Varios parametros de diseno para torneado de acero inoxidable
Palabras clave: Método de torneado de acero inoxidable, Material de la herramienta, Parámetros de la herramienta, Cantidad de corte, Herramienta de recubrimiento
El acero inoxidable aplicado actualmente se divide principalmente en acero inoxidable martensítico, acero inoxidable ferrítico y acero inoxidable austenítico según su estado de organización. La aleación de acero que contiene más de 11.7% de cromo o más de 8% de níquel a menudo se llama acero inoxidable. La adición de más elementos metálicos (Cr y Ni) al grado de acero de aleación cambia las propiedades físicas y químicas de la aleación. La resistencia a la corrosión mejorada, tanto en aire como en solución ácida, no es susceptible a la oxidación oxidativa y aún tiene una mayor resistencia a temperaturas más altas (> 450 ° C). Por lo tanto, es ampliamente utilizado en la aviación, aeroespacial, química, petróleo, construcción y alimentos y vida cotidiana.
1. Las principales características de corte del acero inoxidable.
(1) gran fuerza de corte
Entre ellos, el acero inoxidable austenítico es particularmente prominente. Aunque la dureza de este material no es alta, el grado 1Cr18Ni9Ti se toma como ejemplo, su dureza es ≤187HBW, pero la plasticidad es muy buena (elongación después de la fractura δ = 40%, reducción del área Ψ = 60%). Por lo tanto, la deformación plástica es grande durante el proceso de corte, y la fuerza de corte aumenta. Cuando los parámetros de corte son los mismos, el consumo de energía del acero inoxidable austenítico es aproximadamente un 50% más alto que el del acero con bajo contenido de carbono.
(2) el endurecimiento de mecanizado Serious
En el acero inoxidable, el fenómeno de endurecimiento por trabajo del acero inoxidable austenítico y austenítico ferrítico es el más prominente. Son plásticamente grandes y la celosía está fuertemente retorcida cuando se deforma plásticamente; Al mismo tiempo, la austenita tiene poca estabilidad, y algunas austenitas se transforman en martensita bajo la acción de la fuerza de corte; Además, las impurezas compuestas son fáciles de descomponer y distribuir dispersamente bajo la acción de cortar calor, lo que resulta en una capa de endurecimiento en el proceso de corte. Todo esto hace que el fenómeno del endurecimiento del trabajo sea más obvio.
(3) La herramienta es propensa a la adherencia y al desgaste.
Los materiales de acero inoxidable producen altas temperaturas durante el proceso de corte y tienen una alta afinidad con el material de la herramienta.
Hace que la herramienta y el material se unan y se difundan, y es fácil formar "tumores de cuchilla", lo que causa la adherencia y el desgaste de la herramienta y reduce la vida útil de la herramienta.
(4) La temperatura local en la zona de corte es alta
Este tipo de material requiere una gran fuerza de corte, y la potencia consumida por la separación y el corte también es grande, lo que resulta en más calor de corte. El calor transferido a la herramienta puede alcanzar el 20%, mientras que solo el 9% cuando se procesa acero al carbono. Al mismo tiempo, la conductividad térmica del acero inoxidable no es buena (la conductividad térmica del acero inoxidable es aproximadamente 1/3 de la del acero al carbono). Una gran cantidad de calor de corte se concentra en la interfaz entre la zona de corte y el contacto de la cuchilla a la viruta, por lo que la temperatura local de la zona de corte es alta.
2. Selección de materiales de herramienta.
De acuerdo con las características de corte del acero inoxidable mencionado anteriormente, se requiere que el material de la herramienta tenga una buena resistencia al calor, una alta resistencia al desgaste y una pequeña afinidad con el acero inoxidable. Los materiales utilizados actualmente en las herramientas son carburo cementado, acero de alta velocidad y herramientas recubiertas.
