Herramienta de torneado
La herramienta más común en el corte de metales es la herramienta de torneado. Las herramientas de torneado se utilizan para cortar círculos exteriores, agujeros en el centro, roscas, ranuras, dientes y otras formas en tornos. Sus principales tipos se muestran en la Figura 3-18.
Figura 3-18 Principales tipos de herramientas de torneado
1. 10—Herramienta para tornear extremos 2. 7—Círculo exterior (herramienta para tornear orificios interiores) 3. 8—Herramienta para ranurar 4. 6—Herramienta para tornear roscas 5. 9—Herramienta para tornear perfiles
Las herramientas de torneado se clasifican según su estructura en torneado macizo, torneado por soldadura, torneado con abrazadera de máquina y herramientas indexables. Las herramientas de torneado indexables son cada vez más populares debido a su mayor uso. Esta sección se centra en la introducción de principios y técnicas de diseño para herramientas de torneado indexables y de soldadura.
1. herramienta de soldadura
La herramienta de torneado para soldadura se compone de una hoja de una forma específica y un soporte conectados mediante soldadura. Las hojas suelen estar hechas de diferentes grados de material de carburo. Los mangos de las herramientas generalmente son de acero 45 y están afilados para adaptarse a requisitos específicos durante el uso. La calidad de las herramientas de torneado para soldadura y su uso dependen del grado de la hoja, el modelo de la hoja, los parámetros geométricos de la herramienta y la forma y tamaño de la ranura. Calidad de molienda, etc. Calidad de molienda, etc.
(1) Existen ventajas y desventajas de soldar herramientas de torneado.
Es muy utilizado por su estructura sencilla y compacta; alta rigidez de la herramienta; y buena resistencia a las vibraciones. También tiene muchas desventajas, entre ellas:
(1) El rendimiento de corte de la hoja es deficiente. El rendimiento de corte de la hoja se reducirá después de haber sido soldada a alta temperatura. La alta temperatura utilizada para soldar y afilar hace que la hoja esté sometida a tensiones internas. Dado que el coeficiente de extensión lineal del carburo es la mitad que el del cuerpo de la herramienta, esto puede provocar la aparición de grietas en el carburo.
(2) El portaherramientas no es reutilizable. Se desperdician materias primas porque el portaherramientas no se puede reutilizar.
(3) El período auxiliar es demasiado largo. El cambio y la configuración de la herramienta lleva mucho tiempo. Esto no es compatible con las exigencias de las máquinas CNC, los sistemas de mecanizado automático o las máquinas herramienta automáticas.
(2) Tipo de ranura portaherramientas
Para herramientas de torneado soldadas, las ranuras del vástago de la herramienta deben realizarse de acuerdo con la forma y el tamaño de la hoja. Las ranuras del vástago de la herramienta incluyen ranuras pasantes, ranuras semipasantes, ranuras cerradas y ranuras semipasantes reforzadas. Como se muestra en la Figura 3-19.
Figura 3-19 Geometría del portaherramientas
La ranura del portaherramientas debe cumplir los siguientes requisitos para garantizar una soldadura de calidad:
(1) Controlar el espesor. (1) Controlar el espesor del cuerpo del cortador.
(2) Controle el espacio entre la hoja y la ranura del portaherramientas. El espacio entre la hoja y la ranura del portaherramientas no debe ser ni demasiado grande ni demasiado pequeño, normalmente 0,050,15 mm. La junta del arco debe ser lo más uniforme posible y el espacio local máximo no debe exceder los 0,3 mm. De lo contrario, la resistencia de la soldadura se verá afectada.
(3) Controlar el valor de rugosidad de la superficie de la ranura del portaherramientas. La ranura del portaherramientas tiene una rugosidad superficial de Ra=6,3 mm. La superficie de la hoja debe ser plana y lisa. Antes de soldar, se debe limpiar la ranura del portaherramientas si hay aceite. Para mantener limpia la superficie del área de soldadura, puede utilizar chorro de arena o alcohol o gasolina para cepillarla.
