Fatores-chave para o fresamento bem-sucedido de aço endurecido

No passado, ao fresar em desbaste aço endurecido, apenas velocidades de corte e taxa de avanço muito baixas, bem como grandes profundidades de corte e distância de deslocamento da ferramenta podiam ser usadas. Este método de processamento é lento e demorado, e é possível formar marcas de ferramenta escalonadas profundas na peça de trabalho. Portanto, é necessário realizar várias fresagens de semi-acabamento e fresagens de acabamento subsequentes. Outra alternativa é realizar o fresamento de desbaste em peças de baixa dureza, em seguida, realizar o tratamento térmico sobre elas e, em seguida, refixar as peças endurecidas na fresadora para completar o fresamento semifino e o fresamento fino por meio de fixação múltipla. Outro método é a usinagem por descarga elétrica (EDM) para aço endurecido, mas esse processo também é muito demorado e caro.

Agora, a tecnologia de fresamento duro de alta velocidade com pequena profundidade de corte e grande avanço está substituindo cada vez mais esses processos tradicionais demorados e trabalhosos. A oficina de usinagem pode primeiro fazer furos e linhas d'água no molde, em seguida, realizar o tratamento térmico e, em seguida, adotar a estratégia de fresamento de alta velocidade para concluir o fresamento de desbaste e fresamento fino por meio de fixação única. O fresamento duro tem uma alta taxa de remoção de metal. Como a peça de trabalho com formato próximo da rede pode ser obtida após o fresamento em desbaste, a carga de trabalho do fresamento semifino e do fresamento fino pode ser bastante reduzida. O acabamento da superfície usinada do fresamento duro pode chegar a 10-12rms. Este processo pode melhorar significativamente a eficiência da produção e reduzir o custo de fixação múltipla e processamento repetido de peças de trabalho.

No entanto, para aplicar com sucesso a tecnologia de fresamento duro de alta velocidade, é necessário entender e considerar completamente os principais fatores que afetam o processo.

Dureza e usinabilidade dos materiais da peça

A faixa de dureza medida para um aço endurecido típico é geralmente hrc48-65. No entanto, ao considerar a usinabilidade da usinagem real, a dureza Rockwell não representa tudo. Por exemplo, a dureza do aço de matriz D2 é de cerca de hrc60-62, mas seu alto teor de cromo (11%-13%) aumenta a tenacidade do material, de modo que sua usinabilidade está mais próxima do material da peça com dureza de hrc62-65. Para aços de matriz D2 e ​​aços de liga multicomponentes semelhantes, devem ser usados ​​os parâmetros de corte fornecidos pelo fornecedor da ferramenta e geralmente aplicáveis ​​a materiais de dureza mais alta.

Manter carga de cavacos constante

No fresamento (especialmente no fresamento de alta velocidade de aço temperado), a chave para prolongar a vida útil da ferramenta e melhorar a qualidade da peça é manter a consistência da carga de cavacos suportada pela aresta de corte da fresa. Carga de cavacos =taxa de avanço ÷ velocidade do fuso × número de lâminas. Se a carga de cavacos mudar muito ou de forma inadequada (muito grande ou muito pequena), a fresa será desgastada, quebrada ou danificada muito rapidamente.

É particularmente difícil manter uma carga de cavacos constante ao fresar o perfil tridimensional comum na produção de matrizes. Os métodos convencionais de programação geralmente adotam alta velocidade de corte linear e grande avanço da ferramenta, mas ao fresar perfis complexos, a carga suportada pela ferramenta muda constantemente e a máquina-ferramenta pode não ser capaz de manter a carga de cavacos necessária. Por exemplo, quando a fresa atinge o ângulo de 90 °, seu ângulo de corte será dobrado e a força de corte também aumentará. Se a taxa de avanço não for reduzida, a fresa será rapidamente desgastada ou danificada. Para fresar o perfil da matriz em mudança, o técnico de usinagem pode reduzir manualmente a taxa de alimentação através do controlador de sobrecarga de alimentação, ou o programa de usinagem de came e o sistema de controle da máquina-ferramenta podem reduzir conjuntamente a taxa de alimentação a um nível razoável.

Ao carregar o programa de usinagem do came e a ferramenta na máquina-ferramenta e definir a altura da direção z da fresa em cerca de 25,4 mm acima da peça de trabalho, o técnico de usinagem pode determinar se a taxa de avanço especificada pode ser alcançada. A taxa de alimentação real pode ser conhecida através de uma execução de teste. Os princípios básicos da física tornam impossível manter a taxa de avanço e a carga de cavacos necessárias o tempo todo. Uma regra prática útil é que, se o tempo de retenção da taxa de alimentação programada for inferior a 80% do tempo total de processamento, a velocidade do fuso deve ser reduzida de acordo para garantir que a carga de cavacos seja consistente.

Reduzir a excentricidade da ferramenta

No fresamento, outro fator importante, mas muitas vezes esquecido, é a excentricidade da ferramenta. De um modo geral, se a excentricidade for maior que 0,01 mm (1/7 do diâmetro do cabelo humano), a vida útil da ferramenta pode ser reduzida pela metade. É muito importante reduzir ao máximo a excentricidade da ferramenta ao usar fresas com especificações muito pequenas. Para algumas fresas de pequeno diâmetro, uma excentricidade de 0,01 mm dobrará a carga de cavacos atuando em um único dente, resultando em desgaste acelerado da aresta de corte da fresa. Embora algumas oficinas de processamento usem máquinas-ferramentas caras e ferramentas de alta qualidade, elas usam mandris de ferramentas de baixo custo e baixa precisão, o que é uma razão importante para muitos problemas de processamento. Mandris de ferramentas de alta precisão (incluindo mandris de encaixe a quente, mandris hidráulicos, etc.) podem basicamente eliminar o impacto negativo da excentricidade da ferramenta.

