Já se interrogou sobre como escolher a ferramenta perfeita para o seu torno CNC? Este artigo analisa os tipos de ferramentas de torno CNC, oferecendo conselhos de especialistas sobre como selecionar a ferramenta certa para várias tarefas. Desde a compreensão das diferentes estruturas de ferramentas até à compreensão da importância da seleção de materiais, obterá informações que podem aumentar a eficiência e a precisão da maquinagem. Prepare-se para melhorar as suas operações de torno CNC com estas dicas e técnicas essenciais.
Os tornos CNC são cada vez mais cruciais no sector da produção. Para garantir a qualidade das peças torneadas, as ferramentas de torno devem ser adaptadas para satisfazer as exigências de alta eficiência, alta velocidade e alta automação.
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Este artigo fornece uma visão geral das ferramentas de torno CNC, discutindo os diferentes tipos de ferramentas e como selecionar as mais adequadas.
A utilização generalizada de tornos CNC na produção tornou a formação de uma linha de produção quantitativa e o desenvolvimento da programação CNC um aspeto crucial do processamento CNC.
Durante o processo de programação NC, é necessário escolher ferramentas e determinar parâmetros de corte em tempo real através da interação homem-computador.
Por conseguinte, os programadores devem conhecer os métodos de seleção das ferramentas de corte e os princípios de determinação dos parâmetros de corte para garantir a qualidade e a eficiência das peças a processar. Isto, por sua vez, maximiza os benefícios da utilização de tornos CNC e aumenta a eficiência económica e o nível de produção da empresa.
A variedade de ferramentas de torno CNC é vasta, cada uma com diferentes funções. A seleção da ferramenta correcta com base em diferentes condições de processamento é um passo essencial na compilação de programas, pelo que é necessário um conhecimento básico dos tipos e características das ferramentas de torno.
As ferramentas utilizadas nos tornos CNC incluem ferramentas de torno circular externo, brocas, ferramentas de perfuração, ferramentas de corte, ferramentas de processamento de roscas, etc., entre as quais as ferramentas de torno circular externo, as ferramentas de perfuração e as brocas são as mais utilizadas.
As ferramentas de torno, ferramentas de perfuração, ferramentas de corte e ferramentas de processamento de roscas utilizadas em tornos CNC dividem-se em tipos integrais e tipos fixados à máquina. Para além dos tornos CNC económicos, o tipo de ferramentas de torno indexáveis fixadas à máquina é atualmente muito utilizado.
Os parâmetros geométricos das ferramentas de torno indexáveis utilizadas em tornos CNC são formados pela combinação da forma da estrutura da lâmina e da orientação da ranhura da lâmina no corpo da ferramenta.
Em comparação com os tornos gerais, não há geralmente nenhuma diferença essencial, e a sua estrutura básica e características funcionais são as mesmas.
No entanto, os procedimentos de processamento dos tornos CNC são concluídos automaticamente, pelo que os requisitos das ferramentas de torno indexáveis são diferentes dos utilizados nos tornos gerais. Os requisitos e características específicos são apresentados na tabela seguinte.