Controla la longitud de la hoja. En circunstancias normales, una hoja colocada en la ranura del portaherramientas debe sobresalir 0,20,3 mm para permitir el afilado. La ranura del portaherramientas puede hacerse 0,20,3 mm más larga que la hoja. Después de soldar, se suelda el cuerpo de la herramienta. Para una apariencia más prolija, elimine el exceso.
(3) El proceso de soldadura fuerte de la cuchilla
La soldadura dura se utiliza para soldar hojas de carburo cementado (la soldadura dura es un material refractario o de soldadura fuerte que tiene una temperatura de fusión superior a 450 grados C). La soldadura se calienta hasta un estado fundido, que suele estar a 3050 grados C por encima del punto de fusión. El fundente protege la soldadura de la penetración y difusión en la superficie delcomponentes mecanizados. También permite la interacción de la soldadura con el componente soldado. La acción de fusión hace que la hoja de carburo se suelde firmemente en la ranura.
Se encuentran disponibles muchas técnicas de calentamiento para soldadura fuerte, como la soldadura con llama de gas y la soldadura de alta frecuencia. La soldadura por contacto eléctrico es el mejor método de calentamiento. La resistencia en el punto de contacto entre el bloque de cobre y el cabezal cortador es la más alta, y aquí es donde se generará una alta temperatura. El cuerpo del cortador primero se vuelve rojo y luego el calor se transfiere a la cuchilla. Esto hace que la hoja se caliente lentamente y aumente gradualmente su temperatura. Prevenir grietas es importante.
La hoja no se “quema demasiado” porque la energía se corta tan pronto como el material se derrite. Se ha demostrado que la soldadura por contacto eléctrico reduce las grietas en las hojas y la desoldadura. La soldadura fuerte es fácil y estable, con buena calidad. El proceso de soldadura fuerte es menos eficiente que las soldaduras de alta frecuencia y es difícil soldar herramientas con múltiples filos.
La calidad de la soldadura fuerte se ve afectada por muchos factores. Se deben elegir correctamente el material de soldadura, el fundente y el método de calentamiento. Para la herramienta de soldadura fuerte de carburo, el material debe tener un punto de fusión superior a la temperatura de corte. Es un buen material para cortar porque puede mantener la fuerza de unión de la hoja mientras mantiene su fluidez, humectabilidad y conductividad térmica. Los siguientes materiales de soldadura se utilizan comúnmente para soldar hojas de carburo cementado:
(1) La temperatura de fusión del cobre puro o de la aleación de cobre y níquel (electrolítica) es de aproximadamente 10001200 grados C. Las temperaturas de trabajo permitidas son 700900degC. Esto se puede utilizar con herramientas que tienen cargas de trabajo pesadas.
(2) Metal de aportación de cobre-zinc o 105# con una temperatura de fusión entre 900920 °C y 500600 °C. Adecuado para herramientas de carga media.
El punto de fusión de la aleación de plata y cobre es 670820. Su temperatura máxima de trabajo es de 400 grados. Sin embargo, es adecuado para soldar herramientas de torneado de precisión con bajo contenido de cobalto o alto contenido de carburo de titanio.
La calidad de la soldadura fuerte se ve muy afectada por la selección y aplicación del fundente. El fundente se utiliza para eliminar óxidos en la superficie de una pieza de trabajo que se soldará, aumentar la humectabilidad y proteger la soldadura de la oxidación. Se utilizan dos fundentes para soldar herramientas de carburo: bórax deshidratado Na2B4O2 o bórax deshidratado al 25% (fracción de masa) + ácido bórico al 75% (fracción de masa). Las temperaturas de soldadura fuerte oscilan entre 800 y 1000 grados C. El bórax se puede deshidratar derritiéndolo y luego triturándolo después de enfriarlo. Tamizar a. Al soldar herramientas YG, el bórax deshidratado suele ser mejor. Puede lograr resultados satisfactorios al soldar herramientas YT utilizando la fórmula bórax deshidratado (fracción de masa) 50% + bórico (fracción de masa) 35% + fluoruro de potasio deshidratado (fracción de masa) (15%).
