Ferramenta de torneamento
A ferramenta mais comum no corte de metal é a ferramenta de torneamento. Ferramentas de torneamento são usadas para cortar círculos externos, furos no centro, roscas, ranhuras, dentes e outras formas em tornos. Seus principais tipos são mostrados na Figura 3-18.
Figura 3-18 Principais tipos de ferramentas de torneamento
1. 10—Ferramenta de torneamento final 2. 7—Círculo externo (ferramenta de torneamento de furo interno) 3. 8—Ferramenta de torneamento de canal 4. 6—Ferramenta de torneamento de rosca 5. 9—Ferramenta de torneamento de perfil
As ferramentas de torneamento são classificadas com base em sua estrutura em torneamento sólido, torneamento por soldagem, torneamento com braçadeira de máquina e ferramentas intercambiáveis. As ferramentas de torneamento intercambiáveis estão se tornando mais populares devido ao seu uso crescente. Esta seção se concentra na introdução de princípios e técnicas de projeto para ferramentas de torneamento intercambiáveis e de soldagem.
1. Ferramenta de soldagem
A ferramenta de torneamento de soldagem é composta por uma lâmina de formato específico e um suporte conectado por soldagem. As lâminas geralmente são feitas de diferentes tipos de material de metal duro. As hastes da ferramenta são geralmente de aço 45 e afiadas para atender a requisitos específicos durante o uso. A qualidade das ferramentas de soldagem e torneamento e seu uso dependem da classe da lâmina, do modelo da lâmina, dos parâmetros geométricos da ferramenta e do formato e tamanho da ranhura. Qualidade de moagem, etc. Qualidade de moagem, etc.
(1) Existem vantagens e desvantagens em soldar ferramentas de torneamento
É amplamente utilizado devido à sua estrutura simples e compacta; alta rigidez da ferramenta; e boa resistência à vibração. Também tem muitas desvantagens, incluindo:
(1) O desempenho de corte da lâmina é fraco. O desempenho de corte da lâmina será reduzido após ela ter sido soldada em alta temperatura. A alta temperatura usada para soldagem e afiação faz com que a lâmina fique sujeita a tensões internas. Como o coeficiente de extensão linear do metal duro é metade daquele do corpo da ferramenta, isso pode causar o aparecimento de trincas no metal duro.
(2) O porta-ferramentas não é reutilizável. As matérias-primas são desperdiçadas porque o porta-ferramentas não pode ser reutilizado.
(3) O período auxiliar é muito longo. A troca e configuração da ferramenta leva muito tempo. Isto não é compatível com as demandas de máquinas CNC, sistemas de usinagem automática ou máquinas-ferramentas automáticas.
(2) Tipo de ranhura do porta-ferramenta
Para ferramentas de torneamento soldadas, as ranhuras da haste da ferramenta devem ser feitas de acordo com o formato e tamanho da lâmina. As ranhuras da haste da ferramenta incluem ranhuras passantes, ranhuras semipassantes, ranhuras fechadas e ranhuras semipassantes reforçadas. Conforme mostrado na Figura 3-19.
Figura 3-19 Geometria do porta-ferramenta
A ranhura do porta-ferramenta deve atender aos seguintes requisitos para garantir uma soldagem de qualidade:
(1) Controle a espessura. (1) Controle a espessura do corpo do cortador.
(2) Controle a folga entre a lâmina e a ranhura do porta-ferramenta. A folga entre a lâmina e a ranhura do porta-ferramenta não deve ser muito grande ou pequena, geralmente 0,050,15 mm. A junta do arco deve ser tão uniforme quanto possível e a folga local máxima não deve exceder 0,3 mm. Caso contrário, a resistência da solda será afetada.
(3) Controle o valor da rugosidade da superfície da ranhura do porta-ferramenta. A ranhura do porta-ferramenta tem uma rugosidade superficial de Ra = 6,3 mm. A superfície da lâmina deve ser plana e lisa. Antes de soldar, a ranhura do porta-ferramenta deve ser limpa se houver óleo. Para manter a superfície da área de soldagem limpa, você pode usar jato de areia ou álcool ou gasolina para escová-la.
