Na indústria de manufatura atual,Fresadoras CNCtêm sido amplamente utilizadas devido às suas vantagens significativas, como alta precisão, alta eficiência e alto grau de automação. No entanto, para aproveitar ao máximo o desempenho das fresadoras CNC e alcançar um processamento de alta qualidade e eficiência, a seleção das ferramentas de corte é crucial. Como um componente-chave diretamente envolvido no corte, a seleção criteriosa das ferramentas de corte afetará diretamente a qualidade e a eficiência da produção do produto final. Com base nisso, este artigo se aprofundará nos pontos relevantes da seleção de ferramentas emFresadoras CNC.
1、 Requisitos para ferramentas de corte no processamento de fresadoras CNC
Devido à sua alta precisão, alta velocidade e alto grau de automação,Fresadoras CNCapresentaram requisitos mais rigorosos para as ferramentas utilizadas. Para garantir a qualidade da usinagem e melhorar a eficiência da produção, as fresadoras CNC devem apresentar as seguintes características:
（1） Confiabilidade e durabilidade
Em primeiro lugar, as ferramentas de corte devem ter alta confiabilidade e durabilidade. No processo de usinagem contínua deFresadoras CNCA ferramenta precisa suportar forças de corte de alta resistência e cargas térmicas por um longo período. Se a confiabilidade da ferramenta for insuficiente ou sua durabilidade for baixa, é fácil encontrar problemas como desgaste prematuro e colapso da aresta, o que não só afeta a qualidade da usinagem, mas também leva a trocas frequentes de ferramentas, aumenta o tempo de inatividade da produção e reduz a eficiência da produção. Portanto, selecionar materiais de ferramentas com boa resistência ao desgaste, resistência ao impacto e estabilidade térmica, bem como um projeto estrutural de ferramenta razoável, é fundamental para aumentar a confiabilidade e a durabilidade da ferramenta.
（2） Rigidez e resistência
Para atender aos requisitos de grande profundidade de corte e avanço rápido durante a usinagem de desbaste, a ferramenta deve apresentar boa rigidez e resistência. Grandes profundidades de corte e avanço rápido podem fazer com que a ferramenta suporte enormes forças de corte. Se a rigidez da ferramenta for insuficiente, ela estará sujeita à deformação, o que afetará a precisão da usinagem. Resistência insuficiente pode levar à quebra da ferramenta e causar acidentes de segurança. Portanto, no processo de projeto e fabricação de ferramentas, medidas como a otimização da forma geométrica da ferramenta e a seleção de materiais de alta resistência devem ser tomadas para garantir que a ferramenta tenha rigidez e resistência suficientes.
（3） Desempenho de quebra e remoção de cavacos
Um bom desempenho de quebra e remoção de cavacos é uma condição importante para garantir o funcionamento normal das máquinas-ferramentas. No processo deFresamento CNC, a geração e o acúmulo contínuos de cavacos. Se a ferramenta não conseguir quebrar e remover cavacos com eficácia, os cavacos se enrolarão na ferramenta ou na peça de trabalho, afetando a estabilidade do processo de corte e até mesmo danificando a ferramenta e a máquina-ferramenta. Para obter uma boa remoção de cavacos, os parâmetros de formato da aresta de corte, ângulo frontal e ângulo traseiro da ferramenta devem ser cuidadosamente projetados. Ao mesmo tempo, a seleção criteriosa dos parâmetros de corte e o uso do fluido de corte também podem ajudar a melhorar o efeito de remoção de cavacos.
(4) Fácil instalação e ajuste
A conveniência da instalação e do ajuste das ferramentas é de grande importância para melhorar a eficiência da produção e garantir a precisão da usinagem. No processamento de fresadoras CNC, devido à frequente troca de ferramentas e ao ajuste de sua posição, se o processo de instalação e ajuste for complexo e trabalhoso, haverá grande desperdício de tempo. Portanto, ferramentas de corte e porta-ferramentas com estrutura simples, instalação e posicionamento confiáveis e ajuste conveniente devem ser selecionados para reduzir o tempo de troca e ajuste das ferramentas e melhorar a taxa de utilização da máquina-ferramenta.