La adición de fluoruro de potasio mejorará la humectabilidad y la capacidad de fusión del carburo de titanio. Para reducir la tensión de soldadura al soldar aleaciones con alto contenido de titanio (YT30 y YN05), normalmente se utiliza una temperatura baja entre 0,1 y 0,5 mm. Como junta de compensación entre las cuchillas y los portaherramientas se suele utilizar acero al carbono o hierro-níquel. Para reducir el estrés térmico, la hoja debe estar aislada. Normalmente la herramienta de torneado se coloca en un horno a una temperatura de 280°C. Aísle durante tres horas a 320 grados C y luego enfríe lentamente en el horno o en amianto o ceniza de paja en polvo.
(4) Enlace inorgánico
La unión inorgánica utiliza una solución fosfórica y polvo de cobre inorgánico, que combinan química, mecánica y física para unir las hojas. La unión inorgánica es más fácil de usar que la soldadura fuerte y no causa tensión interna ni grietas en la hoja. Este método es particularmente útil para materiales de hoja que son difíciles de soldar, como la cerámica.
Operaciones características y casos prácticos de mecanizado.
4. Selección del ángulo de inclinación del borde y corte en bisel.
(1) El corte en bisel es un concepto que existe desde hace mucho tiempo.
El corte en ángulo recto es un corte en el que la hoja de corte de la herramienta es paralela a la dirección que tomará el movimiento de corte. El corte en bisel se produce cuando el filo de la herramienta no es perpendicular a la dirección del movimiento de corte. Para mayor comodidad, se puede ignorar el efecto de la alimentación. El corte que es perpendicular a la velocidad de movimiento principal o a los ángulos de inclinación del borde lss=0 se considera corte en ángulo recto. Esto se muestra en la Figura 3-9. El corte que no es perpendicular a la velocidad de movimiento principal o a los ángulos de inclinación del borde lss0, se denomina corte en ángulo oblicuo. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 3-9.b, cuando solo se corta un filo, esto se conoce como corte libre. El corte en bisel es más común en el corte de metales.
Figura 3-9 Corte en ángulo recto y corte en bisel
(2) La influencia del corte en bisel en el proceso de corte.
1. Influir en la dirección de salida de la viruta
La Figura 3-10 muestra que se utiliza una herramienta de torneado externa para girar un accesorio de tubería. Cuando solo el filo principal participa en el corte, una partícula M en la capa de corte (suponiendo que tenga la misma altura que el centro de la pieza) se convierte en una viruta debajo de la extrusión frente a la herramienta y fluye a lo largo del frente. La relación entre la dirección del flujo de viruta y el ángulo de inclinación del borde es interceptar un cuerpo unitario MBCDFHGM con el plano ortogonal y el plano de corte y los dos planos paralelos a ellos a través del punto M.
Figura 3-10 Efecto de λs en la dirección del flujo de viruta
MBCD es el plano base en la Figura 3-11. Cuando ls=0, MBEF es el frente en la Figura 3-11, y el plano MDF es un plano ortogonal y normal. El punto M ahora es perpendicular al filo. Cuando se expulsan las virutas, M es una componente de la velocidad a lo largo de la dirección del filo. El MF es perpendicularmente paralelo al filo. Como se muestra en la Figura 3-10a, en este punto, las astillas están curvadas en forma de resorte o fluyen en línea recta. Si ls tiene un valor positivo, entonces el plano MGEF está al frente y la velocidad de corte del movimiento principal vcM no es paralela al filo MG. La velocidad de la partícula Mcomponentes de torneado cncvT con respecto a la herramienta en la dirección del filo apunta hacia la MG. Cuando el punto M se transforma en un chip que fluye hacia adelante y se ve afectado por vT, la velocidad del chip vl se desviará del plano normal MDK en un ángulo de chip de psl. Cuando ls tiene un valor grande, las virutas fluirán en la dirección de procesamiento de la superficie.
