Selecionando a Ferramenta de Corte Ideal para Diversos Materiais Usinados

Na usinagem, a escolha de ferramentas é uma tecnologia. Sabemos que o desempenho de corte da ferramenta frequentemente depende do material da parte de corte da ferramenta, da estrutura da ferramenta e do material geométrico da ferramenta. O que afeta a vida da ferramenta, eficiência de usinagem, qualidade de usinagem e custo de usinagem é o material da própria ferramenta e o material da peça processada pela ferramenta.

Portanto, na usinagem, selecionar ferramentas adequadas para usinar peças de diferentes materiais não só melhora a eficiência e qualidade de usinagem, mas também prolonga a vida da ferramenta e reduz custos de usinagem.

Atualmente, existem seis materiais principais para ferramentas de usinagem: ferramentas de diamante, ferramentas PCBN, ferramentas cerâmicas, ferramentas revestidas, ferramentas de metal duro e ferramentas de aço rápido. Vamos ver para quais materiais estas seis ferramentas são adequadas para usinar peças.

Ferramenta de Diamante

Ferramentas de diamante são divididas em: ferramentas de diamante natural, ferramentas de diamante PCD, e ferramentas de diamante CVD.

Ferramentas de diamante são usadas principalmente para corte fino e mandrilamento de metais não ferrosos e materiais não metálicos em altas velocidades. Adequadas para processar vários não metais resistentes ao desgaste e vários metais não ferrosos resistentes ao desgaste. A desvantagem das ferramentas de diamante é a pobre estabilidade térmica. Quando a temperatura de corte excede 700℃～800℃, sua dureza será completamente perdida. Além disso, não é adequado para cortar metais ferrosos, porque o diamante (carbono) interage facilmente com átomos de ferro em altas temperaturas, transformando átomos de carbono em estruturas de grafite, e a ferramenta é facilmente danificada.

Ferramenta PCBN

Ferramentas PCBN podem ser divididas em lâminas PCBN integrais e lâminas compostas PCBN sinterizadas com metal duro.

Ferramentas PCBN são adequadas para acabamento de vários materiais difíceis de cortar, como aço endurecido, ferro fundido duro, ligas de alta temperatura, ligas duras e materiais de revestimento de superfície. A precisão de usinagem pode atingir IT5 (furo é IT6), e o valor de rugosidade superficial pode ser tão pequeno quanto Ra1,25～0,20µm. Ferramentas PCBN têm pouca tenacidade e resistência à flexão. Portanto, ferramentas de torneamento de nitreto de boro cúbico não são adequadas para desbaste em baixas velocidades e grandes cargas de impacto. Ao mesmo tempo, não são adequadas para cortar materiais com alta plasticidade (como ligas de alumínio, ligas de cobre, ligas à base de níquel, aço com alta plasticidade, etc.). Porque cortar esses metais produzirá acúmulo de material na aresta, o que deteriorará a superfície usinada.

Ferramenta Cerâmica

Materiais de ferramentas cerâmicas podem geralmente ser divididos em três categorias: cerâmicas à base de alumina, cerâmicas à base de nitreto de silício, e cerâmicas compostas à base de nitreto de silício-alumina.

Cerâmicas são um dos materiais de ferramenta principalmente usados para acabamento e semiacabamento em alta velocidade. Ferramentas cerâmicas são adequadas para cortar todos os tipos de ferro fundido (ferro fundido cinzento, ferro fundido dúctil, ferro fundido maleável, ferro fundido gelado, ferro fundido ligado de alta liga resistente ao desgaste) e aço (aço estrutural de carbono, aço estrutural de liga, aço de alta resistência, aço de alto manganês, aço temperado, etc.), também podem ser usadas para cortar ligas de cobre, grafite, plásticos de engenharia e materiais compostos. Materiais de ferramentas cerâmicas têm problemas de baixa resistência à flexão e pouca tenacidade ao impacto. Não são adequadas para corte em baixas velocidades e cargas de impacto.