(1) herramienta de carburo
En general, las herramientas de mecanizado de carburo basadas en YG son las preferidas para los materiales más difíciles de mecanizar. Es mejor no usar aleaciones duras de tipo YT, especialmente cuando se procesa acero inoxidable austenítico 1Cr18Ni9Ti, la aleación dura de tipo YT debe evitarse por completo. Dado que el titanio (Ti) en acero inoxidable y Ti en el carburo cementado basado en YT tienen afinidad, el corte tiende a eliminar el Ti en la aleación, lo que hace que el desgaste de la herramienta se intensifique. El carburo cementado YG tiene buena dureza, alta resistencia al desgaste y dureza. Es más adecuado para el procesamiento de materiales de acero inoxidable. Puede adoptar un ángulo frontal mayor para hacer el corte más ligero. La conductividad térmica también es buena; Al mismo tiempo, el chip y la herramienta no son fáciles de unir.
(2) herramienta de acero de alta velocidad
Cuando la forma, el tamaño y la estructura de la pieza de trabajo son inconvenientes para el uso del cortador de carburo cementado, o el cortador de carburo cementado es fácil de dañar. Se requieren herramientas de acero de alta velocidad y alto rendimiento. El acero de alta velocidad normal (como W18Cr4V, etc.) tiene una vida útil muy baja y no cumple con los requisitos.
Se pueden emplear nuevas herramientas de corte de acero de alta velocidad:
Como el acero de alta velocidad que contiene cobalto (W2Mo9Cr4Vco8), el acero de alta velocidad superduro que contiene aluminio (W6Mo5Cr4V2Al), el acero de alta velocidad que contiene nitrógeno (W12Mo3Cr4V3N) y así sucesivamente.
(3) Nueva herramienta de recubrimiento de material de herramienta.
Se emplean métodos de deposición química de vapor (CVD) o deposición física de vapor (PVD). Un material de herramienta obtenido al recubrir sustancialmente una capa delgada de un compuesto de metal insoluble (o no metálico) altamente resistente al desgaste en una herramienta de carburo cementado u otro material. El recubrimiento de la herramienta revestida evita el contacto directo entre el chip y la herramienta, reduce la fricción y reduce varias tensiones térmicas mecánicas. El uso de herramientas recubiertas puede reducir el tiempo de corte, reducir costos, reducir la cantidad de cambios de herramientas, mejorar la precisión de mecanizado y prolongar la vida útil de la herramienta. Las herramientas recubiertas reducen o eliminan el uso de fluidos de corte.
Determinación de los parámetros de la herramienta.
La selección razonable de los parámetros de apoyo es muy importante para mejorar la vida de la herramienta y la calidad de la pieza. Bajo la premisa de asegurarse de que la cuchilla tenga la fuerza suficiente y se esfuerce por evitar el filo, se debe utilizar el ángulo de inclinación mayor, que no solo reduce la fuerza de corte y la temperatura de corte, sino que también reduce la profundidad de endurecimiento. El ángulo frontal de torneado de varios aceros inoxidables es generalmente de 12 ° -13 °. Bajo la premisa de asegurar herramientas suficientes, se debe elegir un ángulo de alivio más grande. Generalmente toma 10 ° -20 °. También es posible utilizar un chaflán negativo en el filo principal para reforzar la cabeza y mejorar la resistencia al desgaste de la herramienta. Debido a la dureza y la plasticidad del acero inoxidable, es difícil romper el chip durante el corte. El método de forzar la deformación consiste principalmente en seleccionar razonablemente los parámetros y la cantidad de corte del rompevirutas en la cara del rastrillo. Sobre la base de una elección razonable de la cantidad de corte, generalmente adoptamos el método de inclinación de doble filo más flauta de viruta inclinada externa. La herramienta de torneado exterior tritura el ángulo de doble filo para hacer que la superficie del chip tenga forma de cara. Las ranuras de viruta con forma de arco oblicuo exterior se afilan en los cuchillos de los cortadores, de modo que las virutas se enrollan en las bobinas en forma de pagoda o las bobinas de espiral corta-apretada a lo largo de la flauta de guía. Cuando se procesa acero inoxidable, la adherencia de las virutas al cortador es fuerte y es probable que se produzca el borde acumulado. Por lo tanto, el flanco frontal y posterior y el borde de corte de la herramienta deben tener un pequeño valor de rugosidad de la superficie para reducir la resistencia de corte. Reduzca la adherencia de corte y mejore la vida útil de la herramienta.
