A seleção de ferramentas e ferramentas de corte é um dos conteúdos importantes na tecnologia de usinagem CNC, que não só afeta a eficiência de usinagem da máquina-ferramenta, mas também afeta diretamente a qualidade de usinagem. Comparado com os métodos de usinagem tradicionais, a usinagem CNC tem requisitos mais altos para ferramentas e ferramentas de corte. Não só requer alta precisão, boa rigidez e durabilidade, mas também requer tamanho estável e instalação e ajuste convenientes.

Materiais da ferramenta de usinagem CNC 1. aço de alta velocidade

Aço de alta velocidade, também conhecido como aço frontal ou aço branco. É uma liga de aço contendo elementos como tungstênio (W), molibdênio (Mo), cromo (Cr), vanádio (V), cobalto (Co), etc. É dividido em duas séries principais de tungstênio e molibdênio e é um material de ferramenta tradicional. Sua dureza da temperatura ambiente é 62-65HRC, e sua dureza térmica pode ser aumentada para 500-600 ℃. Após a têmpera, a deformação é pequena, fácil de afiar e pode ser forjada e cortada. Não só pode ser usado para fabricar brocas e fresas, mas também para fabricar ferramentas de corte complexas, como fresas de engrenagem e fresas de formação. No entanto, devido à sua baixa velocidade de corte permitida (50m/min), é usado principalmente para usinagem de baixa velocidade em máquinas CNC. O aço de alta velocidade ordinário é representado por W18Cr4V.

2. Liga dura

A liga dura é um produto da metalurgia do pó feito de carbonetos (WC, TiC, TaC, NbC, etc.) com dureza elevada e ponto de fusão, usando Co, Mo, Ni como ligantes. Sua dureza da temperatura ambiente pode atingir 74-82HRC e pode suportar altas temperaturas que variam de 800 ℃ a 1000 ℃. Devido ao seu baixo custo de produção, pode exibir excelente desempenho de corte em velocidade média (150m / min) e corte de alta alimentação, tornando-se o material de ferramenta mais amplamente utilizado na usinagem CNC. Mas sua tenacidade ao impacto e resistência à flexão são muito menores do que as do aço de alta velocidade, por isso raramente são feitas em ferramentas de corte integrais. No uso prático, blocos de corte de liga dura são geralmente fixados no corpo de corte por soldagem ou aperto mecânico. As ligas duras comumente usadas incluem ligas de cobalto de tungstênio (YG) (YG8, YG6, YG3), ligas de titânio de tungstênio (YT) (YT5, YT15, YT30), e ligas de tântalo de titânio de tungstênio (nióbio) (YW) (YW1, YW2) ligas.

3. Liga dura revestida

As ferramentas de liga dura revestida são feitas revestindo uma ou mais camadas de TiN, TiCN, TiAlN e Al2O3 resistentes ao desgaste em ferramentas de liga dura com boa tenacidade.A espessura do revestimento varia de 2 µm a 18 µm. Os revestimentos geralmente têm duas funções: por um lado, eles têm um coeficiente de condutividade térmica muito menor do que o substrato da ferramenta e o material da peça de trabalho, enfraquecendo o efeito térmico do substrato da ferramenta; Por outro lado, pode efetivamente melhorar o atrito e a adesão durante o processo de corte, reduzindo a geração de calor de corte. TiN tem características de baixa fricção, o que pode reduzir a perda de tecido de revestimento. TiCN pode reduzir o desgaste da superfície de corte traseira. O revestimento TiCN tem uma dureza maior. O revestimento Al2O3 tem o efeito excelente da isolação térmica. Comparado com ferramentas de corte de liga dura, ferramentas de corte de liga dura revestida melhoraram muito em termos de resistência, dureza e resistência ao desgaste. Para cortar peças com uma dureza de 45-55HRC, ligas duras revestidas de baixo custo podem alcançar corte de alta velocidade. Nos últimos anos, alguns fabricantes confiaram na melhoria dos materiais de revestimento e proporções, o que melhorou muito as propriedades das ferramentas de corte revestidas.

4. Materiais cerâmicos

A cerâmica é um dos materiais da ferramenta de corte que se desenvolveu rapidamente e tornou-se cada vez mais amplamente utilizada nos últimos 20 anos. Em um futuro próximo, a cerâmica pode levar a uma terceira revolução na usinagem de corte, seguindo aço de alta velocidade e ligas duras.

