Con la tecnología de procesamiento cada vez más actualizada, el mecanizado CNC también ha sufrido muchos cambios. Muchos expertos señalaron que en el futuro, el CNC será el modo de procesamiento principal. En el proceso de mecanizado CNC, la herramienta es lo más importante, hoy entenderemos la herramienta CNC en detalle.



Concepto de herramienta de mecanizado CNC


Una herramienta es una herramienta utilizada para cortar en la fabricación mecánica. Las herramientas de corte generalizadas incluyen tanto herramientas de corte como herramientas abrasivas. La gran mayoría de cuchillos se utilizan para máquinas, pero también existen herramientas manuales. Dado que las herramientas utilizadas en la fabricación mecánica se utilizan básicamente para cortar materiales metálicos, el término "herramienta" se entiende generalmente como una herramienta de corte de metal. Las herramientas de corte que se utilizan para cortar madera se denominan herramientas para trabajar la madera.


herramienta de mecanizado CNC


Clasificación de herramientas


Las herramientas de corte se pueden dividir en cinco categorías según la forma de la superficie mecanizada de la pieza de trabajo.


Herramientas de corte para procesar diversas superficies exteriores, incluidas herramientas de corte para procesar diversas superficies exteriores, incluidas herramientas de torneado, cuchillas de cepillado, fresas, brochas y limas para superficies exteriores, etc.


Herramientas de procesamiento de agujeros
, incluyendo taladro, taladro escariador, fresa mandrinadora, fresa y brocha para superficies internas, etc.


Herramientas de procesamiento de hilos
, incluyendo macho de roscar, matriz, cabezal de corte de roscas de apertura automática, herramienta de torneado de roscas y fresa de roscas.


Herramientas de procesamiento de engranajes
, incluyendo encimera, cortadora de engranajes, cortadora de afeitar, herramienta de procesamiento de engranajes cónicos, etc.


Herramientas de corte
, incluyendo hoja de sierra circular insertada, sierra de cinta, sierra de arco, herramienta de corte y fresa de hoja de sierra, etc.


Además, hay
herramientas combinadas
.


Herramienta para cortar agujeros


Estructura de herramientas


La estructura de varias herramientas se compone de una parte de sujeción y una parte de trabajo. La parte de sujeción y la parte de trabajo de la estructura general de la herramienta están realizadas en el cuerpo de la herramienta; La parte funcional de la herramienta (el diente o la hoja) está montada en el cuerpo de la herramienta.


La parte de sujeción de la herramienta tiene dos tipos de orificios y mangos. La herramienta con orificio se basa en el orificio interior fijado en el husillo o mandril de la máquina herramienta y transmite el par de torsión con la ayuda de la llave axial o la llave final, como la fresa cilíndrica y la fresa de planear con manguito.


La herramienta con mango suele ser de mango rectangular, mango cilíndrico y mango cónico de tres tipos. Herramientas de torneado, herramientas de cepillado, etc. son generalmente mangos rectangulares; El mango cónico resiste el empuje axial con el cono y transmite el par mediante fricción. El vástago cilíndrico generalmente es adecuado para brocas helicoidales, fresas de extremo y otras herramientas más pequeñas, ya que corta con la ayuda de la fricción generada al sujetar la transferencia del par. El mango de muchas herramientas con mango está hecho de acero de baja aleación y la parte de trabajo está hecha de acero de alta velocidad soldado entre sí.



Las propiedades básicas que debe tener el material de la herramienta.


1. Alta dureza


La dureza del material de la herramienta debe ser mayor que la dureza del material de la pieza a mecanizar, que es la característica básica que debe tener el material de la herramienta.


2. Fuerza y ​​tenacidad suficientes


El material de la parte cortante de la herramienta debe soportar una gran fuerza de corte y fuerza de impacto al cortar. La resistencia a la flexión y la tenacidad al impacto reflejan la capacidad del material de la herramienta para resistir la fractura frágil y la rotura de los bordes.


3. Alta resistencia al desgaste y resistencia al calor.


La resistencia al desgaste de los materiales de las herramientas se refiere a la capacidad de resistir el desgaste. Cuanto mayor sea la dureza del material de la herramienta, mejor será la resistencia al desgaste; Cuanto mayor sea la dureza a alta temperatura, mejor será la resistencia al calor, el material de la herramienta a alta temperatura tiene resistencia a la deformación plástica y la capacidad antidesgaste también es más fuerte.


4. Buena conductividad térmica


Una conductividad térmica grande significa una buena conductividad térmica y la capacidad de calor generada durante el corte se transmite fácilmente, lo que reduce la temperatura de la pieza de corte y reduce el desgaste de la herramienta.


5. Buena tecnología y economía.


Para facilitar la fabricación, se requiere que el material de la herramienta tenga buena maquinabilidad, incluyendo forjado, soldadura, corte, tratamiento térmico, rectificabilidad, etc. La economía es uno de los índices importantes para evaluar y promover la aplicación de nuevos materiales para herramientas.


6. Resistencia a la unión


Evite que la pieza de trabajo y las moléculas del material de la herramienta estén bajo la acción de la unión de adsorción a alta temperatura y alta presión.


7. Estabilidad química


Significa que el material de la herramienta no reacciona químicamente fácilmente con el medio circundante a alta temperatura.


