¿Qué es una herramienta CNC?
La combinación de equipos de procesamiento avanzados y herramientas de corte CNC de alto rendimiento puede aprovechar al máximo su debido rendimiento y lograr buenos beneficios económicos. Con el rápido desarrollo de los materiales para herramientas de corte, varios materiales nuevos para herramientas de corte han mejorado enormemente sus propiedades físicas y mecánicas y su rendimiento de corte, y su gama de aplicaciones también ha seguido ampliándose.
¿La composición estructural de las herramientas CNC?
Las herramientas CNC (control numérico por computadora) son máquinas herramienta que funcionan mediante comandos programados codificados en un medio de almacenamiento, como una computadora. Estas herramientas utilizan un sistema controlado por computadora para realizar operaciones de mecanizado de precisión, como cortar, taladrar, fresar y dar forma. Las herramientas se utilizan en procesos de fabricación, particularmente en industrias como la aeroespacial, automotriz, médica y metalúrgica.
Las herramientas CNC incluyen una gama de máquinas, comofresado CNCmáquinas, CNCproceso de torno, enrutadores CNC, cortadores de plasma CNC y cortadores láser CNC. Estas herramientas funcionan moviendo una herramienta de corte o pieza de trabajo en tres o más ejes mediante control numérico por computadora.
Las herramientas CNC son conocidas por su precisión, exactitud y repetibilidad, lo que las hace ideales para fabricar piezas y componentes complejos con tolerancias estrictas. También son capaces de producir productos de alta calidad a un ritmo más rápido que las máquinas manuales tradicionales, lo que ayuda a aumentar la productividad y la eficiencia en la fabricación.
¿Qué propiedades básicas deben tener los materiales de herramientas CNC?
1. Dureza: Los materiales de las herramientas CNC deben ser lo suficientemente duros para resistir el desgaste durante el proceso de mecanizado.
2. Dureza: Los materiales de las herramientas CNC deben ser lo suficientemente resistentes para soportar impactos y cargas de choque.
3. Resistencia al calor: Los materiales de las herramientas CNC deben poder soportar las altas temperaturas generadas durante el proceso de mecanizado sin perder su resistencia o durabilidad.
4. Resistencia al desgaste: los materiales de las herramientas CNC deben ser resistentes al desgaste abrasivo causado por el contacto con la pieza de trabajo.
5. Estabilidad química: Los materiales de las herramientas CNC deben ser químicamente estables para evitar la corrosión y otras formas de daños químicos.
6. Maquinabilidad: Los materiales de las herramientas CNC deben ser fáciles de mecanizar y darles la forma deseada.
7. Rentabilidad: Los materiales de las herramientas CNC deben ser asequibles y rentables, teniendo en cuenta su rendimiento y longevidad.
Tipos, propiedades, características y aplicaciones de materiales para herramientas de corte.
Cada tipo de material tiene sus propiedades, características y aplicaciones únicas. A continuación se muestran algunos materiales comunes para herramientas de corte, junto con sus propiedades y aplicaciones:
1. Acero de alta velocidad (HSS):
HSS es un material para herramientas de corte de uso común, fabricado a partir de una combinación de acero, tungsteno, molibdeno y otros elementos. Es conocido por su alta dureza, resistencia al desgaste y tenacidad, lo que lo hace adecuado para mecanizar una amplia gama de materiales, incluidos aceros, aleaciones de aluminio y plásticos.
2. Carburo:
El carburo es un material compuesto hecho de una mezcla de partículas de carburo de tungsteno y un aglutinante metálico, como el cobalto. Es conocido por su excepcional dureza, resistencia al desgaste y al calor, lo que lo hace ideal para mecanizar materiales resistentes, como acero inoxidable, hierro fundido y aleaciones de alta temperatura.
3. Cerámica:
Las herramientas de corte cerámicas están hechas de una variedad de materiales cerámicos, como óxido de aluminio, nitruro de silicio y circonio. Son conocidos por su alta dureza, resistencia al desgaste y estabilidad química, lo que los hace adecuados para mecanizar materiales duros y abrasivos, como cerámicas, compuestos y superaleaciones.