（5） Materiais de ferramentas de corte de alta qualidade
A escolha de materiais de ferramentas de alta qualidade é a base para melhorar o desempenho das ferramentas. Atualmente, os materiais de ferramentas comumente usados paraFresadoras CNCInclui aço rápido, ligas duras, ligas revestidas, cerâmicas, nitreto cúbico de boro e diamante. Diferentes materiais de ferramentas têm características de desempenho diferentes, e os materiais de ferramentas adequados devem ser selecionados com base em fatores como o material da peça, a tecnologia de processamento e as condições de corte. Por exemplo, ferramentas de corte de aço rápido têm boa tenacidade e retificação, tornando-as adequadas para o processamento de peças com formas complexas e corte em baixa velocidade; ferramentas de corte de liga dura têm alta dureza e boa resistência ao desgaste, tornando-as adequadas para corte em alta velocidade e usinagem de desbaste; ferramentas de corte revestidas melhoram ainda mais seu desempenho ao revestir sua superfície com um revestimento resistente ao desgaste e a altas temperaturas, tornando-as adequadas para diversas condições de corte.
2. Classificação de máquinas-ferramentas de fresamento CNC
Existem vários tipos defresadora CNCFerramentas, que podem ser classificadas em vários tipos, de acordo com diferentes padrões de classificação. Os seguintes métodos de classificação são comuns:
（1） Classificado pela estrutura da ferramenta
Ferramentas de corte integradas
Ferramentas de corte integradas referem-se a ferramentas cuja parte de trabalho e haste são fabricadas como um todo, como fresas de topo, brocas, etc. A ferramenta de corte integrada possui uma estrutura simples e alta resistência, mas é difícil de fabricar e tem um custo elevado. É adequada para processar peças com formas simples e requisitos de alta precisão.
Ferramentas de corte incrustadas
Ferramentas de corte embutidas são ferramentas que incorporam a lâmina ou os dentes no corpo de corte, como fresas de topo embutidas, ferramentas de torneamento, etc. As lâminas ou os dentes das ferramentas de corte embutidas podem ser feitos de diferentes materiais e formas geométricas para atender a diferentes requisitos de processamento e têm boa versatilidade e economia.
Tipo especial de ferramentas de corte
Ferramentas de corte de tipo especial referem-se a ferramentas projetadas para atender a certos requisitos especiais de processamento, como ferramentas de conformação, ferramentas compostas, etc. Ferramentas de corte conformadas podem processar a superfície de peças com formato específico, como fresas de engrenagens, fresas de estrias, etc. Ferramentas de corte compostas podem concluir várias etapas de processamento em um processo de corte, como ferramentas de corte compostas de furação e fresamento, ferramentas de corte compostas de mandrilamento e fresamento, etc.
（2） Classificação por material da ferramenta
Ferramentas de corte de aço rápido
O aço rápido é um tipo de aço de alta liga que contém uma quantidade significativa de elementos de liga, como tungstênio, cromo e vanádio. As ferramentas de corte de aço rápido apresentam boa tenacidade e retificação, além de suportar grandes cargas de impacto. São comumente utilizadas para processar peças com formatos complexos e requisitos de alta precisão, como brocas, machos, fresas, etc. De acordo com seu desempenho, as ferramentas de corte de aço rápido podem ser divididas em aço rápido de uso geral e aço rápido de alto desempenho.
Aço rápido universal: sua dureza varia de 62 a 69HRC, tem certa resistência ao desgaste, alta resistência e tenacidade, e a velocidade de corte geralmente não é superior a 45 a 60 m/min, o que não é adequado para cortes de alta velocidade.
Aço rápido de alto desempenho: É um tipo de aço com maior resistência ao calor e ao desgaste, obtido pelo aumento do teor de carbono e vanádio na composição do aço rápido. O aço rápido de alto desempenho possui boa dureza ao rubro e ainda consegue manter uma dureza de 60HRC a 620-660 °C. Sua durabilidade é de 2 a 3,5 vezes maior que a do aço rápido de uso geral. O aço rápido de alto desempenho é comumente utilizado para processar materiais difíceis de usinar, como ligas resistentes a altas temperaturas e ligas de titânio.
Ferramentas de corte de liga dura
Ligas duras são produzidas pelo processo de metalurgia do pó, utilizando carbonetos metálicos de alta dureza e alto ponto de fusão (como carboneto de tungstênio, carboneto de titânio, etc.), pó e ligantes (como cobalto, níquel, etc.). Ferramentas de corte de liga dura apresentam características de alta dureza, boa resistência ao desgaste e alta resistência ao calor, com velocidades de corte de 100 a 300 m/min, adequadas para corte em alta velocidade e usinagem de desbaste. As ferramentas de corte de liga dura podem ser classificadas em tungstênio-cobalto (YG), tungstênio-titânio-cobalto (YT) e tungstênio-titânio-tântalo (nióbio)-cobalto (YW), com base em sua composição e desempenho.
