Strumento di tornitura
Lo strumento più comune nel taglio dei metalli è l'utensile da tornio.Gli strumenti di tornitura vengono utilizzati per tagliare cerchi esterni, fori al centro, filettature, scanalature, denti e altre forme sui torni.I suoi tipi principali sono mostrati nella Figura 3-18.
Figura 3-18 Principali tipi di utensili di tornitura
1. 10—Utensile per tornitura di estremità 2. 7—Cerchio esterno (utensile per tornitura di fori interni) 3. 8—Utensile per scanalatura 4. 6—Utensile per tornitura di filetti 5. 9—Utensile per tornitura di profilatura
Gli utensili di tornitura sono classificati in base alla loro struttura in tornitura solida, tornitura di saldatura, tornitura con morsetti di macchina e utensili indicizzabili.Gli utensili di tornitura indicizzabili stanno diventando sempre più popolari grazie al loro maggiore utilizzo.Questa sezione si concentra sull'introduzione dei principi e delle tecniche di progettazione per utensili di tornitura indicizzabili e di saldatura.
1. Strumento di saldatura
L'utensile per tornitura di saldatura è costituito da una lama di forma specifica e da un supporto collegato mediante saldatura.Le lame sono generalmente realizzate con diversi gradi di materiale in carburo.Gli steli degli utensili sono generalmente in acciaio 45 e affilati per soddisfare le esigenze specifiche durante l'uso.La qualità degli utensili per tornitura e saldatura e il loro utilizzo dipendono dalla qualità della lama, dal modello della lama, dai parametri geometrici dell'utensile e dalla forma e dimensione della fessura.Qualità di macinazione, ecc. Qualità di macinazione, ecc.
(1) Ci sono vantaggi e svantaggi nella saldatura di utensili per tornitura
È molto utilizzato per la sua struttura semplice e compatta;elevata rigidità dell'utensile;e buona resistenza alle vibrazioni.Presenta anche molti svantaggi, tra cui:
(1) Le prestazioni di taglio della lama sono scarse.Le prestazioni di taglio della lama saranno ridotte dopo che è stata saldata ad alta temperatura.L'elevata temperatura utilizzata per la saldatura e l'affilatura provoca stress interni alla lama.Poiché il coefficiente di estensione lineare del metallo duro è la metà di quello del corpo dell'utensile, ciò può causare la comparsa di crepe nel metallo duro.
(2) Il portautensili non è riutilizzabile.Le materie prime vengono sprecate perché il portautensili non può essere riutilizzato.
(3) Il periodo ausiliario è troppo lungo.Il cambio e l'impostazione dell'utensile richiedono molto tempo.Ciò non è compatibile con le esigenze delle macchine CNC, dei sistemi di lavorazione automatica o delle macchine utensili automatiche.
(2) Tipo di gola portautensile
Per gli utensili di tornitura saldati, le scanalature del gambo dell'utensile devono essere realizzate in base alla forma e alle dimensioni della lama.Le scanalature del gambo dell'utensile includono scanalature passanti, scanalature semipassanti, scanalature chiuse e scanalature semipassanti rinforzate.Come mostrato nella Figura 3-19.
Figura 3-19 Geometria del portautensile
La scanalatura del portautensile deve soddisfare i seguenti requisiti per garantire una saldatura di qualità:
(1) Controllare lo spessore.(1) Controllare lo spessore del corpo della taglierina.
(2) Controllare lo spazio tra la lama e la scanalatura del portautensile.Lo spazio tra la lama e la scanalatura del portautensile non deve essere troppo grande o piccolo, solitamente 0,050,15 mm.Il giunto dell'arco dovrebbe essere il più uniforme possibile e lo spazio locale massimo non dovrebbe superare 0,3 mm.Altrimenti, la resistenza della saldatura ne risentirà.
(3) Controllare il valore di rugosità superficiale della scanalatura del portautensile.La gola del portautensile ha una rugosità superficiale Ra=6,3mm.La superficie della lama deve essere piatta e liscia.Prima della saldatura, la scanalatura del portautensile deve essere pulita per eliminare eventuali tracce d'olio.Per mantenere pulita la superficie della zona di saldatura è possibile utilizzare sabbiatura oppure alcool o benzina per spazzolarla.