4. Nitruro de boro cúbico (CBN):
El CBN es un material sintético elaborado a partir de cristales cúbicos de nitruro de boro. Es conocido por su excepcional dureza, resistencia al desgaste y resistencia al calor, lo que lo hace adecuado para mecanizar aceros endurecidos y otros materiales que son difíciles de mecanizar utilizando otros materiales de herramientas de corte.
5. Diamante:
Las herramientas de corte de diamante están hechas de diamantes naturales o sintéticos. Son conocidos por su excepcional dureza, resistencia al desgaste y al calor, lo que los hace adecuados para mecanizar metales no ferrosos, compuestos y otros materiales duros y abrasivos.
También existe un tipo especial de herramienta llamada herramienta recubierta.
Generalmente, los materiales anteriores se utilizan como recubrimientos y se utilizan ampliamente en máquinas herramienta CNC.
Una herramienta recubierta es una herramienta con una fina capa de material aplicada a su superficie para mejorar su rendimiento y extender su vida útil. El material de recubrimiento se elige en función del uso previsto de la herramienta, y los materiales de recubrimiento comunes incluyen nitruro de titanio (TiN), carbono de titanio (TiCN) y carbono similar al diamante (DLC).
Los recubrimientos pueden mejorar el rendimiento de una herramienta de varias maneras, como reducir la fricción y el desgaste, aumentar la dureza y la tenacidad y mejorar la resistencia a la corrosión y al daño químico. Por ejemplo, una broca recubierta de TiN puede durar hasta tres veces más que una sin revestir, y una fresa recubierta de TiCN puede cortar materiales más duros con menos desgaste.
Las herramientas recubiertas se utilizan comúnmente en industrias como la manufacturera, aeroespacial, automotriz y de dispositivos médicos. Se pueden utilizar para cortar, taladrar, fresar, rectificar y otras operaciones de mecanizado.
Principios de selección de materiales para herramientas CNC.
La selección de materiales de herramientas CNC es una consideración importante al diseñar y fabricar herramientas de precisión.piezas giratorias. La selección del material de una herramienta se basa en una serie de factores, incluido el tipo de material que se mecaniza, la operación de mecanizado y el acabado deseado.
Estos son algunos de los principios de selección de materiales para herramientas CNC:
1. Dureza:El material de la herramienta debe ser lo suficientemente duro para soportar las fuerzas y temperaturas generadas durante el mecanizado. La dureza normalmente se mide en la escala Rockwell C o la escala Vickers.
2. Dureza:El material de la herramienta también debe ser lo suficientemente resistente para resistir fracturas y astillas. La tenacidad generalmente se mide por la resistencia al impacto o la tenacidad a la fractura.
3. Resistencia al desgaste:El material de la herramienta debe tener buena resistencia al desgaste para mantener su filo y evitar fallas en la herramienta. La resistencia al desgaste de un material a menudo se mide por el volumen de material que se elimina de la herramienta durante una cierta cantidad de mecanizado.
4. Conductividad térmica: El material de la herramienta debe tener buena conductividad térmica para disipar el calor generado durante el mecanizado. Esto ayuda a evitar fallas en la herramienta y a mantener la precisión dimensional.
5. Estabilidad química:El material de la herramienta debe ser químicamente estable para evitar reacciones químicas con el material de la pieza de trabajo.
6. Costo:El costo del material de la herramienta también es una consideración importante, especialmente para tiradas de producción de gran volumen.
Los materiales comunes utilizados para las herramientas CNC incluyen carburo, acero de alta velocidad, cerámica y diamante. La selección de un material de herramienta depende de la operación de mecanizado específica y del acabado deseado, así como de los materiales que se mecanizan y el equipo disponible.
1）El material de la herramienta de corte coincide con las propiedades mecánicas del objeto mecanizado.