Ligas duras de tungstênio-cobalto (YG): As ligas duras de YG têm alto teor de cobalto e boa tenacidade, tornando-as adequadas para processar materiais frágeis, como ferro fundido e metais não ferrosos.
Ligas duras de tungstênio titânio cobalto (YT): As ligas duras de YT têm alto teor de titânio, boa dureza e resistência ao desgaste e são adequadas para processar materiais plásticos, como aço.
Liga dura de tungstênio, titânio, tântalo (nióbio) e cobalto (YW): a liga dura YW combina as vantagens das ligas duras YG e YT, com alta dureza, resistência ao desgaste, resistência ao calor e tenacidade, adequada para processar vários materiais, especialmente materiais difíceis de usinar, como aço inoxidável e aço resistente ao calor.
Ferramentas de corte revestidas
Ferramentas de corte revestidas são revestidas com uma camada de materiais de revestimento resistentes ao desgaste e a altas temperaturas, como TiC, TiN, Al2O3, etc., na superfície de ferramentas de corte de liga dura ou aço rápido. Ferramentas de corte revestidas podem melhorar significativamente a dureza da superfície, a resistência ao desgaste e a resistência ao calor das ferramentas de corte, prolongando sua vida útil. Ferramentas de corte revestidas são adequadas para diversas condições de corte, especialmente corte em alta velocidade e corte a seco.
Ferramentas de corte de cerâmica
As ferramentas de corte cerâmicas são compostas principalmente por materiais cerâmicos, como alumina (Al2O3) e nitreto de silício (Si3N4), que são sinterizados em altas temperaturas. As ferramentas de corte cerâmicas apresentam vantagens como alta dureza, boa resistência ao desgaste, alta resistência ao calor e boa estabilidade química. A velocidade de corte pode atingir 500-1000 m/min, tornando-as adequadas para cortes de alta velocidade e usinagem de precisão. No entanto, as ferramentas de corte cerâmicas apresentam alta fragilidade e baixa resistência ao impacto. Ao utilizá-las, deve-se ter cuidado para evitar cargas de impacto.
Ferramentas de corte de nitreto de boro cúbico
O nitreto cúbico de boro (CBN) é um material superduro sintetizado artificialmente, com dureza inferior apenas ao diamante. As ferramentas de corte de nitreto cúbico de boro apresentam vantagens como alta dureza, boa resistência ao desgaste, alta resistência ao calor e boa estabilidade química. A velocidade de corte pode atingir 1.000-2.000 m/min, tornando-as adequadas para corte em alta velocidade e usinagem de precisão de materiais de alta dureza, como aço temperado e ferro fundido resfriado.
Ferramentas de corte de diamante
O diamante é a substância mais dura da natureza, e as ferramentas de corte diamantadas apresentam dureza, resistência ao desgaste e condutividade térmica extremamente altas. A velocidade de corte pode atingir 2.000 a 5.000 m/min, tornando-as adequadas para cortes de alta velocidade e usinagem de precisão de materiais não ferrosos e não metálicos. No entanto, as ferramentas de corte diamantadas são caras e inadequadas para o processamento de materiais metálicos à base de ferro, pois os diamantes sofrem reações químicas com o ferro em altas temperaturas.
3、 Seleção de materiais de ferramentas de corte para fresadoras CNC
Existem diversos tipos de materiais para ferramentas utilizados na usinagem CNC, cada um com suas características de desempenho e aplicabilidade únicas. Ao selecionar os materiais para ferramentas, é necessário considerar cuidadosamente fatores como o material da peça, a tecnologia de processamento, as condições de corte, etc., para escolher o material mais adequado.
（1） Indicadores de desempenho de materiais de ferramentas de corte para corte de metal
O material da ferramenta de corte para cortar metal geralmente precisa ter uma série de indicadores de desempenho, entre os quais dureza, resistência, dureza vermelha, condutividade térmica, etc. são mais importantes.
Dureza é a capacidade dos materiais da ferramenta de resistir ao desgaste, e quanto maior a dureza, mais resistente ao desgaste a ferramenta é. Resistência mecânica é a capacidade dos materiais da ferramenta de resistir à fratura e à deformação, e ferramentas de alta resistência podem suportar forças de corte significativas. A dureza vermelha refere-se à capacidade dos materiais da ferramenta de manter a dureza em altas temperaturas, e ferramentas com boa dureza vermelha são adequadas para corte em alta velocidade. A condutividade térmica afeta o efeito de dissipação de calor das ferramentas de corte. Ferramentas com boa condutividade térmica podem transferir rapidamente o calor do corte e reduzir o desgaste térmico das ferramentas.