Ferramenta Revestida

De acordo com diferentes métodos de revestimento, pode ser dividida em ferramentas revestidas por deposição química de vapor (CVD) e ferramentas revestidas por deposição física de vapor (PVD). De acordo com diferentes materiais de substrato, pode ser dividida em ferramentas revestidas de metal duro, ferramentas revestidas de aço rápido, e ferramentas revestidas em cerâmica e supermateriais. De acordo com a natureza do material, pode ser dividida em ferramentas revestidas duras e ferramentas revestidas macias. Existem também ferramentas nano-revestidas populares.

Ferramentas revestidas têm grande potencial no campo de usinagem CNC e serão a variedade de ferramenta mais importante no campo de usinagem CNC no futuro. Tecnologia de revestimento foi aplicada a fresas de topo, alargadores, brocas, ferramentas de usinagem de furos compostos, fresas de engrenagem, moldadores de engrenagem, cortadores de raspar engrenagem, brocas de forma e vários inserts indexáveis de fixação mecânica para atender às necessidades de materiais de corte de alta velocidade como aço e ferro fundido, ligas resistentes ao calor e metais não ferrosos. À medida que a espessura do revestimento aumenta, a vida da ferramenta aumentará, mas quando a espessura do revestimento atinge saturação, a vida da ferramenta não aumentará mais significativamente. Quando o revestimento é muito espesso, é fácil causar descamação, e quando o revestimento é muito fino, a resistência ao desgaste é pobre.

Ferramenta de Metal Duro

De acordo com a composição química principal, metal duro pode ser dividido em metal duro à base de carboneto de tungstênio e metal duro à base de carboneto de titânio (nitreto) (TiC(N)). Entre eles, metais duros à base de carboneto de tungstênio incluem tungstênio-cobalto (YG), tungstênio-cobalto-titânio (YT), e carboneto raro adicionado (YW). Eles têm suas próprias vantagens e desvantagens. Os principais componentes são carboneto de tungstênio (WC) e carboneto de titânio (TiC), carboneto de tântalo (TaC), carboneto de nióbio (NbC), etc.

Ligas YG são principalmente usadas para processar ferro fundido, metais não ferrosos e materiais não metálicos. Metal duro de grão fino (como YG3X, YG6X) tem dureza e resistência ao desgaste mais altas que grão médio quando o teor de cobalto é o mesmo. É adequado para processar alguns ferros fundidos duros especiais, aço inoxidável austenítico, liga resistente ao calor, liga de titânio, bronze duro e materiais isolantes resistentes ao desgaste, etc. As vantagens notáveis do metal duro YT são alta dureza, boa resistência ao calor, dureza e resistência à compressão mais altas em alta temperatura que YG, e melhor resistência à oxidação. Ligas YW têm tanto as propriedades das ligas YG e YT com bom desempenho geral.

Ferramenta de Aço Rápido

De acordo com diferentes propósitos, aço rápido pode ser dividido em aço rápido de uso geral e aço rápido de alto desempenho. Aço rápido de uso geral pode geralmente ser dividido em dois tipos: aço de tungstênio e aço de tungstênio-molibdênio. Aço rápido de alto desempenho inclui principalmente as seguintes categorias: aço rápido de alto carbono, aço rápido de alto vanádio, aço rápido de cobalto, aço rápido de alumínio, aço rápido superduro de nitrogênio.

Aço rápido de uso geral: principalmente usado para fabricar ferramentas de corte (como brocas, machos, serras) e ferramentas de precisão (como fresas de engrenagem, moldadores de engrenagem, brocas) para materiais metálicos com dureza de corte HB≤300. Graus de aço comumente usados são W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2, etc.

Aço rápido de uso especial: Incluindo aço rápido de cobalto e aço rápido superduro (dureza HRC68～70), principalmente usado para fazer ferramentas para cortar metais difíceis de usinar (como ligas de alta temperatura, ligas de titânio e aços de alta resistência). Graus de aço comumente usados são W12Cr4V5Co5, W2Mo9Cr4VCo8, etc.