Controlla la lunghezza della lama.In circostanze normali, una lama inserita nella scanalatura del portautensile dovrebbe sporgere di 0,20,3 mm per consentirne l'affilatura.La scanalatura del portautensile può essere allungata di 0,20,3 mm rispetto alla lama.Dopo la saldatura, il corpo dell'utensile viene saldato.Per un aspetto più ordinato, rimuovere eventuali eccessi.
(3) Il processo di brasatura della lama
La lega per saldatura dura viene utilizzata per saldare lame in carburo cementato (la lega per saldatura dura è materiale refrattario o per brasatura che ha una temperatura di fusione superiore a 450 °C).La saldatura viene riscaldata fino a una condizione fusa, che di solito è 3050°C sopra il punto di fusione.Il flusso protegge la saldatura dalla penetrazione e diffusione sulla superficie delcomponenti lavorati.Permette inoltre l'interazione della saldatura con il componente saldato.L'azione di fusione fa sì che la lama in carburo si saldi saldamente nella fessura.
Sono disponibili molte tecniche di riscaldamento per brasatura, come la saldatura a fiamma di gas e la saldatura ad alta frequenza.La saldatura a contatto elettrico è il miglior metodo di riscaldamento.La resistenza nel punto di contatto tra il blocco di rame e la testa della fresa è massima ed è qui che verrà generata un'elevata temperatura.Il corpo della taglierina diventa prima rosso e poi il calore viene ceduto alla lama.Ciò fa sì che la lama si riscaldi lentamente e aumenti gradualmente la temperatura.Prevenire le crepe è importante.
La lama non viene “bruciata eccessivamente” perché l'alimentazione viene interrotta non appena il materiale si scioglie.È stato dimostrato che la saldatura a contatto elettrico riduce le rotture della lama e la dissaldatura.La brasatura è facile e stabile, di buona qualità.Il processo di brasatura è meno efficiente delle saldature ad alta frequenza ed è difficile brasare utensili con più bordi.
La qualità della brasatura è influenzata da molti fattori.Il materiale di brasatura, il flusso e il metodo di riscaldamento devono essere scelti correttamente.Per l'utensile per brasatura in metallo duro, il materiale deve avere un punto di fusione superiore alla temperatura di taglio.È un buon materiale per il taglio perché può mantenere la forza di adesione della lama pur mantenendone la fluidità, la bagnabilità e la conduttività termica.I seguenti materiali per brasatura vengono comunemente utilizzati durante la brasatura delle lame in carburo cementato:
(1) La temperatura di fusione del rame puro o della lega rame-nichel (elettrolitica) è di circa 10001200°C.Le temperature di lavoro consentite sono 700900°C.Questo può essere utilizzato con strumenti che hanno carichi di lavoro pesanti.
(2) Metallo d'apporto rame-zinco o 105# con una temperatura di fusione compresa tra 900920°C e 500600°C.Adatto per utensili di medio carico.
Il punto di fusione della lega argento-rame è 670820. La sua temperatura massima di esercizio è di 400 gradi.Tuttavia, è adatto per la saldatura di utensili di tornitura di precisione con carburo di titanio a basso contenuto di cobalto o ad alto contenuto di titanio.
La qualità della brasatura è fortemente influenzata dalla scelta e dall'applicazione del disossidante.Il disossidante viene utilizzato per rimuovere gli ossidi sulla superficie del pezzo da brasare, aumentarne la bagnabilità e proteggere la saldatura dall'ossidazione.Per la brasatura degli utensili in metallo duro vengono utilizzati due flussi: borace disidratato Na2B4O2 o borace disidratato 25% (frazione di massa) + acido borico 75% (frazione di massa).Le temperature di brasatura variano da 800 a 1000°C.Il borace può essere disidratato sciogliendo il borace e poi frantumandolo dopo il raffreddamento.Vagliare.Quando si brasano utensili YG, il borace disidratato è solitamente migliore.È possibile ottenere risultati soddisfacenti brasando gli utensili YT utilizzando la formula borace disidratato (frazione di massa) 50% + borico (frazione di massa) 35% + fluoruro di potassio disidratato (frazione di massa) (15%).
