Seleção de Ferramentas para Máquinas-Ferramenta CNC: Guia Profissional para Vida da Ferramenta e Produtividade

Regras para Escolha de Ferramentas de Máquinas CNC

A vida da ferramenta está intimamente relacionada ao volume de corte. Ao formular parâmetros de corte, uma vida razoável da ferramenta deve ser selecionada primeiro, e a vida razoável deve ser determinada de acordo com o objetivo de otimização. Geralmente dividida em dois tipos: vida da ferramenta de maior produtividade e vida da ferramenta de menor custo. A primeira é determinada de acordo com o objetivo de menor tempo de mão de obra por peça, e a última de acordo com o objetivo de menor custo de processo.

Os seguintes pontos podem ser considerados ao escolher a vida da ferramenta de acordo com a complexidade da ferramenta, custos de fabricação e afiação. A vida de ferramentas complexas e de alta precisão deve ser maior que a de ferramentas de aresta única. Para ferramentas indexáveis de fixação mecânica, devido ao curto tempo de troca de ferramenta, para dar pleno jogo ao seu desempenho de corte e melhorar a eficiência de produção, a vida da ferramenta pode ser selecionada como menor, geralmente 15-30 min. Para máquinas-ferramenta multi-ferramentas, máquinas modulares e ferramentas de usinagem automatizadas onde instalação, troca e ajuste de ferramentas são mais complexos, a vida da ferramenta deve ser maior, e a confiabilidade da ferramenta deve ser garantida. Quando a produtividade de um certo processo na oficina limita o aumento da produtividade de toda a oficina, a vida da ferramenta do processo deve ser selecionada menor. Quando o custo da planta inteira por unidade de tempo de um certo processo é relativamente grande, a vida da ferramenta também deve ser selecionada menor. Ao acabamento de peças grandes, para garantir que pelo menos uma passada seja concluída e evitar troca de ferramenta no meio do corte, a vida da ferramenta deve ser determinada de acordo com a precisão da peça e rugosidade da superfície. Comparado com métodos de processamento de máquinas-ferramenta comuns, a usinagem CNC impõe requisitos mais altos às ferramentas de corte. Não só requer boa qualidade, alta precisão, mas também estabilidade dimensional, alta durabilidade, e fácil instalação e ajuste. Atender aos requisitos de alta eficiência de máquinas-ferramenta CNC. As ferramentas selecionadas em máquinas-ferramenta CNC frequentemente adotam materiais de ferramenta adequados para corte de alta velocidade (como aço rápido, metal duro de grão ultrafino) e usam pastilhas indexáveis.

Ferramentas CNC para Torneamento

As ferramentas de torneamento CNC comumente usadas são geralmente divididas em três categorias: ferramentas de torneamento de forma, ferramentas de torneamento pontiagudas, ferramentas de torneamento de arco e três tipos. Ferramentas de torneamento de forma também são chamadas de ferramentas de torneamento protótipo. A forma do contorno das peças processadas é completamente determinada pela forma e tamanho da aresta de corte da ferramenta. No processamento de torneamento CNC, ferramentas de torneamento de forma comuns incluem ferramentas de torneamento de arco de pequeno raio, ferramentas de torneamento não retangulares e ferramentas de rosca. Na usinagem CNC, a ferramenta de torneamento de forma deve ser usada o mínimo possível ou não. A ferramenta de torneamento pontiaguda é uma ferramenta caracterizada por aresta de corte reta. A ponta desta ferramenta é composta por arestas de corte principais e secundárias lineares, como ferramentas de torneamento interno e externo de 90°, ferramentas de torneamento de face esquerda e direita, ferramentas de ranhuramento (corte), e várias ferramentas de torneamento de furo interno e externo com ponta pequena. O método de seleção dos parâmetros geométricos da ferramenta de torneamento pontiaguda (principalmente ângulo geométrico) é basicamente o mesmo que o de torneamento comum, mas as características da usinagem CNC (como rota de usinagem, interferência de usinagem, etc.) devem ser totalmente consideradas, e a resistência da própria ponta da ferramenta deve ser considerada.