Ferramentas de corte cerâmicas têm vantagens como alta dureza (91-95HRA), alta resistência (resistência à flexão de 750MPa ~ 1000MPa), boa resistência ao desgaste, boa estabilidade química, boa resistência adesiva, baixo coeficiente de atrito e baixo custo. Não só isso, as ferramentas de corte cerâmicas também têm dureza de alta temperatura, atingindo 80HRA a 1200 ℃. Quando usadas normalmente, as ferramentas de corte cerâmicas têm uma vida útil extremamente longa, e a velocidade de corte pode ser aumentada em 2-5 vezes em comparação com as ferramentas de corte de liga dura. Eles são particularmente adequados para o processamento de materiais de alta dureza, usinagem de precisão e usinagem de alta velocidade. Eles podem processar vários tipos de aço temperado e ferro fundido endurecido com uma dureza de até 60 HRC. Comumente usados incluem cerâmica à base de alumina, cerâmica à base de nitreto de silício e cerâmica metálica. Em condições de corte de alta velocidade, a borda de corte geralmente não sofre deformação plástica, mas sua resistência e tenacidade são menores. Além de alta dureza térmica, as cerâmicas à base de nitreto de silício também têm boa tenacidade. Comparadas com as cerâmicas à base de óxido de silício, sua desvantagem é que são propensas à difusão de alta temperatura durante o processamento de aço, o que intensifica o desgaste da ferramenta. Ferramentas cerâmicas à base de nitreto de silício são usadas principalmente para torneamento intermitente e moagem de ferro fundido cinza. O metal Cermet é um material de ferramenta baseado em carbonetos, semelhante às ligas duras, mas com menor afinidade, boa fricção e melhor resistência ao desgaste. Ele pode suportar temperaturas de corte mais altas do que as ligas duras convencionais, mas não tem a resistência ao impacto, tenacidade durante usinagem pesada e resistência a baixas velocidades e altas taxas de alimentação de ligas duras. Nos últimos anos, através de extensa pesquisa, melhoria e adoção de novos processos de fabricação, a resistência à flexão e tenacidade dos materiais cerâmicos foram significativamente melhoradas. Por exemplo, a nova cerâmica metálica NX2525 desenvolvida pela Mitsubishi Metal Company no Japão e a série CT de lâminas metálicas cerâmicas e a série de lâminas metálicas cerâmicas revestidas desenvolvidas pela Sandvik Company na Suécia têm resistência à flexão e ao desgaste significativamente maiores do que as cerâmicas metálicas comuns, expandindo consideravelmente a gama de aplicações de materiais cerâmicos.

5) Nitreto cúbico de boro (CBN)

CBN é um material artificialmente sintetizado de alta dureza, com uma dureza de até 7300-9000HV. Sua dureza e resistência ao desgaste são segundos apenas para diamante, e tem excelente dureza de alta temperatura. Comparado com ferramentas de corte cerâmicas, sua resistência ao calor e estabilidade química são ligeiramente piores, mas sua tenacidade ao impacto e desempenho anti esmagamento são melhores.

É amplamente utilizado para cortar aço endurecido (acima de 50HRC), ferro fundido cinza pérola, ferro fundido refrigerado e ligas de alta temperatura. Comparado com ferramentas de corte de liga dura, sua velocidade de corte pode ser aumentada por uma ordem de magnitude. As ferramentas de corte PCBN (nitreto cúbico policristalino de boro) com alto teor de CBN têm alta dureza, boa resistência ao desgaste, alta resistência à compressão e boa tenacidade ao impacto. No entanto, suas desvantagens são a baixa estabilidade térmica e baixa inércia química, tornando-as adequadas para cortar ligas resistentes ao calor, ferro fundido e metais sinterizados à base de ferro. O teor de partículas CBN em ferramentas de corte compostas PCBN é relativamente baixo, e cerâmicas são usadas como aglutinantes, resultando em menor dureza, no entanto, isso compensa a baixa estabilidade térmica e baixa inércia química do PCBN com alto teor de CBN, tornando-o adequado para corte de aço endurecido. No campo de aplicação de corte de ferro fundido cinza e aço temperado, ferramentas de corte cerâmicas e ferramentas de corte CBN estão disponíveis para seleção simultânea. Quando o aço endurecido de corte seco, o custo de usar cerâmicas Al2O3 é menor do que o dos materiais PCBN, porque as ferramentas de corte cerâmicas têm boa estabilidade térmica e química, mas não são tão resistentes e duras quanto as ferramentas de corte PCBN. As ferramentas de corte cerâmicas são uma escolha melhor ao cortar peças com uma dureza abaixo de 60HRC e pequenas taxas de alimentação. As ferramentas de corte PCBN são adequadas para situações em que a dureza da peça é superior a 60HRC, especialmente para usinagem automatizada e de alta precisão.

6) Diamante policristalino (PCD)

Como o material mais duro da ferramenta de corte, o PCD tem uma dureza de até 10000HV e a melhor resistência ao desgaste. Pode processar materiais metálicos macios não ferrosos com alta velocidade (1000m/min) e precisão. No entanto, é sensível ao impacto, fácil de quebrar e tem uma forte afinidade pelo ferro em metais ferrosos, que pode facilmente desencadear reações químicas. Geralmente, ele só pode ser usado para processar peças não ferrosas, tais como metais não ferrosos e suas ligas, fibras de vidro, cerâmica de engenharia e ligas duras, que são materiais extremamente duros.