Tabela 2-2 Características das Ferramentas de Torno Indexáveis
| Requisitos | Características | Objetivo |
| Alta precisão | Utilizar lâminas de corte de nível de precisão M ou superior; Utilizar mais frequentemente suportes de ferramentas de precisão; Porta-ferramentas pré-ajustados com dispositivos de micro-ajuste fora da máquina. | Asseguram a repetibilidade do posicionamento da lâmina, facilitam a definição de coordenadas e garantem a precisão da posição da ponta da ferramenta. |
| Elevada fiabilidade | Utilize ferramentas de torneamento com tipos de ranhura de quebra de aparas altamente fiáveis ou com plataformas de quebra de aparas e quebra-cavacos; Utilizar ferramentas de torneamento estruturalmente fiáveis, utilizando materiais compósitos fixação estruturas e outras estruturas com uma fixação fiável. | O quebra de chips deve ser estável, sem desordem ou aparas em forma de fita; deve permitir o rápido movimento e reposicionamento do porta-ferramentas e não deve haver afrouxamento durante todo o processo de corte automático. |
| Troca rápida de ferramentas | Adotar um ferramenta de torneamento sistema; Utilizando um suporte de ferramentas de troca rápida. | Troca rápida de várias formas de componentes de corte para completar uma vasta gama de processos de corte, aumentando assim a eficiência da produção. |
| Material da lâmina | As lâminas revestidas são normalmente utilizadas. | Cumprir os requisitos de ritmo de produção e melhorar a eficiência do processamento. |
| Secção transversal da haste | Muitos porta-ferramentas utilizam hastes quadradas, mas devido a diferenças significativas nas estruturas dos sistemas de porta-ferramentas, alguns requerem a utilização de hastes especializadas. | A haste da ferramenta corresponde ao sistema de suporte da ferramenta. |
As ferramentas de torneamento intercambiáveis podem ser classificadas de acordo com as suas utilizações em ferramentas de torneamento de círculo externo, ferramentas de torneamento de perfil, ferramentas de torneamento de face final e ferramentas de torneamento de círculo interno, ranhurar ferramentas de torneamento, ferramentas de torneamento de corte e ferramentas de torneamento de roscagem, conforme indicado na Tabela 2-3.
Tabela 2-3 Tipos de ferramentas de torneamento indexáveis
| Tipo | Ângulo de corte maior | Máquinas-ferramentas aplicáveis: |
| Ferramenta de torneamento externo | 900、500、600、750、450 | Torno convencional e Torno CNC, |
| Ferramenta de torneamento de perfis | 930、107.50 | Torno de perfil e Torno CNC, |
| Ferramenta para torneamento de faces | 900、450、750 | Torno convencional e Torno CNC, |
| Ferramenta de torneamento interno | 450、600、750、900、910、930、950、107.50 | Torno convencional e Torno CNC, |
| Ferramenta de corte | Torno convencional e Torno CNC, | |
| Linha Ferramenta de corte | Torno convencional e Torno CNC, | |
| Ferramenta de ranhurar | Torno convencional e Torno CNC. |
① Tipo de alavanca:
Como se mostra na Figura 2-16, é composto por uma alavanca, um parafuso, um calço, um pino de calço e uma pastilha de corte. Este método baseia-se na força exercida pela alavanca que pressiona contra o parafuso para fixar a pastilha de corte.
Adapta-se a todos os tipos de ângulos de inclinação positivos e negativos, com uma gama de ângulos de inclinação efectiva de -60° a +180°. As aparas podem fluir sem obstrução e o calor de corte não afecta o furo do parafuso e a alavanca. As duas paredes da ranhura fornecem um forte suporte para a pastilha de corte e garantem a precisão da indexação.
② Tipo de cunha:
Como se mostra na Figura 2-17, é composto por um parafuso de fixação, calço, cavilha, cunha e pastilha de corte. Este método baseia-se na força de compressão entre a cavilha e a cunha para fixar a pastilha de corte.
Adapta-se a todos os tipos de ângulos de inclinação negativos, com uma gama de ângulos de inclinação efectiva de -60° a +180°. Não existem paredes de ranhura em ambos os lados, o que é adequado para corte de perfis ou operação inversa com folga.
③ Tipo de fixação em cunha:
Como se mostra na Figura 2-18, é composto por um parafuso de aperto, calço, cavilha, cunha de pressão e pastilha de corte. Este método baseia-se na força descendente da cavilha e da cunha para fixar a pastilha de corte.
Tem as mesmas características que o tipo cunha, mas o fluxo de aparas não é tão suave como o tipo cunha.
Além disso, existem outros tipos, como a prensagem de parafusos, a prensagem de orifícios e a prensagem superior.
A qualidade do desempenho de corte de materiais para ferramentas afecta diretamente a produtividade das operações de corte e a qualidade da superfície maquinada.
