O que é uma ferramenta CNC?
A combinação de equipamentos de processamento avançados e ferramentas de corte CNC de alto desempenho pode dar pleno desempenho ao devido desempenho e obter bons benefícios econômicos. Com o rápido desenvolvimento de materiais para ferramentas de corte, vários novos materiais para ferramentas de corte melhoraram muito suas propriedades físicas, mecânicas e desempenho de corte, e sua gama de aplicações também continuou a se expandir.
A composição estrutural das ferramentas CNC?
Ferramentas CNC (Controle Numérico Computadorizado) são máquinas-ferramentas operadas por comandos programados codificados em um meio de armazenamento, como um computador. Essas ferramentas usam um sistema controlado por computador para realizar operações de usinagem de precisão, como corte, perfuração, fresamento e modelagem. As ferramentas são usadas em processos de fabricação, principalmente em indústrias como aeroespacial, automotiva, médica e metalúrgica.
As ferramentas CNC incluem uma variedade de máquinas, comoFresamento CNCmáquinas, CNCprocesso de torno, roteadores CNC, cortadores de plasma CNC e cortadores a laser CNC. Essas ferramentas operam movendo uma ferramenta de corte ou peça em três ou mais eixos usando controle numérico de computador.
As ferramentas CNC são conhecidas por sua precisão, exatidão e repetibilidade, o que as torna ideais para a fabricação de peças e componentes complexos com tolerâncias restritas. Eles também são capazes de produzir produtos de alta qualidade em um ritmo mais rápido do que as máquinas manuais tradicionais, o que ajuda a aumentar a produtividade e a eficiência na fabricação.
Quais propriedades básicas os materiais das ferramentas CNC devem ter?
1. Dureza: os materiais da ferramenta CNC devem ser duros o suficiente para resistir ao desgaste durante o processo de usinagem.
2. Resistência: os materiais das ferramentas CNC devem ser resistentes o suficiente para suportar cargas de impacto e choque.
3. Resistência ao calor: os materiais das ferramentas CNC devem ser capazes de suportar as altas temperaturas geradas durante o processo de usinagem sem perder sua resistência ou durabilidade.
4. Resistência ao desgaste: os materiais da ferramenta CNC devem ser resistentes ao desgaste abrasivo causado pelo contato com a peça de trabalho.
5. Estabilidade química: os materiais das ferramentas CNC devem ser quimicamente estáveis para evitar corrosão e outras formas de danos químicos.
6. Usinabilidade: os materiais das ferramentas CNC devem ser fáceis de usinar e moldar na forma desejada.
7. Relação custo-benefício: os materiais das ferramentas CNC devem ser acessíveis e econômicos, considerando seu desempenho e longevidade.
Tipos, propriedades, características e aplicações de materiais para ferramentas de corte
Cada tipo de material tem suas propriedades, características e aplicações únicas. Aqui estão alguns materiais comuns para ferramentas de corte, juntamente com suas propriedades e aplicações:
1. Aço Rápido (HSS):
HSS é um material de ferramenta de corte comumente usado, feito de uma combinação de aço, tungstênio, molibdênio e outros elementos. É conhecido por sua alta dureza, resistência ao desgaste e tenacidade, tornando-o adequado para usinar uma ampla variedade de materiais, incluindo aços, ligas de alumínio e plásticos.
2. Carboneto:
O carboneto é um material compósito feito de uma mistura de partículas de carboneto de tungstênio e um ligante metálico, como o cobalto. É conhecido por sua excepcional dureza, resistência ao desgaste e resistência ao calor, tornando-o ideal para usinagem de materiais resistentes, como aço inoxidável, ferro fundido e ligas de alta temperatura.
3. Cerâmica:
As ferramentas de corte de cerâmica são feitas de uma variedade de materiais cerâmicos, como óxido de alumínio, nitreto de silício e zircônia. Eles são conhecidos por sua alta dureza, resistência ao desgaste e estabilidade química, tornando-os adequados para usinagem de materiais duros e abrasivos, como cerâmicas, compósitos e superligas.
4. Nitreto Cúbico de Boro (CBN):
CBN é um material sintético feito de cristais cúbicos de nitreto de boro. É conhecido por sua excepcional dureza, resistência ao desgaste e resistência ao calor, tornando-o adequado para usinagem de aços endurecidos e outros materiais que são difíceis de usinar usando outros materiais de ferramentas de corte.
5. Diamante:
As ferramentas de corte diamantadas são feitas de diamantes naturais ou sintéticos. Eles são conhecidos por sua excepcional dureza, resistência ao desgaste e resistência ao calor, tornando-os adequados para usinagem de metais não ferrosos, compósitos e outros materiais duros e abrasivos.
Existe também um tipo especial de ferramenta chamada ferramenta revestida.
Geralmente, os materiais acima são usados como revestimentos e são amplamente utilizados em máquinas-ferramentas CNC.
Uma ferramenta revestida é uma ferramenta com uma fina camada de material aplicada à sua superfície para melhorar o seu desempenho e prolongar a sua vida útil. O material de revestimento é escolhido com base no uso pretendido da ferramenta, e os materiais de revestimento comuns incluem nitreto de titânio (TiN), titânio carbonizado (TiCN) e carbono semelhante a diamante (DLC).