Controle o comprimento da lâmina. Em circunstâncias normais, uma lâmina colocada na ranhura do porta-ferramenta deve sobressair 0,20,3 mm para permitir a afiação. A ranhura do porta-ferramenta pode ser 0,20,3 mm mais longa que a lâmina. Após a soldagem, o corpo da ferramenta é soldado. Para uma aparência mais elegante, remova o excesso.
(3) O processo de brasagem da lâmina
A solda dura é usada para soldar lâminas de metal duro (a solda dura é um material refratário ou de brasagem que tem uma temperatura de fusão superior a 450°C). A solda é aquecida até uma condição fundida, que geralmente está 3.050°C acima do ponto de fusão. O fluxo protege a solda da penetração e difusão na superfície docomponentes usinados. Também permite a interação da solda com o componente soldado. A ação de fusão faz com que a lâmina de metal duro se solde firmemente na ranhura.
Muitas técnicas de aquecimento por brasagem estão disponíveis, como soldagem por chama de gás e soldagem de alta frequência. A soldagem por contato elétrico é o melhor método de aquecimento. A resistência no ponto de contato entre o bloco de cobre e a cabeça de corte é maior, e é aqui que será gerada uma alta temperatura. O corpo do cortador primeiro fica vermelho e depois o calor é transferido para a lâmina. Isso faz com que a lâmina aqueça lentamente e aumente gradualmente a temperatura. Prevenir rachaduras é importante.
A lâmina não está “queimada demais” porque a energia é desligada assim que o material derrete. Foi comprovado que a soldagem por contato elétrico reduz rachaduras e dessoldagem da lâmina. A brasagem é fácil e estável, com boa qualidade. O processo de brasagem é menos eficiente do que soldas de alta frequência e é difícil brasar ferramentas com múltiplas arestas.
A qualidade da brasagem é afetada por muitos fatores. O material de brasagem, o fluxo e o método de aquecimento devem ser escolhidos corretamente. Para a ferramenta de brasagem de metal duro, o material deve ter um ponto de fusão superior à temperatura de corte. É um bom material para corte porque pode manter a resistência de ligação da lâmina enquanto mantém sua fluidez, molhabilidade e condutividade térmica. Os seguintes materiais de brasagem são comumente usados na brasagem de lâminas de metal duro:
(1) A temperatura de fusão do cobre puro ou da liga de cobre-níquel (eletrolítica) é de aproximadamente 10001200°C. As temperaturas de trabalho permitidas são 700900°C. Isso pode ser usado com ferramentas que possuem cargas de trabalho pesadas.
(2) Cobre-zinco ou metal de adição 105# com temperatura de fusão entre 900920°C e 500600°C. Adequado para ferramentas de carga média.
O ponto de fusão da liga prata-cobre é 670820. Sua temperatura máxima de trabalho é de 400 graus. No entanto, é adequado para soldar ferramentas de torneamento de precisão com baixo teor de cobalto ou alto teor de carboneto de titânio.
A qualidade da brasagem é muito afetada pela seleção e aplicação do fluxo. O fluxo é usado para remover óxidos da superfície de uma peça que será soldada, aumentar a molhabilidade e proteger a solda da oxidação. Dois fluxos são usados para brasar ferramentas de metal duro: Bórax Na2B4O2 desidratado ou Bórax desidratado 25% (fração de massa) + Ácido bórico 75% (fração de massa). As temperaturas de brasagem variam de 800 a 1000°C. O bórax pode ser desidratado derretendo-o e esmagando-o após o resfriamento. Peneire. Ao brasar ferramentas YG, o bórax desidratado geralmente é melhor. Você pode obter resultados satisfatórios ao brasar ferramentas YT usando a fórmula bórax desidratado (fração de massa) 50% + bórico (fração de massa) 35% + fluoreto de potássio desidratado (fração de massa) (15%).