O aparecimento de novos materiais para ferramentas melhora frequentemente de forma significativa a produtividade, tornando-se a chave para o processamento de certos materiais difíceis de maquinar e levando ao desenvolvimento e atualização de máquinas-ferramentas.
(1) Requisitos para o material das peças cortantes da ferramenta
Durante corte de metaisQuando a superfície de maquinagem é irregular ou a superfície de corte é descontínua, a ferramenta também é sujeita a impacto.
Para garantir que a ferramenta pode lidar com o trabalho de corte, o material para as peças de corte da ferramenta deve ter o seguinte desempenho de corte:
① Elevada dureza e resistência ao desgaste
A ferramenta deve ser mais dura do que a peça de trabalho para cortar as aparas desta. À temperatura ambiente, a dureza da ferramenta deve ser superior a 60HRC. Quanto maior for a dureza do material da ferramenta, melhor será a sua resistência ao desgaste.
② Resistência e tenacidade suficientes
Para suportar a pressão e o impacto durante o processo de corte, o material da ferramenta deve ter resistência e dureza suficientes.
③ Elevada resistência ao calor e estabilidade química
A resistência ao calor refere-se à capacidade do material da ferramenta para manter o seu desempenho de corte em condições de alta temperatura. A resistência ao calor é expressa em termos de temperatura de resistência ao calor.
A temperatura de resistência ao calor refere-se à temperatura máxima que pode basicamente manter o desempenho de corte da ferramenta. Quanto melhor for a resistência ao calor, maior será a temperatura de corte permitida para o material da ferramenta.
A estabilidade química refere-se à capacidade do material da ferramenta para resistir a reacções químicas com o material da peça e o meio circundante em condições de alta temperatura, incluindo capacidades de antioxidação e anti-aderência.
Quanto maior for a estabilidade química, mais lento será o desgaste da ferramenta. A resistência ao calor e a estabilidade química são os principais indicadores para medir o desempenho de corte da ferramenta.
Para além de um excelente desempenho de corte, os materiais das ferramentas devem também ter uma boa processabilidade e economia.
Estas incluem: o aço para ferramentas deve ter uma deformação de endurecimento mínima, uma descarbonização e boa temperabilidade; os materiais de elevada dureza devem ter bom desempenho de retificação; as ferramentas de conformação laminadas a quente devem ter boa plasticidade a alta temperatura; o desempenho de soldadura dos materiais utilizados para ferramentas de soldadura deve ser bom; os materiais de ferramentas utilizados devem ser tão ricos e baratos quanto possível nos recursos do nosso país.
(2) Comumente utilizado Materiais de ferramentas de corte
Os materiais de ferramentas de corte normalmente utilizados podem ser classificados em quatro tipos: aço rápido (HSS), carbonetos cimentados, materiais cerâmicos e materiais ultra-duros.
① Aço rápido
O aço de alta velocidade é uma liga de aço para ferramentas que contém uma quantidade significativa de elementos de liga como o tungsténio, o molibdénio, o crómio e o vanádio, com uma fração de massa de carbono de cerca de 1%.
Após o tratamento térmico, o dureza do HSS atinge 62-65 HRC, com uma temperatura de resistência ao calor de 550-600°C, uma resistência à flexão de cerca de 3500 MPa e uma resistência ao impacto de aproximadamente 0,3 MJ por metro quadrado.
O HSS tem boa resistência e dureza, pode suportar impactos e é fácil de retificar, o que o torna o principal material para o fabrico de ferramentas de formato complexo, como brocas, fresas, ferramentas de brochar, fresas de rosca e fresas de engrenagem. Devido à sua limitação de resistência ao calor, o HSS não pode ser utilizado para corte a alta velocidade.
② Carbonetos cimentados
Os carbonetos cimentados são formados por prensagem e sinterização de um pó de carboneto de tungsténio (WC) de elevada dureza e elevado ponto de fusão, titânio (TiC), carboneto de tântalo (TaC), carboneto de nióbio (NbC), utilizando cobalto (Co) como ligante.