Os revestimentos podem melhorar o desempenho de uma ferramenta de várias maneiras, como reduzir o atrito e o desgaste, aumentar a dureza e a tenacidade e melhorar a resistência à corrosão e danos químicos. Por exemplo, uma broca revestida com TiN pode durar até três vezes mais do que uma sem revestimento, e uma fresa de topo revestida com TiCN pode cortar materiais mais duros com menos desgaste.
Ferramentas revestidas são comumente usadas em indústrias como manufatura, aeroespacial, automotiva e fabricação de dispositivos médicos. Eles podem ser usados para cortar, furar, fresar, retificar e outras operações de usinagem.
Princípios de seleção de materiais de ferramentas CNC
A seleção de materiais de ferramentas CNC é uma consideração importante ao projetar e fabricar peças de precisãopeças giratórias. A seleção do material da ferramenta é baseada em vários fatores, incluindo o tipo de material a ser usinado, a operação de usinagem e o acabamento desejado.
Aqui estão alguns dos princípios de seleção de materiais de ferramentas CNC:
1. Dureza:O material da ferramenta deve ser suficientemente duro para suportar as forças e temperaturas geradas durante a usinagem. A dureza é normalmente medida na escala Rockwell C ou na escala Vickers.
2. Resistência:O material da ferramenta também deve ser resistente o suficiente para resistir à fratura e ao lascamento. A tenacidade é geralmente medida pela resistência ao impacto ou resistência à fratura.
3. Resistência ao desgaste:O material da ferramenta deve ter boa resistência ao desgaste para manter sua aresta de corte e evitar falhas da ferramenta. A resistência ao desgaste de um material é frequentemente medida pelo volume de material que é removido da ferramenta durante um determinado período de usinagem.
4. Condutividade térmica: O material da ferramenta deve ter boa condutividade térmica para dissipar o calor gerado durante a usinagem. Isto ajuda a evitar falhas da ferramenta e a manter a precisão dimensional.
5. Estabilidade química:O material da ferramenta deve ser quimicamente estável para evitar reações químicas com o material da peça.
6. Custo:O custo do material da ferramenta também é uma consideração importante, especialmente para produções de alto volume.
Os materiais comuns usados para ferramentas CNC incluem metal duro, aço rápido, cerâmica e diamante. A seleção do material da ferramenta depende da operação de usinagem específica e do acabamento desejado, bem como dos materiais a serem usinados e dos equipamentos disponíveis.
1） O material da ferramenta de corte corresponde às propriedades mecânicas do objeto usinado
A correspondência do material da ferramenta de corte com as propriedades mecânicas do objeto usinado é uma consideração importante na usinagem CNC. As propriedades mecânicas do objeto usinado incluem dureza, tenacidade e ductilidade, entre outras. A escolha de um material de ferramenta de corte que corresponda ou complemente as propriedades mecânicas do objeto usinado pode melhorar o desempenho e a eficiência da usinagem, reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade da peça acabada.
① A ordem de dureza do material da ferramenta é: ferramenta de diamante> ferramenta de nitreto cúbico de boro> ferramenta de cerâmica> carboneto de tungstênio> aço rápido.
② A ordem de resistência à flexão dos materiais da ferramenta é: aço rápido> metal duro> ferramentas de cerâmica> ferramentas de diamante e nitreto cúbico de boro.
③ A ordem de tenacidade dos materiais da ferramenta é: aço rápido> metal duro> nitreto cúbico de boro, ferramentas diamantadas e cerâmicas.
Por exemplo, se o objeto usinado for feito de um material duro e quebradiço, como aço endurecido ou ferro fundido, uma ferramenta de corte feita de um material duro e resistente ao desgaste, como metal duro ou cerâmica, pode ser a melhor escolha. Esses materiais podem suportar as altas forças de corte e temperaturas geradas durante a usinagem e manter suas arestas de corte afiadas por longos períodos de tempo.
Por outro lado, se o objeto usinado for feito de um material mais macio e dúctil, como alumínio ou cobre, uma ferramenta de corte feita de um material mais resistente, como aço rápido, pode ser mais apropriada. O aço rápido pode absorver melhor choques e vibrações durante a usinagem, reduzindo o risco de quebra da ferramenta e melhorando a vida útil da ferramenta.
2) Correspondência do material da ferramenta de corte com as propriedades físicas do objeto usinado
A correspondência do material da ferramenta de corte com as propriedades físicas do objeto usinado também é uma consideração importante na usinagem CNC. As propriedades físicas do objeto usinado incluem sua condutividade térmica, coeficiente de expansão térmica e requisitos de acabamento superficial, entre outros. A escolha de um material de ferramenta de corte que corresponda ou complemente as propriedades físicas do objeto usinado pode melhorar o desempenho da usinagem, reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade da peça acabada.
① Temperatura resistente ao calor de vários materiais de ferramentas: 700-8000C para ferramentas diamantadas, 13000-15000C para ferramentas PCBN, 1100-12000C para ferramentas cerâmicas, 900-11000C para metal duro à base de TiC (N) e 900-11000C para WC grãos ultrafinos à base de carboneto cimentado é 800 ~ 9000C, HSS é 600 ~ 7000C.