A adição de fluoreto de potássio melhorará a molhabilidade e a capacidade de fusão do carboneto de titânio. Para reduzir o estresse de soldagem durante a brasagem de ligas com alto teor de titânio (YT30 e YN05), uma temperatura baixa entre 0,1 e 0,5 mm é comumente usada. Como junta de compensação entre as lâminas e os porta-ferramentas, costuma-se usar aço carbono ou ferro-níquel. Para reduzir o estresse térmico, a lâmina deve ser isolada. Normalmente a ferramenta de torneamento será colocada em um forno com temperatura de 280°C. Isole por três horas a 320°C e depois esfrie lentamente no forno ou em pó de amianto ou cinza de palha.
(4) Ligação inorgânica
A ligação inorgânica usa solução fosfórica e pó de cobre inorgânico, que combinam química, mecânica e física para unir as lâminas. A ligação inorgânica é mais fácil de usar do que a brasagem e não causa tensão interna ou rachaduras na lâmina. Este método é particularmente útil para materiais de lâmina difíceis de soldar, como cerâmica.
Operações características e casos práticos de usinagem
4. Seleção do ângulo de inclinação da aresta e corte chanfrado
（1） O corte chanfrado é um conceito que já existe há muito tempo.
O corte em ângulo reto é o corte em que a lâmina de corte da ferramenta fica paralela à direção que o movimento de corte tomará. O corte chanfrado ocorre quando a aresta de corte da ferramenta não é perpendicular à direção do movimento de corte. Por conveniência, o efeito do feed pode ser ignorado. O corte perpendicular à velocidade de movimento principal ou aos ângulos de inclinação da aresta lss=0 é considerado como corte em ângulo reto. Isso é mostrado na Figura 3-9. O corte que não é perpendicular à velocidade do movimento principal ou aos ângulos de inclinação da borda lss0 é chamado de corte em ângulo oblíquo. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 3-9.b, quando apenas uma aresta de corte está cortando, isso é conhecido como corte livre. O corte chanfrado é mais comum no corte de metal.
Figura 3-9 Corte em ângulo reto e corte chanfrado
(2) A influência do corte chanfrado no processo de corte
1. Influencie a direção do fluxo de cavacos
A Figura 3-10 mostra que uma ferramenta de torneamento externa é usada para tornear uma conexão de tubo. Quando apenas a aresta de corte principal participa do corte, uma partícula M na camada de corte (assumindo que tenha a mesma altura do centro da peça) torna-se um cavaco sob a extrusão na frente da ferramenta e flui para fora ao longo da frente. A relação entre a direção do fluxo de cavacos e o ângulo de inclinação da aresta é interceptar um corpo unitário MBCDFHGM com o plano ortogonal e o plano de corte e os dois planos paralelos a eles através do ponto M.
Figura 3-10 Efeito de λs na direção do fluxo do chip
MBCD é o plano base na Figura 3-11. Quando ls=0, MBEF é a frente na Figura 3-11, e o plano MDF é um plano ortogonal e normal. O ponto M agora é perpendicular à aresta de corte. Quando os cavacos são ejetados, M é uma componente da velocidade ao longo da direção da aresta de corte. O MF é perpendicularmente paralelo à aresta de corte. Conforme mostrado na Figura 3-10a, neste ponto, os chips são curvados em forma de mola ou fluem em linha reta. Se ls tiver um valor positivo então o plano MGEF está na frente e a velocidade de corte do movimento principal vcM não é paralela à aresta de corte MG. A velocidade da partícula Mcomponentes de torneamento cncvT em relação à ferramenta na direção dos pontos de corte em direção ao MG. Quando o ponto M é transformado em um chip que flui na frente e é afetado por vT, a velocidade do chip vl se desviará do plano normal MDK em um ângulo de chip de psl. Quando ls tem um valor grande, os cavacos fluirão na direção do processamento da superfície.