Hacer coincidir el material de la herramienta de corte con las propiedades mecánicas del objeto mecanizado es una consideración importante en el mecanizado CNC. Las propiedades mecánicas del objeto mecanizado incluyen su dureza, tenacidad y ductilidad, entre otras. Elegir un material de herramienta de corte que coincida o complemente las propiedades mecánicas del objeto mecanizado puede mejorar el rendimiento y la eficiencia del mecanizado, reducir el desgaste de la herramienta y mejorar la calidad de la pieza terminada.
① El orden de dureza del material de la herramienta es: herramienta de diamante>herramienta de nitruro de boro cúbico>herramienta de cerámica>carburo de tungsteno>acero de alta velocidad.
② El orden de resistencia a la flexión de los materiales de las herramientas es: acero de alta velocidad > carburo cementado > herramientas cerámicas > herramientas de diamante y nitruro de boro cúbico.
③ El orden de tenacidad de los materiales de las herramientas es: acero de alta velocidad > carburo cementado > herramientas de nitruro de boro cúbico, diamante y cerámica.
Por ejemplo, si el objeto mecanizado está hecho de un material duro y quebradizo como acero endurecido o hierro fundido, la mejor opción puede ser una herramienta de corte hecha de un material duro y resistente al desgaste como carburo o cerámica. Estos materiales pueden soportar las altas fuerzas de corte y temperaturas generadas durante el mecanizado y mantener sus filos afilados durante períodos de tiempo más prolongados.
Por otro lado, si el objeto mecanizado está hecho de un material más blando y dúctil como el aluminio o el cobre, una herramienta de corte hecha de un material más resistente como el acero rápido puede ser más apropiada. El acero de alta velocidad puede absorber mejor los golpes y las vibraciones durante el mecanizado, lo que reduce el riesgo de rotura de la herramienta y mejora su vida útil.
2）Coincidencia del material de la herramienta de corte con las propiedades físicas del objeto mecanizado
Hacer coincidir el material de la herramienta de corte con las propiedades físicas del objeto mecanizado también es una consideración importante en el mecanizado CNC. Las propiedades físicas del objeto mecanizado incluyen su conductividad térmica, coeficiente de expansión térmica y requisitos de acabado superficial, entre otras. Elegir un material de herramienta de corte que coincida o complemente las propiedades físicas del objeto mecanizado puede mejorar el rendimiento del mecanizado, reducir el desgaste de la herramienta y mejorar la calidad de la pieza terminada.
① Temperatura resistente al calor de diversos materiales de herramientas: 700-8000C para herramientas de diamante, 13000-15000C para herramientas PCBN, 1100-12000C para herramientas de cerámica, 900-11000C para carburo cementado a base de TiC(N) y 900-11000C para WC El carburo cementado a base de granos ultrafinos es 800~9000C, HSS es 600~7000C.
②El orden de conductividad térmica de varios materiales de herramientas: PCD>PCBN>carburo cementado a base de WC>carburo cementado a base de TiC(N)>HSS>cerámica a base de Si3N4>cerámica a base de A1203.
③ El orden del coeficiente de expansión térmica de varios materiales de herramientas es: HSS>carburo cementado a base de WC>TiC(N)>cerámica a base de A1203>PCBN>cerámica a base de Si3N4>PCD.
④El orden de resistencia al choque térmico de varios materiales de herramientas es: HSS>carburo cementado a base de WC>cerámica a base de Si3N4>PCBN>PCD>carburo cementado a base de TiC(N)>cerámica a base de A1203.
Por ejemplo, si el objeto mecanizado tiene una alta conductividad térmica, como el cobre o el aluminio, una herramienta de corte con una alta conductividad térmica y un bajo coeficiente de expansión térmica puede ser la mejor opción. Esto permite que la herramienta disipe el calor de manera eficiente durante el mecanizado y reduce el riesgo de daño térmico tanto a la herramienta como al objeto mecanizado.
De manera similar, si el objeto mecanizado tiene requisitos estrictos de acabado superficial, la mejor opción puede ser una herramienta de corte con una alta resistencia al desgaste y un bajo coeficiente de fricción. Esto puede ayudar a lograr el acabado superficial deseado sin desgaste excesivo de la herramienta ni daños al objeto mecanizado.