4. Cantidad de corte
(1) Velocidad de corte v
Para garantizar una vida útil razonable de la herramienta, se puede reducir la velocidad de corte. Generalmente, la velocidad de corte puede ser del 40% -60% del acero al carbono ordinario cuando se corta acero inoxidable.
(2) Velocidad de avance f
Para mejorar la calidad de la superficie mecanizada, es recomendable utilizar un valor más pequeño para la alimentación.
(3) Profundidad de corte AP
(4) Generalmente, se puede seleccionar ap = 2-5mm para el desbaste, y ap = 0 / 2-0.5mm para el acabado.
La cantidad de proceso de corte de acero inoxidable.
5, fluido de corte
Debido a la mala maquinabilidad del acero inoxidable y la alta temperatura en la zona de corte, se requiere que el fluido de corte tenga un alto rendimiento de enfriamiento, rendimiento de lubricación y permeabilidad. Con el fin de mejorar el efecto de enfriamiento, se puede emplear la pulverización a alta presión o el enfriamiento por neblina de aceite.
Los fluidos de corte de uso común son:
(1) Aceite sulfurado: tiene cierto rendimiento de refrigeración y lubricación, y tiene abundantes fuentes y bajo costo.
(2) Tetracloruro de carbono + aceite mineral u otros aceites:
La adición de tetracloruro de carbono al aceite mineral u otros aceites mejora en gran medida la permeabilidad del fluido de corte, especialmente debido al acabado de los materiales de acero inoxidable.
6. Ejemplos
En el torno CNC, piezas de eje de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti rugosas (diámetro 60 mm). Con el cortador revestido, la velocidad de corte n = 800r / min cantidad de cuchilla de respaldo ap = 0.7-1mm, la cantidad de alimentación f = 0.2-0.3mm / r, el corte es ligero y la rotura de viruta es buena. El desgaste de la herramienta es menor, y una hoja se puede procesar de forma continua durante más de 4 horas, lo que ahorra tiempo para el cambio de herramienta. Al mismo tiempo, utilizo las cuchillas usadas del automóvil terminado para desbaste, lo que puede ahorrar el costo de la herramienta y ahorrar energía con el uso secundario de la cuchilla para lograr el mismo efecto.
7. Conclusión
Sobre la base de lo anterior, los principios básicos del torneado de materiales de acero inoxidable son:
Los materiales para herramientas están hechos de carburo resistente o de alta resistencia o herramientas recubiertas. Los parámetros de la herramienta deben ser lo más razonables posible y afilar la herramienta de la forma más precisa posible. Es fácil rizar y romper las virutas, y la cantidad de corte debe ser apropiada y el suministro de fluido de corte debe ser suficiente. Las medidas relevantes se deben utilizar tanto como sea posible. Cuando se usan herramientas recubiertas, es razonable usar elementos de torneado. A través de múltiples pruebas, el procesamiento por lotes de herramientas recubiertas es incluso mejor, y la eficiencia de procesamiento de los tornos normales es más de cinco veces mayor que antes.