Adote o software de programação avançada

O software de programação de usinagem é essencial para manter uma carga de cavacos constante. Comparado com o sistema de programação de nível inferior, o sistema de cames de ponta pode usar mais pontos de dados para definir o caminho da ferramenta. Este tipo de programa de came também pode controlar o corte e o corte da ferramenta, de modo que a força de corte que atua na lâmina seja mantida em um nível razoável. Embora o software CAM de última geração seja geralmente mais caro, seus benefícios geralmente podem exceder o custo inicial de compra mais alto.

A função do sistema de controle da máquina-ferramenta também desempenha um papel importante no fresamento eficiente. Para implementar efetivamente a estratégia de fresamento de alta velocidade, a máquina-ferramenta deve ter um forte poder de computação para prever com antecedência e lidar suavemente com as mudanças rápidas dos parâmetros de usinagem especificados pelo programa de cames. No fresamento de alta velocidade, para rastrear e executar comandos complexos de movimento da máquina, o sistema de controle e servo da máquina-ferramenta é necessário para processar um grande número de blocos de código em alta velocidade, mas o controlador e o servidor antigos podem não atender a isso requerimento.

Gerenciar a vida útil da ferramenta

Para a vida útil da ferramenta de fresamento de alta velocidade, desde que a carga de cavacos, excentricidade da ferramenta e outros problemas (como rigidez da máquina-ferramenta) sejam cuidadosamente considerados, resultados inesperados podem ser produzidos. Ao fresar aço endurecido, a aplicação correta da fresa pode prolongar a vida útil da ferramenta. Naturalmente, a definição da vida útil da ferramenta também é um dos fatores a serem considerados. Os requisitos do cliente para o acabamento da superfície da matriz podem limitar o tempo de serviço da fresa antes de substituir a ferramenta.

A alta temperatura de corte terá um impacto adverso na vida útil da ferramenta. Portanto, no fresamento de alta velocidade, o uso de uma pequena profundidade de corte pode aumentar o tempo para a fresa sair do corte, de modo que a aresta de corte possa ser resfriada, prolongando assim a vida útil da ferramenta. Ao fresar materiais de peças com dureza superior a HRC 48, para evitar choque térmico na ferramenta, geralmente pode ser usado resfriamento por jato de ar ou névoa de óleo / névoa de ar para substituir o refrigerante. Embora em alguns casos o fluxo de refrigeração possa lavar os cavacos e evitar cortes secundários, o resfriamento a jato é, sem dúvida, a melhor opção, pois elimina a necessidade de a ferramenta suportar mudanças de temperatura rápidas e severas.

Selecione as ferramentas de corte apropriadas

Como a tendência de desenvolvimento de toda a indústria, os produtos de moldes têm requisitos cada vez mais altos de precisão dimensional, e esses requisitos são refletidos nas ferramentas de corte usadas para processar moldes e suas peças. Há alguns anos, a tolerância de dimensão radial típica de uma fresa de topo esférico era de 10 μ m. Agora está perto de 5 μ M. É difícil alcançar alta precisão de ajuste para peças usinadas por uma fresa de topo esférica com baixa precisão de conformação. Na indústria de fabricação de moldes com requisitos de precisão rigorosos (por exemplo, o erro de incompatibilidade do molde de extrusão de silicone líquido é reduzido para 2 μ m) É muito importante evitar erros causados ​​por ferramentas.

Como o fresamento de materiais endurecidos produzirá muito calor de corte, muitas fresas de topo de metal duro usadas para fresamento duro usam revestimento de barreira térmica (como o revestimento AlTiN). A fim de melhorar a resistência ao calor e força, essas fresas geralmente adotam matriz de metal duro microcristalino de alta dureza (cobalto teor de 8%), e a aresta de corte adota ângulo de inclinação negativo para evitar o colapso da aresta. No fresamento fino, podem ser usadas fresas de nitreto cúbico de boro (CBN) e as fresas de topo com lâmina são muito adequadas para fresamento em desbaste.

A micro fresa pode processar micro recursos que antes só podiam ser realizados pela EDM. Atualmente, fresas com diâmetros tão pequenos quanto 0,1 mm estão disponíveis, e mesmo uma fresa tão pequena pode ser efetivamente aplicada ao fresamento de alta velocidade, desde que um comprimento de canal mais curto seja adotado.

Equilibrar de forma abrangente vários fatores

A fim de maximizar a eficiência da produção e a qualidade da usinagem de fresamento de aço endurecido, devemos aplicar de forma abrangente ferramentas de precisão, software CAM avançado, máquinas-ferramentas de alto desempenho, pinças de ferramentas de alta precisão e tomar outras medidas (como substituição de refrigerante). Os fornecedores de ferramentas, máquinas-ferramentas e materiais de peças geralmente estão dispostos a fornecer seus próprios conhecimentos e habilidades para ajudar a oficina de processamento a alcançar um equilíbrio real do processo e atingir suas metas de produtividade