A segunda é a ferramenta de torneamento em forma de arco. A ferramenta de torneamento em forma de arco é uma ferramenta caracterizada por aresta de corte em forma de arco com pequeno erro de redondeza ou perfil linear. Cada ponto da aresta de arco da ferramenta é a ponta da ferramenta de torneamento em arco. Correspondentemente, o ponto de posição da ferramenta não está no arco, mas no centro do arco. A ferramenta de torneamento em arco pode ser usada para torneamento de superfícies internas e externas, e é especialmente adequada para torneamento de várias superfícies de formação de conexão suave (côncavas). Ao selecionar o raio do arco da ferramenta, deve-se considerar que o raio do arco da aresta de corte da ferramenta de torneamento de dois pontos deve ser menor ou igual ao raio de curvatura mínimo no contorno côncavo da peça, para evitar processamento a seco. O raio não deve ser muito pequeno, caso contrário não só será difícil de fabricar, a ferramenta pode ser danificada devido à resistência fraca da ponta ou má capacidade de dissipação de calor do corpo da ferramenta.

Ferramentas CNC para Fresamento

Na usinagem CNC, fresas de fundo plano são comumente usadas para fresar contornos internos e externos de peças planas e fresamento de plano. Os dados empíricos dos parâmetros relevantes da ferramenta são os seguintes: Primeiro, o raio da fresa RD deve ser menor que o raio mínimo de curvatura Rmin da superfície de contorno interno da peça, geralmente RD = (0,8-0,9) Rmin. O segundo é a altura de processamento da peça H < (1/4-1/6) RD para garantir que a faca tenha rigidez suficiente. Terceiro, ao fresar o fundo do sulco interno com fresa de fundo plano, como as duas passadas do fundo do sulco precisam se sobrepor, e o raio da aresta de fundo da ferramenta é Re = Rr, ou seja, o diâmetro é d = 2Re = 2(Rr). Toma-se o raio da ferramenta como Re = 0,95 (Rr). Para o processamento de alguns perfis tridimensionais e contornos com ângulos de inclinação variáveis, fresas esféricas, fresas de anel, fresas de tambor, fresas cônicas e fresas de disco são comumente usadas.

A maioria das máquinas-ferramenta CNC usa ferramentas serializadas e padronizadas. Para porta-ferramentas e cabeças de ferramenta como ferramentas de torneamento externo indexáveis de fixação mecânica e ferramentas de faceamento, existem padrões nacionais e modelos serializados. Para centros de usinagem e máquinas-ferramenta com trocador automático de ferramentas, os porta-ferramentas foram serializados e padronizados. Por exemplo, o código padrão do sistema de ferramentas cônicas é TSG-JT, e o código padrão do sistema de ferramentas retas é DSG-JZ. Além disso, para a ferramenta selecionada, antes do uso, o tamanho da ferramenta precisa ser medido rigorosamente para obter dados precisos, e o operador insere esses dados no sistema de dados, e completa o processo de processamento através de chamada de programa, processando assim peças qualificadas.

Ponto da Ferramenta

De que posição a ferramenta começa a mover para a posição especificada? Então, no início da execução do programa, a posição onde a ferramenta começa a mover no sistema de coordenadas da peça deve ser determinada. Esta posição é o ponto de partida da ferramenta relativa à peça quando o programa é executado. Então é chamado de ponto de partida do programa ou ponto de partida. Este ponto de partida é geralmente determinado por ajuste de ferramenta, então este ponto também é chamado de ponto de ajuste de ferramenta. Ao compilar o programa, escolha corretamente a posição do ponto de ajuste de ferramenta. O princípio de definir o ponto de ajuste de ferramenta é facilitar o processamento numérico e simplificar a programação. É fácil alinhar e verificar durante o processamento; o erro de processamento causado é pequeno. O ponto de ajuste de ferramenta pode ser definido na peça usinada, no dispositivo de fixação ou na máquina-ferramenta. Para melhorar a precisão de usinagem da peça, o ponto de ajuste de ferramenta deve ser definido o mais possível na base de design ou base de processo da peça. Na operação real da máquina-ferramenta, o ponto de posição da ferramenta pode ser colocado no ponto de ajuste de ferramenta por operação manual de ajuste de ferramenta, ou seja, a coincidência de "ponto de posição da ferramenta" e "ponto de ajuste de ferramenta". O chamado "ponto de localização da ferramenta" refere-se ao ponto de referência de posicionamento da ferramenta. O ponto de localização da ferramenta de torneamento é a ponta da ferramenta ou o centro do arco da ponta. A fresa de fundo plano é a interseção do eixo da ferramenta e o fundo da ferramenta; a fresa de ponta esférica é o centro da esfera, e a broca é a ponta. A operação manual de ajuste de ferramenta tem baixa precisão e baixa eficiência. Algumas fábricas usam espelhos ópticos de ajuste de ferramenta, instrumentos de ajuste, dispositivos automáticos de ajuste, etc. para reduzir tempo de ajuste e melhorar precisão. Quando a ferramenta precisa ser trocada durante o processamento, o ponto de troca de ferramenta deve ser especificado. O chamado "ponto de troca de ferramenta" refere-se à posição do porta-ferramentas quando gira para trocar a ferramenta. O ponto de troca de ferramenta deve estar localizado fora da peça ou dispositivo, e a peça e outras partes não devem ser tocadas durante a troca.