L'aggiunta di fluoruro di potassio migliorerà la bagnabilità e la capacità di fusione del carburo di titanio.Per ridurre lo stress di saldatura durante la brasatura di leghe ad alto contenuto di titanio (YT30 e YN05), viene comunemente utilizzata una bassa temperatura compresa tra 0,1 e 0,5 mm.Come guarnizione di compensazione tra le lame e i portautensili viene spesso utilizzato acciaio al carbonio o ferro-nichel.Per ridurre lo stress termico, la lama dovrebbe essere isolata.Solitamente l'utensile di tornitura verrà posto in un forno con una temperatura di 280°C.Isolare per tre ore a 320°C, quindi raffreddare lentamente nel forno o in polvere di amianto o cenere di paglia.
(4) Legame inorganico
Il legame inorganico utilizza una soluzione fosforica e polvere di rame inorganica, che combinano chimica, meccanica e fisica per legare le lame.Il legame inorganico è più facile da usare rispetto alla brasatura e non causa stress interni o crepe nella lama.Questo metodo è particolarmente utile per i materiali delle lame difficili da saldare, come la ceramica.
Operazioni caratteristiche e casi pratici di lavorazione meccanica
4. Selezione dell'angolo di inclinazione del bordo e taglio inclinato
(1) Il taglio inclinato è un concetto che esiste da molto tempo.
Il taglio ad angolo retto è un taglio in cui la lama di taglio dell'utensile è parallela alla direzione che prenderà il movimento di taglio.Il taglio inclinato avviene quando il tagliente dell'utensile non è perpendicolare alla direzione del movimento di taglio.Per comodità, l'effetto del feed può essere ignorato.Il taglio perpendicolare alla velocità di movimento principale o gli angoli di inclinazione del bordo lss=0 sono considerati tagli ad angolo retto.Ciò è mostrato nella Figura 3-9.Il taglio che non è perpendicolare alla velocità di movimento principale o agli angoli di inclinazione del bordo lss0, è detto taglio ad angolo obliquo.Ad esempio, come mostrato nella Figura 3-9.b, quando taglia solo un tagliente, questo è noto come taglio libero.Il taglio inclinato è più comune nel taglio dei metalli.
Figura 3-9 Taglio ad angolo retto e taglio a smusso
(2) L'influenza del taglio inclinato sul processo di taglio
1. Influenzare la direzione del deflusso dei trucioli
La Figura 3-10 mostra che per ruotare un raccordo per tubi viene utilizzato uno strumento di tornitura esterno.Quando al taglio partecipa solo il tagliente principale, una particella M nello strato di taglio (supponendo che abbia la stessa altezza del centro del pezzo) diventa un truciolo sotto l'estrusione davanti all'utensile e fuoriesce lungo la parte anteriore.Il rapporto tra la direzione del flusso del truciolo e l'angolo di inclinazione del bordo è quello di intercettare un corpo unitario MBCDFHGM con il piano ortogonale e il piano di taglio e i due piani ad essi paralleli passanti per il punto M.
Figura 3-10 Effetto di λs sulla direzione del flusso del chip
MBCD è il piano base nella Figura 3-11.Quando ls=0, MBEF è il fronte nella Figura 3-11 e il piano MDF è un piano ortogonale e normale.Il punto M è ora perpendicolare al tagliente.Quando i trucioli vengono espulsi, M è una componente della velocità lungo la direzione del tagliente.La MF è perpendicolarmente parallela al tagliente.Come mostrato nella Figura 3-10a, a questo punto i chip sono curvati in una forma a molla oppure scorrono in linea retta.Se ls ha un valore positivo allora il piano MGEF è anteriore e la velocità di taglio del movimento principale vcM non è parallela al tagliente MG.La velocità della particella Mcomponenti di tornitura cncvT rispetto all'utensile in direzione del tagliente punta verso MG.Quando il punto M si trasforma in un truciolo che scorre davanti ed è influenzato da vT, la velocità del truciolo vl devierà dal piano normale MDK con un angolo del truciolo di psl.Quando ls ha un valore elevato, i trucioli fluiranno nella direzione di lavorazione della superficie.