A sua dureza à temperatura ambiente é de 88-93 HRA, com uma temperatura de resistência ao calor de 800-1000°C, que é muito mais dura, mais resistente ao desgaste e resistente ao calor do que o HSS.
Por conseguinte, a velocidade de corte permitida das ferramentas de metal duro é 5-10 vezes superior à das ferramentas de HSS. No entanto, a sua resistência à flexão é apenas 1/2 a 1/4 do HSS, e a resistência ao impacto é apenas uma fração do HSS. Os carbonetos cimentados são frágeis e sensíveis ao impacto e à vibração.
Devido ao aumento significativo da produtividade possibilitado pelas ferramentas de metal duro, estas não são apenas adoptadas para a grande maioria das ferramentas de torneamento, ferramentas de aplainamento, fresagem frontal mas também uma quantidade considerável de brocas, alargadores e outras fresas.
Atualmente, mesmo as ferramentas de brochar complexas, as fresas de rosca e as fresas de engrenagens estão a ser gradualmente fabricadas com carbonetos cimentados.
No nosso país, existem atualmente três tipos de ligas duras habitualmente utilizadas:
As ligas de carboneto de tungsténio, compostas por WC e Co, são codificadas como YG, semelhante à categoria K na ISO. São principalmente utilizadas para o processamento de materiais frágeis, tais como ferro fundido, metais não ferrosos e não metálico materiais.
As marcas mais comuns incluem YG3, YG6 e YG8. O número indica a percentagem de Co, sendo o restante a percentagem de WC.
Nas ligas duras, o Co actua como aglutinante. Quanto mais Co a liga contiver, melhor será a sua tenacidade. Por conseguinte, o YG8 é adequado para maquinação em bruto e corte interrompido, o YG6 é adequado para maquinação semi-acabada e o YG3 é adequado para maquinação fina e corte contínuo.
As ligas de tungsténio-titânio-cobalto são compostas por WC, TiC e Co, e são codificadas como YT, semelhante à categoria P na ISO. Uma vez que o TiC é mais duro, mais resistente ao desgaste e ao calor do que o WC, mas também mais frágil, as ligas da classe YT têm maior dureza e resistência ao calor do que as ligas da classe YG. No entanto, são menos resistentes ao impacto e à vibração.
Uma vez que a deformação plástica é significativa na maquinagem do aço e o atrito entre a apara e a ferramenta é forte, as temperaturas de corte são elevadas. No entanto, uma vez que as aparas são em forma de tira e o corte é relativamente estável, as ligas duras da classe YT são adequadas para o processamento de aço.
Os tipos comuns de ligas de carboneto de tungsténio e titânio incluem YT30, YTl5 e YT5. O número indica a percentagem de TiC. Assim, o YT30 é adequado para maquinação fina e corte contínuo de aço, o YTl5 é adequado para maquinação semi-acabada e o YT5 é adequado para maquinação em bruto e corte interrompido.
As ligas de tungsténio, titânio e tântalo (nióbio) são compostas por uma pequena quantidade de TaC ou NbC adicionada à classe YT e são codificadas como YW, semelhante à categoria M na ISO. A dureza, a resistência ao desgaste, a resistência ao calor, a resistência à flexão e a resistência ao impacto das ligas duras da classe YW são todas superiores às da classe YT, e os dois últimos índices são semelhantes aos da classe YG.
Por conseguinte, as ligas da classe YW podem processar aço e ferro fundido, bem como aparas de metais não ferrosos, e são conhecidas como ligas duras universais. As marcas mais comuns incluem YWl e YW2, a primeira é utilizada para maquinação semi-acabada e fina, e a segunda é utilizada para maquinação em bruto e semi-acabada.
Atualmente, liga dura as ferramentas de corte adoptam frequentemente revestimentos de materiais de elevada dureza, tais como TiC C , TiN e Al2O3. A vida útil das ferramentas de metal duro revestidas é 2 a 10 vezes superior à das ferramentas não revestidas.
