do metal duro. Para reduzir a força por unidade de área da ferramenta, a taxa de avanço durante o corte deve ser menor, geralmente f = 0,08 ~ 0,15 mm/r.
Como usar ferramentas de corte de nitreto cúbico de boro para cortar aço endurecido
As ferramentas de corte de nitreto cúbico de boro (CBN) não são apenas um bom material para a fabricação de ferramentas abrasivas, mas também fáceis de afiar (podem ser afiadas com rebolos diamantados). Eles também são bons materiais para a fabricação de ferramentas de torneamento, fresas, fresas, brocas, alargadores, cortadores de engrenagens, etc. O CBN é usado principalmente para cortar vários aços endurecidos e também pode ser usado para cortar outros materiais difíceis de cortar. . Ele não apenas possui uma alta taxa de remoção de metal, mas também possui boa qualidade de processamento de superfície. O corte de vários aços endurecidos pode substituir efetivamente a retificação, reduzir os procedimentos de processamento e melhorar a produtividade. A maioria das lâminas de CBN vendidas no mercado são transformadas em lâminas intercambiáveis ou ferramentas em forma de chapas compostas com metal duro, cujo objetivo é melhorar a resistência à flexão das lâminas de CBN.
Devido à alta dureza (hv8000~9000) e alta resistência ao calor (1400°C~1500°C) das ferramentas de CBN, elas podem ser usadas para cortar aço endurecido a uma velocidade de corte várias vezes maior que a do metal duro, e sua durabilidade é várias a dezenas de vezes maior que a liga dura. Comparação de ferramentas de CBN e ferramentas de metal duro no corte de aço endurecido.
Os fabricantes nacionais de lâminas de CBN incluem o Chengdu Tool Research Institute, que produz a marca LDP-J; a Sexta Fábrica de Rebolos produz DLS-F1, DLS-F2 e DLS-F3. Existem também muitos fabricantes que produzem lâminas intercambiáveis e facas de soldagem de CBN. LDP-J e DLS-F1 são usados principalmente para cortar vários aços endurecidos. DLS-F2 é usado principalmente para cortar vários ferros fundidos. DLS-F3 é usado principalmente para cortar ligas de alta temperatura e ligas de titânio.
As ferramentas CBN não são adequadas para corte em baixa velocidade. As ferramentas CBN dependem do calor de corte gerado durante o corte para amolecer o material da peça em uma pequena faixa da área de corte para corte.
Ao cortar materiais com dureza HRC55-65, a velocidade de corte da ferramenta CBN deve ser de 50-120 m/min. Ao fresar, vc=100-160 m/min, e a taxa de avanço por minuto vf=70-160 mm/min; ao alargar, vc=60-130 m/min, ap=0,1-0,2 mm e f=0,07-0,2 mm/r. As ferramentas CBN são utilizadas principalmente para semiacabamento e acabamento de aço endurecido. A superfície usinada não queima como a retificação e a eficiência é cerca de dez vezes maior que a retificação.
Os parâmetros geométricos das ferramentas CBN ao cortar aço endurecido são γ0=-15°~-5°, α0=α'0=10°~15°, κr=30°~60°, κ'r=5°~15° , λs=0°~10° e γε=0,3~1 mm.
Ao usar ferramentas CBN para cortar aço endurecido, em quais casos é mais eficaz substituir a retificação
O corte de superfícies complexas e diversas superfícies complexas em máquinas-ferramentas CNC em vez de processos de retificação pode reduzir de 1/3 a 2/3 do trabalho e garantir alta precisão de posicionamento.
Furos internos ou pequenos furos com formas complexas. Se for usada retificação, o formato do rebolo também deve ser complexo. Às vezes, a moagem é impossível. Nessa hora, virar é o mais vantajoso.
Várias superfícies de uma peça (círculo externo, furo interno, face final, degrau, ranhura) precisam ser retificadas. Neste momento, o torneamento é usado e um processo pode ser concluído e o ferramental para retificação pode ser reduzido.
Após a têmpera, as peças são fáceis de deformar e deixam uma pequena margem, o que pode facilmente causar sucata. Neste momento, pode ser deixada uma margem maior. Após a têmpera, o excesso de margem pode ser cortado com uma ferramenta de corte de CBN e depois retificado para reduzir o desperdício causado por grandes deformações.
Ao processar peças de alta frequência com grandes mudanças de carga e usadas em condições difíceis, a estrutura superficial e as propriedades físicas e mecânicas da peça são melhores do que aquelas quando retificadas, o que pode prolongar a vida útil das peças.
Ao selecionar ferramentas de corte, como fresas e fresas de topo, o segredo é selecionar adequadamente os materiais da ferramenta e os parâmetros geométricos com base na dureza do material que está sendo processado e no formato da peça de trabalho. Para o processamento de aço de alta dureza, como otimizar a velocidade de corte, a profundidade de corte e a taxa de avanço, bem como a escolha do material e revestimento da ferramenta corretos, são fatores importantes para garantir a qualidade do processamento e melhorar a eficiência da produção. A seleção cuidadosa das ferramentas de corte e o ajuste razoável dos parâmetros de corte podem não apenas melhorar os resultados de corte, mas também prolongar a vida útil da ferramenta, atingindo assim metas de processamento econômicas e eficientes.