3）Hacer coincidir el material de la herramienta de corte con las propiedades químicas del objeto mecanizado
Hacer coincidir el material de la herramienta de corte con las propiedades químicas del objeto mecanizado también es una consideración importante en el mecanizado CNC. Las propiedades químicas del objeto mecanizado incluyen su reactividad, resistencia a la corrosión y composición química, entre otras. Elegir un material de herramienta de corte que coincida o complemente las propiedades químicas del objeto mecanizado puede mejorar el rendimiento del mecanizado, reducir el desgaste de la herramienta y mejorar la calidad de la pieza terminada.
Por ejemplo, si el objeto mecanizado está hecho de un material reactivo o corrosivo como titanio o acero inoxidable, una herramienta de corte hecha de un material resistente a la corrosión como diamante o PCD (diamante policristalino) puede ser la mejor opción. Estos materiales pueden resistir ambientes corrosivos o reactivos y mantener sus bordes cortantes afilados durante períodos de tiempo más prolongados.
De manera similar, si el objeto mecanizado tiene una composición química compleja, una herramienta de corte hecha de un material químicamente estable e inerte, como diamante o nitruro de boro cúbico (CBN), puede ser la mejor opción. Estos materiales pueden evitar reacciones químicas con el material de la pieza de trabajo y mantener su rendimiento de corte a lo largo del tiempo.
① La temperatura antiadherencia de diversos materiales de herramientas (con acero) es: PCBN>cerámica>aleación dura>HSS.
② La temperatura de resistencia a la oxidación de varios materiales de herramientas es la siguiente: cerámica>PCBN>carburo de tungsteno>diamante>HSS.
③La resistencia a la difusión de los materiales de la herramienta (para acero) es: diamante>cerámica a base de Si3N4>PCBN>cerámica a base de A1203. La intensidad de difusión (para titanio) es: cerámica a base de A1203>PCBN>SiC>Si3N4>diamante.
4）Selección razonable de materiales para herramientas de corte CNC.
La selección de materiales para herramientas de corte CNC depende de varios factores, como el material de la pieza de trabajo, la operación de mecanizado y la geometría de la herramienta. Sin embargo, algunas pautas generales para seleccionar materiales de herramientas de corte para mecanizado CNC incluyen:
1. Propiedades del material de la pieza de trabajo: considere las propiedades mecánicas, físicas y químicas del material de la pieza de trabajo al seleccionar el material de la herramienta de corte. Haga coincidir el material de la herramienta de corte con el material de la pieza de trabajo para lograr un mecanizado eficiente y de alta calidad.
2. Operación de mecanizado: considere el tipo de operación de mecanizado que se realiza, como torneado, fresado, taladrado o rectificado. Diferentes operaciones de mecanizado requieren diferentes geometrías y materiales de herramientas de corte.
3. Geometría de la herramienta: considere la geometría de la herramienta de corte al seleccionar el material de la herramienta. Elija un material que pueda mantener un filo afilado y resistir las fuerzas de corte generadas durante la operación de mecanizado.
4. Desgaste de la herramienta: considere la tasa de desgaste de la herramienta al seleccionar el material de la herramienta de corte. Elija un material que pueda soportar las fuerzas de corte y mantener su filo afilado durante el mayor tiempo posible para minimizar los cambios de herramienta y mejorar la eficiencia del mecanizado.
5. Costo: considere el costo del material de la herramienta de corte al seleccionar la herramienta. Elija un material que proporcione el mejor equilibrio entre rendimiento de corte y costo.
Algunos materiales comunes para herramientas de corte utilizados enMecanizado CNCincluyen acero de alta velocidad, carburo, cerámica, diamante y CBN. Cada material tiene sus ventajas y desventajas, y la selección del material de la herramienta debe basarse en un conocimiento profundo de la operación de mecanizado y del material de la pieza de trabajo.
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Hora de publicación: 08-mar-2023