③ Materiais cerâmicos
Os materiais cerâmicos têm maior dureza, resistência ao desgaste, resistência ao calor e estabilidade química do que os carbonetos, mas são mais frágeis. São utilizados principalmente na maquinagem de precisão.
Os materiais utilizados nas ferramentas de corte cerâmicas incluem cerâmicas de alumina, cerâmicas metálicas, cerâmicas de nitreto de silício (Si3N4) e cerâmicas compostas de Si3N4. Desde os anos 80, as ferramentas de corte em cerâmica desenvolveram-se rapidamente.
A resistência à flexão e a resistência ao impacto das cerâmicas metálicas, das cerâmicas de nitreto de silício e das cerâmicas compósitas são próximas das dos carbonetos, o que as torna adequadas para a maquinagem semi-acabada e a maquinagem em bruto com fluido de corte.
④ Materiais superduros
Os diamantes sintéticos são criados a partir de grafite a alta temperatura e pressão através da ação catalisadora de metais. Os diamantes sintéticos são utilizados para fabricar mós de diamante e, após policristalização, para produzir lâminas de diamante sintético com base em substratos de carboneto para ferramentas de corte.
Os diamantes são o material mais duro da natureza, com uma resistência ao desgaste extremamente elevada e arestas de corte afiadas que podem cortar limalhas muito finas. No entanto, são muito frágeis e têm uma forte afinidade com metais ferrosos, pelo que não podem ser utilizados para maquinação em bruto ou para cortar limalhas ferrosas.
Atualmente, os diamantes sintéticos são utilizados principalmente como abrasivos para a retificação de carbonetos. Podem também ser utilizados para o torneamento e perfuração de precisão a alta velocidade de aparas não ferrosas e suas ligas.
O nitreto de boro cúbico (CBN) é transformado a partir do nitreto de boro de cristal hexagonal (também conhecido como grafite branca) sob alta temperatura e alta pressão. O CBN possui uma dureza e uma resistência à abrasão extremamente elevadas, apenas superadas pelo diamante, e pode suportar temperaturas elevadas até 1400 a 1500°C.
Não reage quimicamente com metais ferrosos a 1200 a 1300°C.
No entanto, pode reagir quimicamente com a água a altas temperaturas, pelo que é geralmente utilizado para corte a seco. O CBN é adequado para maquinação de precisão de aço endurecido, ferro fundido refrigerado, ligas de alta temperatura, materiais de pulverização térmica, ligas duras e outros materiais de difícil processamento.
O ícone "Select Blade Shape" (Selecionar forma da lâmina) é apresentado na Figura 2-20. Os principais métodos de seleção de parâmetros são os seguintes:
① Ângulo do gume de corte
A dimensão do ângulo do gume de corte determina a resistência da lâmina. Sempre que a estrutura e a rigidez da peça de trabalho o permitam, deve ser escolhido um ângulo de corte tão grande quanto possível. Normalmente, este ângulo situa-se entre 35° e 90°.
Na Figura 2-19, a lâmina circular do tipo R tem boa estabilidade durante o corte pesado, mas é propensa a gerar grandes forças radiais.
② Seleção da forma da lâmina
A forma da lâmina é escolhida principalmente com base na forma da superfície da peça a ser processada, no método de corte, na vida útil da ferramenta e no número de rotações da lâmina, entre outros factores.
As lâminas de triângulo equilátero podem ser utilizadas para ferramentas de torneamento circular externo, ferramentas de torneamento de extremidades e ferramentas de torneamento de furos internos com um ângulo de aresta de corte principal de 60° ou 90°. Devido ao pequeno ângulo da aresta de corte, à fraca resistência e à baixa durabilidade desta lâmina, só deve ser utilizada com quantidades de corte mais pequenas.