O plano MIN, conforme mostrado nas Figuras 3-10b e 3-11, é conhecido como fluxo de cavacos. Quando ls tem valor negativo a componente de velocidade vT na direção da aresta de corte é invertida, apontando para GM. Isto faz com que os chips diverjam do plano normal. O fluxo ocorre na direção oposta em direção à superfície da máquina. Conforme mostrado na Figura 3-10.c. Esta discussão é apenas sobre o efeito de ls durante o corte livre. O fluxo plástico do metal na ponta da ferramenta, na aresta de corte menor e na ranhura dos cavacos terá um efeito na direção do fluxo de saída dos cavacos durante o processo de usinagem real de torneamento de círculos externos. A Figura 3-12 mostra o rosqueamento de furos passantes e furos fechados. Influência da inclinação da aresta de corte no fluxo de cavacos. Ao rosquear uma rosca sem furo, o valor ls é positivo, mas ao rosquear uma rosca com furo, é um valor negativo.
Figura 3-11 Direção do fluxo de cavacos de corte oblíquo
2. A inclinação real e os raios obtusos são afetados
Quando ls = 0, no corte livre, os ângulos de saída no plano ortogonal e no plano de fluxo dos cavacos são aproximadamente iguais. Se ls não for zero, isso pode realmente afetar a afiação da aresta de corte e a resistência ao atrito quando os cavacos são empurrados para fora. No plano de fluxo de cavacos, os ângulos de saída efetivos ge e os raios obtusos da aresta de corte devem ser medidos. A Figura 3-13 compara a geometria de um plano normal que passa pelo ponto M da aresta principal com os raios obtusos do plano de fluxo de cavacos. No caso da aresta viva, o plano normal mostra um arco formado pelo raio obtuso rn. Porém, no perfil do fluxo de cavacos, o corte faz parte de uma elipse. O raio de curvatura ao longo do eixo longo é o raio obtuso real da aresta de corte re. A seguinte fórmula aproximada pode ser calculada a partir das figuras de relacionamento geométrico nas Figuras 3-11 e 3-13.
A fórmula acima mostra que re aumenta à medida que o valor absoluto ls aumenta, enquanto ge diminui. Se ls = 75 graus e gn = 10 graus com rn = 0,020,15 mm, então ge pode ser tão grande quanto 70 graus. re também pode ser tão pequeno quanto 0,0039 mm. Isso torna a aresta de corte muito afiada e pode obter microcorte (ap0,01 mm) usando uma pequena quantidade de corte traseiro. A Figura 3-14 mostra a posição de corte de uma ferramenta externa quando ls está ajustado em 75 graus. As arestas principal e secundária da ferramenta foram alinhadas em linha reta. A aresta de corte da ferramenta é extremamente afiada. A aresta de corte não é fixada durante o processo de corte. Também é tangente à superfície cilíndrica externa. A instalação e o ajuste são fáceis. A ferramenta tem sido usada com sucesso para torneamento em alta velocidade e acabamento de aço carbono. Também pode ser usado para finalizar o processamento de materiais difíceis de usinar, como aço de alta resistência.
Figura 3-12 A influência do ângulo de inclinação da aresta na direção do fluxo de cavacos durante o rosqueamento com macho
Figura 3-13 Comparação das geometrias rn e re
3. A resistência ao impacto e a força da ponta da ferramenta são afetadas
Quando ls for negativo, como mostrado na Figura 3-15b, a ponta da ferramenta será o ponto mais baixo ao longo da aresta de corte. Quando as arestas cortantes cortam opeças de protótipoo primeiro ponto de impacto com a peça é a ponta da ferramenta (quando go tem valor positivo) ou frontal (quando é negativo). Isso não apenas protege e fortalece a ponta, mas também ajuda a reduzir o risco de danos. Muitas ferramentas com grande ângulo de saída utilizam inclinação negativa da aresta. Eles podem aumentar a resistência e reduzir o impacto na ponta da ferramenta. A força de retorno Fp está aumentando neste ponto.