(2) Material ideal para ferramentas
O material ideal para ferramentas deve apresentar dureza e resistência, além de boa dureza ao rubro, condutividade térmica, resistência ao desgaste e tenacidade. No entanto, em aplicações práticas, é difícil encontrar um material que atenda plenamente a todos os requisitos, sendo necessário ponderar e escolher de acordo com as condições específicas de processamento.
（3） Materiais de ferramentas de corte comumente usados em aplicações práticas
No processamento prático, ferramentas de corte de liga dura e liga dura revestida são as mais amplamente utilizadas devido ao seu excelente desempenho abrangente.
As ferramentas de corte de liga dura possuem alta dureza e resistência ao desgaste, adaptando-se aos requisitos de corte em alta velocidade e usinagem de desbaste. Com base nas ferramentas de corte de liga dura, as ferramentas de corte de liga dura revestidas melhoram ainda mais seu desempenho e prolongam sua vida útil, revestindo-as com uma camada de revestimento resistente ao desgaste e a altas temperaturas.
Para alguns materiais difíceis de usinar, como ligas resistentes a altas temperaturas, ligas de titânio, etc., as ferramentas de corte de nitreto cúbico de boro e as ferramentas de corte diamantadas apresentam vantagens únicas. As ferramentas de corte de nitreto cúbico de boro possuem alta dureza e boa dureza ao rubro, podendo cortar com eficácia materiais de alta dureza; as ferramentas de corte diamantadas possuem dureza e condutividade térmica extremamente altas, tornando-as adequadas para usinagem de precisão de materiais não ferrosos e não metálicos.
Embora as ferramentas de corte de aço rápido não sejam tão duras e resistentes ao desgaste quanto as ferramentas de corte de liga dura, elas ainda têm certas aplicações no processamento de peças de formas complexas e corte de baixa velocidade devido à sua boa tenacidade e retificação.
Ferramentas de corte de cerâmica têm alta dureza e boa resistência ao desgaste, mas são frágeis e adequadas para corte de alta velocidade e usinagem de precisão.
4. Os fatores que influenciam a seleção de ferramentas para fresadoras CNC
Ao selecionar máquinas-ferramentas de fresamento CNC, os seguintes fatores precisam ser considerados de forma abrangente:
(1) Desempenho da máquina-ferramenta
Diferentes tipos e especificações de fresadoras CNC apresentam diferentes características de desempenho, como velocidade do fuso, avanço, potência, torque, etc. A seleção das ferramentas de corte deve corresponder ao desempenho da máquina-ferramenta para atingir todo o seu potencial. Por exemplo, para fresadoras de alta velocidade, devem ser selecionadas ferramentas de corte adequadas para corte em alta velocidade, como ferramentas de liga dura revestida, ferramentas de cerâmica, etc.; para fresadoras de alta potência, podem ser selecionadas ferramentas de corte com maior resistência e rigidez, como ferramentas de corte de liga dura integral.
(2) Material da peça de trabalho
O desempenho dos materiais da peça de trabalho tem um impacto significativo na seleção da ferramenta. Diferentes materiais da peça de trabalho apresentam diferentes durezas, resistências, tenacidade, condutividade térmica, etc. Por exemplo, ao processar materiais frágeis, como ferro fundido, podem ser escolhidas ferramentas de corte de liga dura do tipo YG; ao processar materiais plásticos, como aço, é aconselhável escolher ferramentas de corte de liga dura do tipo YT ou ferramentas de corte revestidas; ao processar materiais difíceis de usinar, como ligas de alta temperatura e ligas de titânio, devem ser selecionadas ferramentas de corte de nitreto cúbico de boro ou ferramentas de corte diamantadas.
（3） Programa de processamento
O tipo de programa de usinagem (como usinagem de desbaste, usinagem de semiprecisão, usinagem de precisão) e os parâmetros de corte (como velocidade de corte, avanço, profundidade de corte) também afetam a seleção das ferramentas de corte. Na usinagem de desbaste, devem ser selecionadas ferramentas de corte com alta resistência e rigidez, capazes de suportar grandes forças de corte, como ferramentas de corte de liga dura sólida; na usinagem de precisão, devem ser selecionadas ferramentas com alta precisão e boa qualidade de superfície, como ferramentas de liga dura revestida ou ferramentas de cerâmica.
(4) Quantidade de corte
A magnitude da quantidade de corte determina diretamente a força de corte e o calor de corte suportado pela ferramenta. Ao usinar grandes quantidades de corte, devem ser selecionadas ferramentas de corte com alta resistência e boa resistência ao calor; ao usinar pequenas quantidades de corte, podem ser selecionadas ferramentas de corte com alta dureza e boa resistência ao desgaste.