As lâminas quadradas têm um ângulo de aresta de corte de 90°, que é superior aos 60° das lâminas triangulares equiláteras, pelo que a sua resistência e desempenho de dissipação de calor são melhorados. Estas lâminas são bastante versáteis e são utilizadas principalmente para ferramentas de torneamento circular externo, ferramentas de torneamento de extremidades e ferramentas de perfuração com um ângulo de aresta de corte maior de 45°, 60°, 75°, etc.
As lâminas pentagonais têm um ângulo de aresta de corte de 108° e oferecem uma elevada resistência e durabilidade, bem como uma grande área de dissipação de calor. No entanto, geram grandes forças radiais durante o corte e só devem ser utilizadas em situações em que o sistema de maquinagem tenha boa rigidez.
As lâminas em forma de diamante e circulares são utilizadas principalmente para dar forma a superfícies e para o processamento de superfícies em arco. A sua forma e tamanho podem ser determinados através da consulta de normas nacionais em combinação com o objeto de maquinação.
Os tornos CNC estão a exigir ferramentas cada vez mais estáveis, duradouras e facilmente substituíveis.
Nos últimos anos, a utilização de Máquina CNC As ferramentas indexáveis de pinça generalizaram-se e desempenham um papel significativo no processo de maquinagem, constituindo uma grande parte das ferramentas utilizadas.
Quais são os Tipos de CNC Ferramentas de torno?
As ferramentas de torno CNC podem ser divididas em três categorias com base na sua estrutura: tipo integral, tipo embutido e tipo especial.
Além disso, podem ser classificadas em quatro grupos com base no material utilizado para o fabrico das ferramentas: ferramentas de diamante, ferramentas de aço rápido, carboneto cimentado ferramentas e ferramentas feitas de outros materiais, como a cerâmica.
As ferramentas de torno CNC também podem ser classificadas com base no número de lâminas que possuem. São ferramentas de lâmina única ou ferramentas de lâmina múltipla. As ferramentas de lâmina única têm apenas uma aresta de corte principal, enquanto as ferramentas de lâminas múltiplas têm duas ou mais arestas de corte principais.
Em comparação com as ferramentas de torno convencionais, as ferramentas CNC têm requisitos diferentes, caracterizados por:
A serialização e a padronização também são necessárias para a remoção eficiente de cavacos e para facilitar a programação e o gerenciamento de ferramentas.
A seleção de ferramentas no Processo de maquinagem CNC é realizada através da interação homem-máquina.
Ver também:
O programador deve fazer uma seleção adequada de ferramentas e porta-ferramentas para o torno CNC, tendo em conta vários factores como a capacidade de processamento, os procedimentos de processamento, a peça de trabalho propriedades dos materiaisparâmetros de corte, entre outros.
A regra geral para a seleção de ferramentas é dar prioridade a ferramentas rígidas, duráveis, precisas e fáceis de instalar e ajustar.
Embora continuando a cumprir os requisitos de processamento, recomenda-se a escolha de ferramentas com uma haste mais curta para aumentar a rigidez durante o processamento.
No processo de utilização de um torno CNC económico, a retificação, a medição e a substituição de ferramentas são realizadas manualmente, resultando num longo tempo auxiliar. É crucial organizar a sequência de ferramentas de forma eficiente para minimizar este tempo auxiliar.
Os princípios gerais a seguir são:
É importante notar que a durabilidade e a precisão da ferramenta estão relacionadas com o seu custo. Embora a seleção de uma ferramenta de alta qualidade aumente o custo da ferramenta, reduz o custo global de processamento ao melhorar a qualidade e a eficiência do processamento.
Através desta discussão sobre ferramentas de torno CNC, aprendemos que os tipos de ferramentas podem ser classificados com base na estrutura da ferramenta, nos materiais de fabrico e no número de arestas de corte. A seleção das ferramentas é feita através da interação homem-máquina no Processo de maquinagem CNC. Como um componente crucial no processamento do torno CNC, a ferramenta desempenha um papel significativo.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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