El acero inoxidable aplicado actualmente se divide principalmente en acero inoxidable martensítico, acero inoxidable ferrítico y acero inoxidable austenítico según su estado de organización. La aleación de acero que contiene más de 11.7% de cromo o más de 8% de níquel a menudo se llama acero inoxidable. La adición de más elementos metálicos (Cr y Ni) al grado de acero de aleación cambia las propiedades físicas y químicas de la aleación. La resistencia a la corrosión mejorada, tanto en aire como en solución ácida, no es susceptible a la oxidación oxidativa y aún tiene una mayor resistencia a temperaturas más altas (> 450 ° C). Por lo tanto, es ampliamente utilizado en la aviación, aeroespacial, química, petróleo, construcción y alimentos y vida cotidiana.
1. Las principales características de corte del acero inoxidable.
(1) gran fuerza de corte
Entre ellos, el acero inoxidable austenítico es particularmente prominente. Aunque la dureza de este material no es alta, el grado 1Cr18Ni9Ti se toma como ejemplo, su dureza es ≤187HBW, pero la plasticidad es muy buena (elongación después de la fractura δ = 40%, reducción del área Ψ = 60%). Por lo tanto, la deformación plástica es grande durante el proceso de corte, y la fuerza de corte aumenta. Cuando los parámetros de corte son los mismos, el consumo de energía del acero inoxidable austenítico es aproximadamente un 50% más alto que el del acero con bajo contenido de carbono.
(2) el endurecimiento de mecanizado Serious
En el acero inoxidable, el fenómeno de endurecimiento por trabajo del acero inoxidable austenítico y austenítico ferrítico es el más prominente. Son plásticamente grandes y la celosía está fuertemente retorcida cuando se deforma plásticamente; Al mismo tiempo, la austenita tiene poca estabilidad, y algunas austenitas se transforman en martensita bajo la acción de la fuerza de corte; Además, las impurezas compuestas son fáciles de descomponer y distribuir dispersamente bajo la acción de cortar calor, lo que resulta en una capa de endurecimiento en el proceso de corte. Todo esto hace que el fenómeno del endurecimiento del trabajo sea más obvio.
(3) La herramienta es propensa a la adherencia y al desgaste.
Los materiales de acero inoxidable producen altas temperaturas durante el proceso de corte y tienen una alta afinidad con el material de la herramienta.
Hace que la herramienta y el material se unan y se difundan, y es fácil formar "tumores de cuchilla", lo que causa la adherencia y el desgaste de la herramienta y reduce la vida útil de la herramienta.
(4) La temperatura local en la zona de corte es alta
Este tipo de material requiere una gran fuerza de corte, y la potencia consumida por la separación y el corte también es grande, lo que resulta en más calor de corte. El calor transferido a la herramienta puede alcanzar el 20%, mientras que solo el 9% cuando se procesa acero al carbono. Al mismo tiempo, la conductividad térmica del acero inoxidable no es buena (la conductividad térmica del acero inoxidable es aproximadamente 1/3 de la del acero al carbono). Una gran cantidad de calor de corte se concentra en la interfaz entre la zona de corte y el contacto de la cuchilla a la viruta, por lo que la temperatura local de la zona de corte es alta.
2. Selección de materiales de herramienta.
De acuerdo con las características de corte del acero inoxidable mencionado anteriormente, se requiere que el material de la herramienta tenga una buena resistencia al calor, una alta resistencia al desgaste y una pequeña afinidad con el acero inoxidable. Los materiales utilizados actualmente en las herramientas son carburo cementado, acero de alta velocidad y herramientas recubiertas.
(1) herramienta de carburo
En general, las herramientas de mecanizado de carburo basadas en YG son las preferidas para los materiales más difíciles de mecanizar. Es mejor no usar aleaciones duras de tipo YT, especialmente cuando se procesa acero inoxidable austenítico 1Cr18Ni9Ti, la aleación dura de tipo YT debe evitarse por completo. Dado que el titanio (Ti) en acero inoxidable y Ti en el carburo cementado basado en YT tienen afinidad, el corte tiende a eliminar el Ti en la aleación, lo que hace que el desgaste de la herramienta se intensifique. El carburo cementado YG tiene buena dureza, alta resistencia al desgaste y dureza. Es más adecuado para el procesamiento de materiales de acero inoxidable. Puede adoptar un ángulo frontal mayor para hacer el corte más ligero. La conductividad térmica también es buena; Al mismo tiempo, el chip y la herramienta no son fáciles de unir.