El plano MIN, como se muestra en las Figuras 3-10b y 3-11, se conoce como flujo de virutas. Cuando ls tiene un valor negativo, la componente de velocidad vT en la dirección del filo se invierte, apuntando al GM. Esto hace que las virutas se desvíen del plano normal. El flujo es en dirección opuesta hacia la superficie de la máquina. Como se muestra en la Figura 3-10.c. Esta discusión trata solo sobre el efecto de ls durante el corte libre. El flujo plástico del metal en la punta de la herramienta, el filo menor y la ranura de la viruta tendrán un efecto en la dirección de la salida de las virutas durante el proceso de mecanizado real de torneado de círculos exteriores. La Figura 3-12 muestra el roscado de orificios pasantes y cerrados. Influencia de la inclinación del filo sobre el flujo de viruta. Cuando se rosca un hilo sin agujeros, el valor ls es positivo, pero cuando se rosca uno con un agujero, es un valor negativo.
Figura 3-11 Dirección del flujo de viruta de corte oblicua
2. Los radios reales de inclinación y obtusos se ven afectados.
Cuando ls = 0, en corte libre, los ángulos de desprendimiento en el plano ortogonal y el plano de flujo de viruta son aproximadamente iguales. Si ls no es cero, realmente puede afectar el filo del filo y la resistencia a la fricción cuando se expulsan las virutas. En el plano de flujo de virutas se deben medir los ángulos de desprendimiento efectivos ge y los radios obtusos del filo re. La Figura 3-13 compara la geometría de un plano normal que pasa por el punto M del borde principal con los radios obtusos del plano de flujo de viruta. En el caso del borde afilado, el plano normal muestra un arco formado por el radio obtuso rn. Sin embargo, en el perfil del flujo de virutas el corte forma parte de una elipse. El radio de curvatura a lo largo del eje longitudinal es el radio obtuso real del filo re. La siguiente fórmula aproximada se puede calcular a partir de las figuras de relaciones geométricas de las Figuras 3-11 y 3-13.
La fórmula anterior muestra que re aumenta a medida que aumenta el valor absoluto ls, mientras que ge disminuye. Si ls = 75 grados y gn = 10 grados con rn = 0,020,15 mm, entonces ge puede ser tan grande como 70 grados. También puede ser tan pequeño como 0,0039 mm. Esto hace que el filo sea muy afilado y se puede lograr un microcorte (ap0,01 mm) utilizando una pequeña cantidad de corte posterior. La Figura 3-14 muestra la posición de corte de una herramienta externa cuando ls está configurado en 75 grados. Los bordes principal y secundario de la herramienta se han alineado en línea recta. El filo de la herramienta es extremadamente afilado. El filo no queda fijo durante el proceso de corte. También es tangente a la superficie cilíndrica exterior. La instalación y el ajuste son fáciles. La herramienta se ha utilizado con éxito para el acabado por torneado de acero al carbono a alta velocidad. También se puede utilizar para terminar el procesamiento de materiales difíciles de mecanizar, como el acero de alta resistencia.
Figura 3-12 La influencia del ángulo de inclinación del borde en la dirección del flujo de viruta durante el roscado
Figura 3-13 Comparación de geometrías rn y re
3. La resistencia al impacto y la fuerza de la punta de la herramienta se ven afectadas.
Cuando ls es negativo, como se muestra en la Figura 3-15b, la punta de la herramienta será el punto más bajo a lo largo del filo. Cuando los bordes cortantes cortan elpiezas prototipoEl primer punto de impacto con la pieza de trabajo es la punta de la herramienta (cuando tiene un valor positivo) o el frente (cuando es negativo). Esto no solo protege y fortalece la punta, sino que también ayuda a reducir el riesgo de daños. Muchas herramientas con un ángulo de ataque grande utilizan una inclinación de borde negativa. Ambos pueden mejorar la fuerza y reducir el impacto en la punta de la herramienta. La fuerza de retroceso Fp aumenta en este punto.