5. Etapas e métodos para selecionar ferramentas de corte para fresadoras CNC
Ao selecionar ferramentas de fresamento CNC, as seguintes etapas podem ser seguidas:
(1) Determinar os requisitos de processamento
Primeiro, é necessário esclarecer o formato, o tamanho, os requisitos de precisão, os requisitos de qualidade da superfície e as técnicas de processamento (como usinagem bruta, usinagem de semiprecisão e usinagem de precisão) das peças processadas.
（2） Analisar o material da peça de trabalho
Analise o desempenho do material da peça de trabalho, incluindo dureza, resistência, tenacidade, condutividade térmica, etc., para determinar o material de ferramenta adequado.
(3) Selecione o tipo de ferramenta
De acordo com os requisitos de processamento e os materiais da peça de trabalho, escolha o tipo apropriado de ferramenta, como fresas de topo, brocas, fresas de mandrilar, etc.
（4） Determinar os parâmetros da ferramenta
Determine o diâmetro, comprimento, número de arestas, ângulo de hélice, ângulo de ataque, ângulo de fuga e outros parâmetros da ferramenta de corte com base nos parâmetros de corte e no desempenho da máquina.
（5） Escolha marcas e fornecedores de ferramentas de corte
Depois de determinar o tipo e os parâmetros das ferramentas de corte, escolha marcas conhecidas e fornecedores confiáveis para garantir a qualidade das ferramentas e do serviço pós-venda.
6、 Uso e manutenção de fresadoras CNC
A escolha da ferramenta apropriada é apenas o primeiro passo, e o uso e a manutenção adequados da ferramenta são igualmente cruciais para garantir a qualidade da usinagem e prolongar a vida útil da ferramenta.
（1） Instalação de ferramentas de corte
Ao instalar a ferramenta, é importante garantir a precisão do encaixe entre a ferramenta e o suporte, garantindo que a ferramenta seja instalada com firmeza e precisão. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção à direção e ao posicionamento da instalação das ferramentas para evitar erros de instalação que possam causar erros de usinagem ou danos à ferramenta.
（2） Seleção de parâmetros de corte para ferramentas de corte
A seleção criteriosa dos parâmetros de corte é fundamental para garantir o corte normal e prolongar a vida útil da ferramenta. Os parâmetros de corte incluem velocidade de corte, avanço, profundidade de corte, etc., e devem ser considerados de forma abrangente com base em fatores como material da ferramenta, material da peça e processo de usinagem. De modo geral, dentro da faixa permitida de ferramentas de corte, velocidades de corte mais altas e avanços menores devem ser selecionados para melhorar a eficiência da usinagem e a qualidade da superfície.
（3） Resfriamento e lubrificação de ferramentas de corte
Durante o processo de corte, métodos adequados de resfriamento e lubrificação devem ser utilizados para reduzir a temperatura de corte, reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade da superfície usinada. Os métodos comuns de resfriamento e lubrificação incluem resfriamento por fluido de corte, resfriamento por ar, lubrificação por névoa de óleo, etc.
（4） Manutenção e conservação de ferramentas de corte
Após o processamento, as lascas e manchas de óleo nas ferramentas de corte devem ser limpas em tempo hábil, e o desgaste das ferramentas deve ser verificado. Se houver desgaste, elas devem ser afiadas ou substituídas em tempo hábil. Ao mesmo tempo, a manutenção regular das ferramentas de corte deve ser realizada, como aplicação de óleo antiferrugem, verificação da precisão do cabo da ferramenta, etc., para garantir o desempenho e a vida útil das ferramentas de corte.
7. Conclusão
A seleção de ferramentas de corte para fresadoras CNC é uma tarefa complexa e importante que exige a consideração abrangente de múltiplos fatores, como desempenho da máquina, materiais da peça, programas de usinagem e quantidades de corte. A escolha e o uso correto das ferramentas de corte podem não apenas melhorar a qualidade da usinagem e a eficiência da produção, mas também reduzir os custos de produção e prolongar a vida útil das máquinas-ferramenta. Portanto, na produção real, a ferramenta mais adequada deve ser selecionada com base na situação específica de processamento e nas características de desempenho da ferramenta, e o gerenciamento do uso e da manutenção da ferramenta deve ser fortalecido para aproveitar ao máximo as vantagens das fresadoras CNC e fornecer um forte suporte para o desenvolvimento da indústria de manufatura.