Il piano MIN, come mostrato nelle Figure 3-10b e 3-11, è noto come flusso di truciolo.Quando ls ha valore negativo la componente di velocità vT nella direzione del tagliente viene invertita, puntando verso GM.Ciò fa sì che i trucioli divergano dal piano normale.Il flusso è nella direzione opposta verso la superficie della macchina.Come mostrato nella Figura 3-10.c.Questa discussione riguarda solo l'effetto di ls durante il taglio libero.Il flusso plastico del metallo sulla punta dell'utensile, sul tagliente minore e sul canale truciolo avrà tutti un effetto sulla direzione del deflusso dei trucioli durante l'effettivo processo di lavorazione della tornitura dei cerchi esterni.La Figura 3-12 mostra la maschiatura di fori passanti e chiusi.Influenza dell'inclinazione del tagliente sul deflusso dei trucioli.Quando si maschia una filettatura senza foro, il valore ls è positivo, ma quando si maschia una filettatura con un foro, è un valore negativo.
Figura 3-11 Direzione del flusso del truciolo da taglio obliquo
2. L'inclinazione reale e i raggi ottusi vengono influenzati
Quando ls = 0, nel taglio libero, gli angoli di spoglia nel piano ortogonale e nel piano di flusso del truciolo sono più o meno uguali.Se ls è diverso da zero, può influire notevolmente sull'affilatura del tagliente e sulla resistenza all'attrito quando i trucioli vengono espulsi.Nel piano di scorrimento del truciolo si devono misurare gli angoli di spoglia effettivi ge ed i raggi ottusi del tagliente re.La Figura 3-13 confronta la geometria di un piano normale che passa attraverso il punto M del bordo principale con i raggi ottusi del piano di flusso del truciolo.Nel caso dello spigolo vivo, il piano normale mostra un arco formato dal raggio ottuso rn.Tuttavia, nel profilo del flusso dei trucioli, il taglio forma parte di un'ellisse.Il raggio di curvatura lungo l'asse lungo è il raggio ottuso effettivo del tagliente re.La seguente formula approssimativa può essere calcolata dalle figure della relazione geometrica nelle Figure 3-11 e 3-13.
La formula sopra mostra che re aumenta all'aumentare del valore assoluto ls, mentre ge diminuisce.Se ls=75deg e gn=10deg con rn=0,020,15mm allora ge può arrivare fino a 70deg.il re può anche essere piccolo quanto 0,0039 mm.Ciò rende il tagliente molto affilato e può ottenere micro-tagli (ap 0,01 mm) utilizzando una piccola quantità di taglio posteriore.La Figura 3-14 mostra la posizione di taglio di un utensile esterno quando ls è impostato a 75 gradi.I bordi principale e secondario dell'utensile sono stati allineati in linea retta.Il tagliente dell'utensile è estremamente affilato.Il tagliente non è fisso durante il processo di taglio.È anche tangente alla superficie cilindrica esterna.L'installazione e la regolazione sono facili.L'utensile è stato utilizzato con successo per la finitura di tornitura ad alta velocità di acciaio al carbonio.Può essere utilizzato anche per rifinire la lavorazione di materiali difficili da lavorare come l'acciaio ad alta resistenza.
Figura 3-12 Influenza dell'angolo di inclinazione del bordo sulla direzione del flusso del truciolo durante la maschiatura
Figura 3-13 Confronto delle geometrie rn e re
3. La resistenza agli urti e la robustezza della punta dell'utensile ne risentono
Quando ls è negativo, come mostrato nella Figura 3-15b, la punta dell'utensile sarà il punto più basso lungo il tagliente.Quando i bordi taglienti tagliano ilparti del prototipoil primo punto di impatto con il pezzo da lavorare è la punta dell'utensile (quando go ha un valore positivo) o la parte anteriore (quando è negativo). Questo non solo protegge e rinforza la punta, ma aiuta anche a ridurre il rischio di danni.Molti utensili con angolo di spoglia ampio utilizzano un'inclinazione del tagliente negativa.Possono sia aumentare la resistenza che ridurre l'impatto sulla punta dell'utensile.A questo punto la forza posteriore Fp aumenta.