(2) herramienta de acero de alta velocidad
Cuando la forma, el tamaño y la estructura de la pieza de trabajo son inconvenientes para el uso del cortador de carburo cementado, o el cortador de carburo cementado es fácil de dañar. Se requieren herramientas de acero de alta velocidad y alto rendimiento. El acero de alta velocidad normal (como W18Cr4V, etc.) tiene una vida útil muy baja y no cumple con los requisitos.
Se pueden emplear nuevas herramientas de corte de acero de alta velocidad:
Como el acero de alta velocidad que contiene cobalto (W2Mo9Cr4Vco8), el acero de alta velocidad superduro que contiene aluminio (W6Mo5Cr4V2Al), el acero de alta velocidad que contiene nitrógeno (W12Mo3Cr4V3N) y así sucesivamente.
(3) Nueva herramienta de recubrimiento de material de herramienta.
Se emplean métodos de deposición química de vapor (CVD) o deposición física de vapor (PVD). Un material de herramienta obtenido al recubrir sustancialmente una capa delgada de un compuesto de metal insoluble (o no metálico) altamente resistente al desgaste en una herramienta de carburo cementado u otro material. El recubrimiento de la herramienta revestida evita el contacto directo entre el chip y la herramienta, reduce la fricción y reduce varias tensiones térmicas mecánicas. El uso de herramientas recubiertas puede reducir el tiempo de corte, reducir costos, reducir la cantidad de cambios de herramientas, mejorar la precisión de mecanizado y prolongar la vida útil de la herramienta. Las herramientas recubiertas reducen o eliminan el uso de fluidos de corte.
Determinación de los parámetros de la herramienta.
La selección razonable de los parámetros de apoyo es muy importante para mejorar la vida de la herramienta y la calidad de la pieza. Bajo la premisa de asegurarse de que la cuchilla tenga la fuerza suficiente y se esfuerce por evitar el filo, se debe utilizar el ángulo de inclinación mayor, que no solo reduce la fuerza de corte y la temperatura de corte, sino que también reduce la profundidad de endurecimiento. El ángulo frontal de torneado de varios aceros inoxidables es generalmente de 12 ° -13 °. Bajo la premisa de asegurar herramientas suficientes, se debe elegir un ángulo de alivio más grande. Generalmente toma 10 ° -20 °. También es posible utilizar un chaflán negativo en el filo principal para reforzar la cabeza y mejorar la resistencia al desgaste de la herramienta. Debido a la dureza y la plasticidad del acero inoxidable, es difícil romper el chip durante el corte. El método de forzar la deformación consiste principalmente en seleccionar razonablemente los parámetros y la cantidad de corte del rompevirutas en la cara del rastrillo. Sobre la base de una elección razonable de la cantidad de corte, generalmente adoptamos el método de inclinación de doble filo más flauta de viruta inclinada externa. La herramienta de torneado exterior tritura el ángulo de doble filo para hacer que la superficie del chip tenga forma de cara. Las ranuras de viruta con forma de arco oblicuo exterior se afilan en los cuchillos de los cortadores, de modo que las virutas se enrollan en las bobinas en forma de pagoda o las bobinas de espiral corta-apretada a lo largo de la flauta de guía. Cuando se procesa acero inoxidable, la adherencia de las virutas al cortador es fuerte y es probable que se produzca el borde acumulado. Por lo tanto, el flanco frontal y posterior y el borde de corte de la herramienta deben tener un pequeño valor de rugosidad de la superficie para reducir la resistencia de corte. Reduzca la adherencia de corte y mejore la vida útil de la herramienta.