②A ordem de condutividade térmica de vários materiais de ferramenta: PCD> PCBN> Metal duro à base de WC> Metal duro à base de TiC (N)> HSS> Cerâmica à base de Si3N4> Cerâmica à base de A1203.
③ A ordem do coeficiente de expansão térmica de vários materiais de ferramenta é: HSS> metal duro à base de WC> TiC (N)> cerâmica à base de A1203> PCBN> cerâmica à base de Si3N4> PCD.
④A ordem de resistência ao choque térmico de vários materiais de ferramenta é: HSS> metal duro à base de WC> cerâmica à base de Si3N4> PCBN> PCD> metal duro à base de TiC (N)> cerâmica à base de A1203.
Por exemplo, se o objeto usinado tiver alta condutividade térmica, como cobre ou alumínio, uma ferramenta de corte com alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica pode ser a melhor escolha. Isto permite que a ferramenta dissipe o calor de forma eficiente durante a usinagem e reduz o risco de danos térmicos à ferramenta e ao objeto usinado.
Da mesma forma, se o objeto usinado tiver requisitos rígidos de acabamento superficial, uma ferramenta de corte com alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito pode ser a melhor escolha. Isso pode ajudar a obter o acabamento superficial desejado sem desgaste excessivo da ferramenta ou danos ao objeto usinado.
3) Combinar o material da ferramenta de corte com as propriedades químicas do objeto usinado
A correspondência do material da ferramenta de corte com as propriedades químicas do objeto usinado também é uma consideração importante na usinagem CNC. As propriedades químicas do objeto usinado incluem reatividade, resistência à corrosão e composição química, entre outras. A escolha de um material de ferramenta de corte que corresponda ou complemente as propriedades químicas do objeto usinado pode melhorar o desempenho da usinagem, reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade da peça acabada.
Por exemplo, se o objeto usinado for feito de um material reativo ou corrosivo como titânio ou aço inoxidável, uma ferramenta de corte feita de um material resistente à corrosão como diamante ou PCD (diamante policristalino) pode ser a melhor escolha. Esses materiais podem resistir ao ambiente corrosivo ou reativo e manter suas arestas de corte afiadas por longos períodos de tempo.
Da mesma forma, se o objeto usinado tiver uma composição química complexa, uma ferramenta de corte feita de um material quimicamente estável e inerte, como diamante ou nitreto cúbico de boro (CBN), pode ser a melhor escolha. Esses materiais podem evitar reações químicas com o material da peça e manter seu desempenho de corte ao longo do tempo.
① A temperatura anti-ligação de vários materiais de ferramentas (com aço) é: PCBN>cerâmica>liga dura>HSS.
② A temperatura de resistência à oxidação de vários materiais de ferramentas é a seguinte: cerâmica> PCBN> carboneto de tungstênio> diamante> HSS.
③A resistência à difusão dos materiais da ferramenta (para aço) é: diamante> cerâmica à base de Si3N4> PCBN> cerâmica à base de A1203. A intensidade de difusão (para titânio) é: Cerâmica à base de A1203> PCBN> SiC> Si3N4> diamante.
4) Seleção razoável de materiais para ferramentas de corte CNC
A seleção dos materiais da ferramenta de corte CNC depende de vários fatores, como o material da peça, a operação de usinagem e a geometria da ferramenta. No entanto, algumas diretrizes gerais para a seleção de materiais de ferramentas de corte para usinagem CNC incluem:
1. Propriedades do material da peça: Considere as propriedades mecânicas, físicas e químicas do material da peça ao selecionar o material da ferramenta de corte. Combine o material da ferramenta de corte com o material da peça para obter uma usinagem eficiente e de alta qualidade.
2. Operação de usinagem: Considere o tipo de operação de usinagem que está sendo executada, como torneamento, fresamento, furação ou retificação. Diferentes operações de usinagem requerem diferentes geometrias e materiais de ferramentas de corte.
3. Geometria da ferramenta: Considere a geometria da ferramenta de corte ao selecionar o material da ferramenta. Escolha um material que possa manter uma aresta de corte afiada e suportar as forças de corte geradas durante a operação de usinagem.
4. Desgaste da ferramenta: Considere a taxa de desgaste da ferramenta ao selecionar o material da ferramenta de corte. Escolha um material que possa suportar as forças de corte e manter sua aresta de corte afiada pelo maior tempo possível para minimizar as trocas de ferramentas e melhorar a eficiência da usinagem.
5. Custo: Considere o custo do material da ferramenta de corte ao selecionar a ferramenta. Escolha um material que ofereça o melhor equilíbrio entre desempenho de corte e custo.
Alguns materiais de ferramentas de corte comuns usados emUsinagem CNCincluem aço rápido, metal duro, cerâmica, diamante e CBN. Cada material tem suas vantagens e desvantagens, e a seleção do material da ferramenta deve ser baseada em um conhecimento profundo da operação de usinagem e do material da peça.
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Horário da postagem: 08/03/2023