Figura 3-14 Utensile per tornire un angolo di lama grande senza punta fissa
4. Influisce sulla stabilità del taglio in entrata e in uscita.
Quando ls = 0, il tagliente entra ed esce dal pezzo quasi contemporaneamente, la forza di taglio cambia improvvisamente e l'impatto è grande;quando ls è diverso da zero, il tagliente taglia gradualmente dentro e fuori il pezzo, l'impatto è piccolo e il taglio è più fluido.Ad esempio, le frese cilindriche e le frese a candela con angolo di elica grande hanno taglienti più affilati e un taglio più fluido rispetto alle vecchie frese standard.L'efficienza produttiva è aumentata da 2 a 4 volte e il valore di rugosità superficiale Ra può raggiungere meno di 3,2 mm.
5. Forma tagliente
La forma del tagliente dell'utensile è uno dei contenuti fondamentali dei parametri geometrici ragionevoli dell'utensile.Le modifiche alla forma della lama dell'utensile modificano lo schema di taglio.Il cosiddetto schema di taglio si riferisce all'ordine e alla forma in cui lo strato di metallo da lavorare viene rimosso dal tagliente.Influisce sull'entità del carico sul tagliente, sulle condizioni di stress, sulla durata dell'utensile e sulla qualità della superficie lavorata.Aspettare.Molti strumenti avanzati sono strettamente correlati alla scelta ragionevole delle forme delle pale.Tra gli strumenti pratici avanzati, le forme delle pale possono essere riassunte nelle seguenti tipologie:
(1) Migliora la forma della lama del tagliente.Questa forma della lama serve principalmente a rafforzare la resistenza del tagliente, aumentare l'angolo del tagliente, ridurre il carico sulla lunghezza unitaria del tagliente e migliorare le condizioni di dissipazione del calore.Oltre alle diverse forme delle punte degli utensili mostrate nella Figura 3-8, ci sono anche forme dei bordi ad arco (utensili di tornitura per bordi ad arco, frese per spianatura con creatore per bordi ad arco, punte per trapano per bordi ad arco, ecc.), molteplici forme di bordi ad angolo acuto (punte per trapano , ecc.) )aspetta;
(2) Una forma del bordo che riduce l'area residua.Questa forma del tagliente viene utilizzata principalmente per utensili di finitura, come utensili di tornitura ad avanzamenti elevati e frese per spianatura con raschiatori, utensili per alesatura flottante e utensili per alesatura ordinari con raschiatori cilindrici.Alesatori, ecc. ;
Figura 3-15 Effetto dell'angolo di inclinazione del bordo sul punto di impatto durante il taglio dell'utensile
(3) Una forma della lama che distribuisce ragionevolmente il margine dello strato di taglio e scarica uniformemente i trucioli.La caratteristica di questo tipo di forma della lama è che divide lo strato di taglio largo e sottile in più trucioli stretti, il che non solo consente uno scarico fluido dei trucioli, ma aumenta anche la velocità di avanzamento.Fornire la quantità e ridurre la potenza di taglio dell'unità.Ad esempio, rispetto ai normali coltelli da taglio a filo dritto, i coltelli da taglio a doppio gradino dividono il tagliente principale in tre sezioni, come mostrato nella Figura 3-16.Anche i chip sono divisi di conseguenza in tre strisce.L'attrito tra i trucioli e le due pareti è ridotto, il che impedisce il bloccaggio dei trucioli e riduce notevolmente la forza di taglio.All'aumentare della profondità di taglio, la velocità di diminuzione aumenta e l'effetto è migliore.Allo stesso tempo, la temperatura di taglio viene ridotta e la durata dell'utensile aumenta.Esistono molti strumenti appartenenti a questo tipo di forma della lama, come frese a gradini, frese per bordi sfalsati, lame per seghe a bordi sfalsati, punte per trucioli, frese per mais a denti sfalsati e frese per bordi ondulati.E brocce tagliate a ruota, ecc.;
Figura 3-16 Coltello da taglio a doppio gradino
(4) Altre forme speciali.Le forme speciali della lama sono forme della lama progettate per soddisfare le condizioni di lavorazione di una parte e le sue caratteristiche di taglio.La Figura 3-17 illustra la forma del pannello frontale utilizzato per la lavorazione dell'ottone al piombo.Il tagliente principale di questa lama è modellato in più archi tridimensionali.Ogni punto del tagliente ha un angolo di inclinazione crescente da negativo, a zero e poi a positivo.Ciò fa sì che i detriti vengano schiacciati in trucioli a forma di nastro.
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Orario di pubblicazione: 14 dicembre 2023