O consumo de energia no processo de corte de metal é expresso na forma de calor de corte e fric??o. Esses fatores tornam a ferramenta em más condi??es de usinagem, com alta carga superficial e alta temperatura de corte. A raz?o para a alta temperatura é que o cavaco desliza ao longo da face frontal da ferramenta em alta velocidade, produzindo alta press?o e forte atrito na aresta de corte.

Colapso

No processo de usinagem, a fresa encontra o ponto duro na microestrutura da pe?a, ou corta de forma intermitente, o que pode fazer com que a for?a de corte flutue. Portanto, a ferramenta de corte tem as características de resistência a altas temperaturas, alta tenacidade, alta resistência ao desgaste e alta dureza.

Desgaste da ranhura

No último meio século, a fim de melhorar continuamente o desempenho das ferramentas de corte, muito trabalho de pesquisa foi realizado. Um dos principais fatores que afetam a taxa de desgaste de quase todos os materiais de ferramenta é a temperatura de corte alcan?ada no processo de usinagem. Infelizmente, é difícil definir os parametros de cálculo da temperatura de corte, mas a medi??o experimental pode fornecer a base para a fórmula empírica.

Geralmente, assume-se que toda a energia gerada no processo de corte é convertida em calor de corte, e 80% do calor de corte será retirado pelos cavacos

O valor numérico mudará com alguns fatores, e a velocidade de corte é o fator principal. Isso faz com que cerca de 20% do calor entre na ferramenta. Mesmo que o a?o de baixo carbono seja cortado, a temperatura da ferramenta pode exceder 550 ℃, que é a temperatura mais alta que o HSS pode suportar. Ao cortar a?o temperado com ferramenta CBN, a temperatura da ferramenta e do cavaco pode exceder 1000 ℃.

Rela??o entre o desgaste da ferramenta e a vida útil da ferramenta

Os padr?es de desgaste da ferramenta podem ser divididos nas seguintes categorias:

Desgaste da face do cortador traseiro

Desgaste da ranhura

desgaste da cratera

Colapso de ponta

Rachadura quente

Falha de explos?o

Atualmente, n?o existe uma defini??o unificada universalmente aceita da vida útil da ferramenta na indústria. é necessário especificar a vida útil da ferramenta para o material da pe?a e a tecnologia de corte. Um método para quantificar a vida útil da ferramenta é definir um valor de desgaste máximo aceitável da face traseira, ou seja, VB ou VBmax.

Desgaste da face do cortador traseiro

Do ponto de vista matemático, a vida útil da ferramenta pode ser expressa pela seguinte fórmula. A fórmula de Taylor fornece um bom método de cálculo aproximado para a previs?o da vida útil da ferramenta.

Vctn = C, que é a forma geral da fórmula de Taylor. Os parametros relevantes s?o os seguintes:

VC = velocidade de corte

T = vida útil da ferramenta

D = profundidade de corte

F = taxa de alimenta??o

X e y s?o determinados por experimentos. N e C s?o constantes determinadas por experimentos ou valores empíricos. Eles s?o diferentes devido aos diferentes materiais da ferramenta, materiais da pe?a e taxas de avan?o.

Do ponto de vista prático, para conter o desgaste excessivo da ferramenta e superar a alta temperatura, três elementos principais devem ser observados: substrato, revestimento e tratamento da aresta de corte. Cada elemento está relacionado ao sucesso ou fracasso do corte de metal. Esses três elementos, combinados com a forma da ranhura de curvatura do cavaco e o raio do filete da ponta da ferramenta, determinam os materiais aplicáveis e as ocasi?es de aplica??o de cada ferramenta. Todos os parametros acima trabalham juntos para garantir a longa vida útil da ferramenta de corte e, finalmente, refletem a economia e a confiabilidade do processamento.

matriz

As ferramentas de metal duro com resistência ao desgaste e tenacidade têm uma ampla gama de aplica??es de usinagem. Os fornecedores de ferramentas geralmente controlam a faixa de tamanho de gr?o do WC de 0,3 μm a 5 μm para entender o desempenho da matriz. O tamanho de gr?o WC tem uma grande influência no desempenho do corte da ferramenta. Quanto menor o tamanho do gr?o do WC, mais resistente ao desgaste é a ferramenta; pelo contrário, quanto maior o tamanho do gr?o do WC, melhor é a tenacidade da ferramenta. As laminas feitas de matriz de gr?o ultrafino s?o usadas principalmente para processar os materiais processados na indústria aeroespacial, como liga de titanio, liga Inconel, liga de alta temperatura, etc.

Tumor de acumula??o

Além disso, a tenacidade da matriz pode ser significativamente melhorada ajustando o teor de cobalto de 6% para 12%. Portanto, é necessário apenas ajustar a composi??o do material da matriz para atender aos requisitos da ferramenta de tenacidade e resistência ao desgaste na aplica??o do processamento do metal.