Figura 3-14 Herramienta de giro de ángulo de hoja grande sin punta fija
4. Afecta la estabilidad del corte hacia adentro y hacia afuera.
Cuando ls = 0, el filo corta dentro y fuera de la pieza de trabajo casi simultáneamente, la fuerza de corte cambia repentinamente y el impacto es grande; cuando ls no es cero, el filo corta gradualmente dentro y fuera de la pieza de trabajo, el impacto es pequeño y el corte es más suave. Por ejemplo, las fresas cilíndricas y las fresas de extremo con ángulo de hélice grande tienen bordes de corte más afilados y un corte más suave que las fresas estándar antiguas. La eficiencia de producción aumenta de 2 a 4 veces y el valor de rugosidad de la superficie Ra puede alcanzar menos de 3,2 mm.
5. Forma de vanguardia
La forma del filo de la herramienta es uno de los contenidos básicos de los parámetros geométricos razonables de la herramienta. Los cambios en la forma de la hoja de la herramienta cambian el patrón de corte. El llamado patrón de corte se refiere al orden y la forma en que el filo elimina la capa de metal a procesar. Afecta el tamaño de la carga del filo, las condiciones de tensión, la vida útil de la herramienta y la calidad de la superficie mecanizada. esperar. Muchas herramientas avanzadas están estrechamente relacionadas con la selección razonable de formas de hojas. Entre las herramientas prácticas avanzadas, las formas de las hojas se pueden resumir en los siguientes tipos:
(1) Mejorar la forma de la hoja del filo. Esta forma de hoja tiene como objetivo principal fortalecer la resistencia del filo, aumentar el ángulo del filo, reducir la carga en la longitud unitaria del filo y mejorar las condiciones de disipación de calor. Además de varias formas de punta de herramienta que se muestran en la Figura 3-8, también hay formas de borde de arco (herramientas de torneado de borde de arco, fresas de planear con tallado de borde de arco, brocas de borde de arco, etc.), múltiples formas de borde de ángulo agudo (brocas , etc.) )espera;
(2) Una forma de borde que reduce el área residual. Esta forma de filo se utiliza principalmente para herramientas de acabado, como herramientas de torneado de gran avance y fresas planeadoras con rascadores, herramientas de mandrinado flotantes y herramientas de mandrinado ordinarias con rascadores cilíndricos. Escariadores, etc.;
Figura 3-15 Efecto del ángulo de inclinación del borde en el punto de impacto al cortar la herramienta
(3) Una forma de hoja que distribuya razonablemente el margen de la capa de corte y descargue las virutas suavemente. La característica de este tipo de forma de hoja es que divide la capa de corte ancha y delgada en varias virutas estrechas, lo que no sólo permite que las virutas se descarguen suavemente, sino que también aumenta la velocidad de avance. Dar la cantidad y reducir el poder de corte de la unidad. Por ejemplo, en comparación con las cuchillas de corte de borde recto ordinarias, las cuchillas de corte de doble escalón dividen el filo principal en tres secciones, como se muestra en la Figura 3-16. Las virutas también se dividen en tres tiras. Se reduce la fricción entre las virutas y las dos paredes, lo que evita que las virutas se bloqueen y reduce en gran medida la fuerza de corte. A medida que aumenta la profundidad de corte, aumenta la tasa de disminución y el efecto es mejor. Al mismo tiempo, se reduce la temperatura de corte y se mejora la vida útil de la herramienta. Hay muchas herramientas que pertenecen a este tipo de forma de hoja, como fresas escalonadas, fresas de borde escalonado, hojas de sierra de borde escalonado, brocas para virutas, fresas de maíz con dientes escalonados y fresas de extremo ondulado. Y brochas cortadas con rueda, etc.;
Figura 3-16 Cuchilla de corte de doble filo escalonado
(4) Otras formas especiales. Las formas de hoja especiales son formas de hoja que están diseñadas para cumplir con las condiciones de procesamiento de una pieza y sus características de corte. La Figura 3-17 ilustra la forma de la tabla de lavar frontal utilizada para procesar latón con plomo. El filo principal de esta hoja tiene forma de múltiples arcos tridimensionales. Cada punto del filo tiene un ángulo de inclinación que aumenta de negativo a cero y luego a positivo. Esto hace que los desechos se expulsen en astillas en forma de cinta.
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Hora de publicación: 14-dic-2023