Figura 3-14 Ferramenta de torneamento com ângulo de lâmina grande sem ponta fixa
4. Afeta a estabilidade de entrada e saída.
Quando ls = 0, a aresta de corte entra e sai da peça quase simultaneamente, a força de corte muda repentinamente e o impacto é grande; quando ls não é zero, a aresta de corte corta gradualmente para dentro e para fora da peça de trabalho, o impacto é pequeno e o corte é mais suave. Por exemplo, fresas cilíndricas de grande ângulo de hélice e fresas de topo têm arestas de corte mais afiadas e cortes mais suaves do que as antigas fresas padrão. A eficiência da produção é aumentada em 2 a 4 vezes e o valor de rugosidade superficial Ra pode atingir menos de 3,2 mm.
5. Formato de ponta
A forma da aresta de corte da ferramenta é um dos conteúdos básicos dos parâmetros geométricos razoáveis da ferramenta. Mudanças no formato da lâmina da ferramenta alteram o padrão de corte. O chamado padrão de corte refere-se à ordem e forma em que a camada metálica a ser processada é removida pela aresta de corte. Afeta o tamanho da carga da aresta de corte, as condições de tensão, a vida útil da ferramenta e a qualidade da superfície usinada. espere. Muitas ferramentas avançadas estão intimamente relacionadas à seleção razoável de formatos de lâmina. Entre as ferramentas práticas avançadas, os formatos das lâminas podem ser resumidos nos seguintes tipos:
(1) Melhore o formato da lâmina da aresta de corte. Este formato de lâmina serve principalmente para fortalecer a resistência da aresta de corte, aumentar o ângulo da aresta de corte, reduzir a carga no comprimento unitário da aresta de corte e melhorar as condições de dissipação de calor. Além de vários formatos de pontas de ferramentas mostrados na Figura 3-8, também existem formatos de arestas de arco (ferramentas de torneamento de arestas de arco, fresas de facear para fresamento de arestas de arco, brocas de arestas de arco, etc.), vários formatos de arestas de ângulo agudo (brocas , etc.) )esperar;
(2) Um formato de borda que reduz a área residual. Este formato de aresta é usado principalmente para ferramentas de acabamento, como ferramentas de torneamento de grande avanço e fresas de facear com alisadores, ferramentas de mandrilamento flutuantes e ferramentas de mandrilamento comuns com alisadores cilíndricos. Alargadores, etc.;
Figura 3-15 Efeito do ângulo de inclinação da aresta no ponto de impacto ao cortar a ferramenta
(3) Um formato de lâmina que distribua razoavelmente a margem da camada de corte e descarrega suavemente os cavacos. A característica desse tipo de formato de lâmina é que ela divide a camada de corte larga e fina em vários cavacos estreitos, o que não só permite que os cavacos sejam descarregados suavemente, mas também aumenta a taxa de avanço. Dê a quantidade e reduza o poder de corte da unidade. Por exemplo, em comparação com facas de corte de lâmina reta comuns, as facas de corte de lâmina dupla dividem a lâmina de corte principal em três seções, conforme mostrado na Figura 3-16. Os chips também são divididos em três tiras de acordo. O atrito entre os cavacos e as duas paredes é reduzido, o que evita o bloqueio dos cavacos e reduz bastante a força de corte. À medida que a profundidade de corte aumenta, a taxa de diminuição aumenta e o efeito é melhor. Ao mesmo tempo, a temperatura de corte é reduzida e a vida útil da ferramenta aumenta. Existem muitas ferramentas pertencentes a este tipo de formato de lâmina, como fresas escalonadas, fresas de borda escalonada, lâminas de serra de borda escalonada, brocas para cavacos, fresas de milho com dente escalonado e fresas de topo com borda ondulada. E broches cortados em rodas, etc.;
Figura 3-16 Faca de corte com borda dupla
(4) Outras formas especiais. Formatos especiais de lâmina são formatos de lâmina projetados para atender às condições de processamento de uma peça e suas características de corte. A Figura 3-17 ilustra o formato do painel frontal usado para processar latão de chumbo. A ponta principal desta lâmina é moldada em vários arcos tridimensionais. Cada ponto da aresta de corte possui um ângulo de inclinação que aumenta de negativo para zero e depois para positivo. Isso faz com que os detritos sejam espremidos em lascas em forma de fita.
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Horário da postagem: 14 de dezembro de 2023