4. Cantidad de corte
(1) Velocidad de corte v
Para garantizar una vida útil razonable de la herramienta, se puede reducir la velocidad de corte. Generalmente, la velocidad de corte puede ser del 40% -60% del acero al carbono ordinario cuando se corta acero inoxidable.
(2) Velocidad de avance f
Para mejorar la calidad de la superficie mecanizada, es recomendable utilizar un valor más pequeño para la alimentación.
(3) Profundidad de corte AP
(4) Generalmente, se puede seleccionar ap = 2-5mm para el desbaste, y ap = 0 / 2-0.5mm para el acabado.
La cantidad de proceso de corte de acero inoxidable.
| Nombre | v/m.min | f/mm.r | Ap/mm | Herramienta |
| Círculo exterior truning | 40-120 | 0.1-0.5 | 0.2-1 | Herramienta recubierta |
| Agujero aburrido | 40-100 | 0.1-0.5 | 0.1-0.4 | Herramienta recubierta |
| cortar | 40-100 | 0.1-0.25 | Herramienta recubierta | |
| Hilo de truning | 20-50 | 0.1-1 | Herramienta recubierta | |
| taladro | 12-20 | 0.1-0.25 | Herramientas de corte de acero de alta velocidad. | |
| Escariado | 8-18 | 0.1-0.4 | 0.1-1 | Herramientas de corte de acero de alta velocidad. |
| Agujero con bisagras | 2.5-5 | 0.1-0.2 | 0.1-1 | Herramientas de corte de acero de alta velocidad. |
5, fluido de corte
Debido a la mala maquinabilidad del acero inoxidable y la alta temperatura en la zona de corte, se requiere que el fluido de corte tenga un alto rendimiento de enfriamiento, rendimiento de lubricación y permeabilidad. Con el fin de mejorar el efecto de enfriamiento, se puede emplear la pulverización a alta presión o el enfriamiento por neblina de aceite.
Los fluidos de corte de uso común son:
(1) Aceite sulfurado: tiene cierto rendimiento de refrigeración y lubricación, y tiene abundantes fuentes y bajo costo.
(2) Tetracloruro de carbono + aceite mineral u otros aceites:
La adición de tetracloruro de carbono al aceite mineral u otros aceites mejora en gran medida la permeabilidad del fluido de corte, especialmente debido al acabado de los materiales de acero inoxidable.
6. Ejemplos
En el torno CNC, piezas de eje de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti rugosas (diámetro 60 mm). Con el cortador revestido, la velocidad de corte n = 800r / min cantidad de cuchilla de respaldo ap = 0.7-1mm, la cantidad de alimentación f = 0.2-0.3mm / r, el corte es ligero y la rotura de viruta es buena. El desgaste de la herramienta es menor, y una hoja se puede procesar de forma continua durante más de 4 horas, lo que ahorra tiempo para el cambio de herramienta. Al mismo tiempo, utilizo las cuchillas usadas del automóvil terminado para desbaste, lo que puede ahorrar el costo de la herramienta y ahorrar energía con el uso secundario de la cuchilla para lograr el mismo efecto.
7. Conclusión
Sobre la base de lo anterior, los principios básicos del torneado de materiales de acero inoxidable son:
Los materiales para herramientas están hechos de carburo resistente o de alta resistencia o herramientas recubiertas. Los parámetros de la herramienta deben ser lo más razonables posible y afilar la herramienta de la forma más precisa posible. Es fácil rizar y romper las virutas, y la cantidad de corte debe ser apropiada y el suministro de fluido de corte debe ser suficiente. Las medidas relevantes se deben utilizar tanto como sea posible. Cuando se usan herramientas recubiertas, es razonable usar elementos de torneado. A través de múltiples pruebas, el procesamiento por lotes de herramientas recubiertas es incluso mejor, y la eficiencia de procesamiento de los tornos normales es más de cinco veces mayor que antes.