Dados de Usinagem

Na programação CNC, o programador deve determinar os dados de usinagem para cada processo e escrevê-los no programa na forma de instruções. Parâmetros de corte incluem velocidade do fuso, dados de usinagem posterior e velocidade de avanço. Para diferentes métodos de processamento, diferentes parâmetros de corte precisam ser selecionados. O princípio de seleção dos dados de usinagem é garantir a precisão de usinagem e rugosidade da superfície das peças, dar pleno jogo ao desempenho de corte da ferramenta, garantir durabilidade razoável da ferramenta, e dar pleno jogo ao desempenho da máquina-ferramenta para maximizar a produtividade e reduzir custos.

1. Determinar a velocidade do fuso.

A velocidade do fuso deve ser selecionada de acordo com a velocidade de corte permitida e o diâmetro da peça (ou ferramenta). A fórmula de cálculo é: n = 1000 v / π D, onde: v é a velocidade de corte, unidade m/min, determinada pela durabilidade da ferramenta; n é a velocidade do fuso, unidade r/min, e D é o diâmetro da peça ou ferramenta em mm. Para a velocidade do fuso calculada n, a velocidade que a máquina-ferramenta tem ou é próxima deve ser selecionada por último.

2. Determinar a velocidade de avanço.

A velocidade de avanço é um parâmetro importante nos parâmetros de corte de máquinas-ferramenta CNC, selecionada principalmente de acordo com a precisão de usinagem e requisitos de rugosidade da superfície das peças e propriedades do material das ferramentas e peças. A velocidade máxima de avanço é limitada pela rigidez da máquina-ferramenta e desempenho do sistema de avanço. O princípio de determinar a velocidade de avanço: Quando a qualidade da peça pode ser garantida, para melhorar a eficiência de produção, uma velocidade de avanço maior pode ser selecionada. Geralmente selecionada na faixa de 100-200 mm/min; ao cortar, processar furos profundos ou processar com ferramentas de aço rápido, uma velocidade de avanço menor deve ser selecionada, geralmente na faixa de 20-50 mm/min; quando a precisão de processamento, a rugosidade da superfície exigem alta, a velocidade de avanço deve ser menor, geralmente na faixa de 20-50 mm/min; quando a ferramenta está vazia, especialmente quando "retorna ao zero" em longa distância, pode-se definir a velocidade máxima de avanço do sistema CNC da máquina.

3. Determinar a profundidade de corte.

A profundidade de corte é determinada pela rigidez da máquina-ferramenta, peça e ferramenta de corte. Quando a rigidez permite, a profundidade de corte deve ser igual à folga de usinagem da peça o máximo possível, o que pode reduzir o número de passadas e melhorar a eficiência de produção. Para garantir a qualidade da superfície usinada, uma pequena folga de acabamento pode ser deixada, geralmente 0,2-0,5 mm. Em resumo, o valor específico dos dados de usinagem deve ser determinado por analogia com base no desempenho da máquina, manuais relacionados e experiência real.

Ao mesmo tempo, a velocidade do fuso, a profundidade de corte e a velocidade de avanço podem ser adaptadas entre si para formar os melhores parâmetros de corte.

Os dados de usinagem não são apenas um parâmetro importante que deve ser determinado antes do ajuste da máquina-ferramenta, mas também se seu valor é razoável ou não tem influência muito importante na qualidade de processamento, eficiência de processamento e custo de produção. Os chamados dados de usinagem "razoáveis" referem-se aos dados que fazem pleno uso do desempenho de corte da ferramenta e desempenho dinâmico da máquina-ferramenta (potência, torque) para obter alta produtividade e baixo custo de processamento sob a premissa de garantir qualidade.