As propriedades da matriz podem ser aprimoradas n?o apenas pela camada rica em cobalto adjacente à camada superficial, mas também pela adi??o seletiva de outros tipos de elementos de liga ao carboneto cimentado, como carboneto de titanio (TIC), carboneto de tantalo (TAC), carboneto de vanádio (VC) e carboneto de nióbio (NBC). A camada rica em cobalto melhora significativamente a resistência da aresta de corte, o que faz com que a ferramenta tenha excelente desempenho em usinagem de desbaste e aplica??es de usinagem intermitente.

Rachadura quente

Além disso, para combinar o material da pe?a e atender aos requisitos de processamento específicos, as cinco propriedades físicas a seguir devem ser consideradas ao selecionar a matriz apropriada: tenacidade ao impacto, resistência à fratura transversal, resistência à compress?o, dureza e resistência ao impacto térmico.

Revestimento

Atualmente, os principais materiais de revestimento no mercado incluem:

Nitreto de titanio (TIN) – geralmente revestimento PVD, possui as características de alta dureza e alta temperatura de resistência à oxida??o.

Carboneto de nitreto de titanio (TiCN) – a adi??o de carbono pode melhorar a dureza e a propriedade autolubrificante do revestimento.

Nitreto de alumínio e titanio (TiAlN ou AlTiN) – constituído por uma camada de alumina, prolonga a vida útil da ferramenta em aplica??es com altas temperaturas de corte, principalmente para corte quase seco/a seco. Comparado com o revestimento TiAlN, a dureza da superfície do revestimento é maior devido à diferente propor??o de alumínio para titanio. Este esquema de revestimento é muito adequado para aplica??es de usinagem de alta velocidade.

Nitreto de cromo (CRN) – com as vantagens de alta dureza e alta resistência ao desgaste, é a solu??o de primeira escolha para resistir ao acúmulo de cavacos.

Diamante (PCD) – tem o melhor desempenho de processamento de materiais de ligas n?o ferrosas, especialmente para processamento de grafite, compósito de matriz metálica, liga de alumínio com alto teor de silício e outros materiais de moagem. N?o é adequado processar a?o, porque a rea??o química destruirá a combina??o de revestimento e substrato.

desgaste da cratera

Através da análise do desenvolvimento de materiais de revestimento e do crescimento da demanda do mercado nos últimos anos, podemos ver que as ferramentas revestidas PVD s?o mais populares do que as ferramentas revestidas CVD. A espessura do revestimento CVD geralmente varia entre 5-15 mícrons

A espessura do revestimento PVD é geralmente entre 2-6 μ M. Quando o revestimento CVD é aplicado na superfície superior do substrato, a tens?o de tra??o será produzida no revestimento CVD, enquanto a tens?o de compress?o será produzida no revestimento PVD. Esses dois fatores têm um impacto significativo na aresta de corte, principalmente no desempenho da ferramenta em corte intermitente ou usinagem contínua. A adi??o de novos elementos de liga no processo de revestimento n?o é apenas benéfica para melhorar a ades?o do revestimento, mas também para melhorar as propriedades do revestimento.

Tratamento de ponta da lamina

Em muitos casos, o tratamento da aresta de corte (passiva??o) determina o sucesso ou fracasso da usinagem. Os parametros de passiva??o s?o determinados pela aplica??o predefinida. Por exemplo, o tratamento da aresta de corte necessário para o acabamento rápido do a?o é totalmente diferente daquele utilizado para a usinagem de desbaste.

Em geral, o torneamento contínuo requer passiva??o da aresta de corte, assim como a maioria dos fresamentos de a?o e ferro fundido. Para usinagem intermitente severa, é necessário aumentar os parametros de passiva??o ou chanframento negativo t-land da aresta de corte.

Por outro lado, na usinagem de a?o inoxidável ou superliga, é necessário passivar a lamina para obter um pequeno raio de passiva??o e adotar uma aresta de corte afiada, pois na usinagem desses materiais é fácil produzir acre??o de cavacos. Da mesma forma, ao processar alumínio, também é necessária uma aresta de corte afiada.

Em geometria, a iska oferece uma ampla gama de laminas com aresta de corte helicoidal, cujo perfil se distribui progressivamente em torno de uma superfície cilíndrica ao longo do eixo. A dire??o da lamina espiral é semelhante a uma hélice. Uma das vantagens do desenho da aresta em espiral é tornar o processo de corte suave e excessivo, reduzir a vibra??o e obter um acabamento superficial superior. Além disso, a aresta de corte espiral pode suportar mais carga de corte, o que pode reduzir a for?a de corte e remover mais metal ao mesmo tempo. Outra vantagem das ferramentas de corte helicoidal é que elas têm uma vida útil mais longa, pois possuem menor for?a de corte e calor.