Recubrimiento de herramientas


Los insertos indexables de aleación de aluminio ahora están recubiertos con capas duras o compuestas de carburo de titanio, nitruro de titanio y alúmina mediante deposición química de vapor. El método de deposición física de vapor que se está desarrollando se puede utilizar no sólo para herramientas de aleación de aluminio, sino también para herramientas de acero de alta velocidad, como taladros, fresas, machos de roscar y fresas. Como barrera que evita la difusión química y la conducción de calor, el recubrimiento duro ralentiza la tasa de desgaste de la herramienta durante el corte y la vida útil de la hoja recubierta es aproximadamente de 1 a 3 veces mayor que la de la hoja sin recubrimiento.



Cómo elegir una herramienta


La selección de herramientas se lleva a cabo en el estado de interacción hombre-máquina de la programación NC. La herramienta y el mango deben seleccionarse correctamente de acuerdo con la capacidad de mecanizado de la máquina herramienta, el rendimiento del material de la pieza de trabajo, el procedimiento de procesamiento, la cantidad de corte y otros factores relevantes.


El principio general de selección de herramientas: fácil instalación y ajuste, buena rigidez, alta durabilidad y precisión. Con la premisa de cumplir con los requisitos de procesamiento, intente elegir un mango de herramienta más corto para mejorar la rigidez del procesamiento de la herramienta. Al seleccionar la herramienta, el tamaño de la misma debe adaptarse al tamaño de la superficie de la pieza a mecanizar.


1. La fresa de extremo se utiliza a menudo para procesar el contorno periférico de piezas planas.


2. Al fresar el plano, se debe seleccionar una fresa con hoja de carburo.


3. Al procesar convexos y ranuras, elija una fresa de extremo de acero de alta velocidad.


4. Al procesar la superficie en blanco o desbastar el orificio, puede elegir la fresa para maíz con hoja de carburo cementado.


5. Para el procesamiento de algunas superficies verticales y contornos de bisel variable, a menudo se utilizan fresas de extremo esférico, fresas de anillo, fresas cónicas y fresas de disco.


6. En el procesamiento de superficies de forma libre, debido a que la velocidad de corte del extremo de la herramienta con cabeza esférica es cero, para garantizar la precisión del procesamiento, el espaciado de las líneas de corte es generalmente muy denso, por lo que la cabeza esférica se usa a menudo en el acabado de la superficie.


7, la calidad del procesamiento de superficies y la eficiencia de corte de la herramienta de cabeza plana son mejores que las cuchillas de cabeza esférica, por lo tanto, siempre que se cumpla la premisa de garantizar el corte, ya sea mecanizado o acabado de superficies rugosas, se debe preferir elegir una cuchilla de cabeza plana. .


8. En el centro de mecanizado, se instalan varias herramientas en la biblioteca de herramientas, y la selección y el cambio de herramientas se llevan a cabo en cualquier momento según el procedimiento. Por lo tanto, se debe utilizar el mango de herramienta estándar para hacer que la herramienta estándar para taladrar, taladrar, expandir, fresar y otros procesos se instale de manera rápida y precisa en el husillo de la máquina o en la biblioteca de herramientas. Se debe reducir al máximo el número de herramientas; Una vez instalada una herramienta, esta debe completar todas las partes de procesamiento que puede realizar; Las herramientas de acabado en bruto deben usarse por separado, incluso si las especificaciones de tamaño de la herramienta son las mismas; Fresado antes de taladrar; Primero se realiza el acabado de la superficie y luego el acabado del contorno 2D. Siempre que sea posible, la función de cambio automático de herramienta de las máquinas herramienta CNC debe utilizarse tanto como sea posible para mejorar la eficiencia de la producción.


Problemas encontrados en el procesamiento de aluminio y soluciones.


Problemas encontrados en el procesamiento de aluminio y soluciones al procesar aluminio puro, análisis y soluciones de cuchillas fáciles de pegar:


1. El material de aluminio tiene una textura suave y es fácil de pegar a altas temperaturas;


2. El aluminio no es resistente a altas temperaturas y es fácil de abrir;


3. Relacionado con el procesamiento del fluido de corte: buen rendimiento de lubricación con aceite; Buen rendimiento de enfriamiento soluble en agua; Alto costo de corte en seco;


4. Al procesar aluminio puro, se debe seleccionar la fresa dedicada al procesamiento de aluminio: ángulo frontal positivo, filo afilado, ranura de descarga de viruta grande, ángulo de hélice de 45 grados o 55 grados;


5. El material de la pieza y la herramienta CNC tiene una mayor afinidad.


6. Herramienta frontal rugosa que procesa materiales blandos.


Recomendación: Las condiciones de la máquina herramienta son de malas a buenas, los requisitos son de bajos a altos; utilice acero de alta velocidad, carburo pulido recubierto, diamante policristalino PCD y diamante monocristalino.


7. La baja velocidad se puede evitar mediante fluido de corte, lubricación por niebla de aceite a alta velocidad, el efecto se puede mejorar, aleación de aluminio adecuada


Dirección de desarrollo futuro de la herramienta.


Debido a la alta temperatura, alta presión, alta velocidad y las piezas que trabajan en el medio fluido corrosivo, la aplicación de cada vez más materiales difíciles de procesar, el nivel de automatización del procesamiento de corte y los requisitos de precisión del procesamiento son cada vez mayores. Para adaptarse a esta situación, la dirección de desarrollo de la herramienta será el desarrollo y aplicación de nuevos materiales para herramientas; Desarrollar aún más la tecnología de recubrimiento por deposición de vapor de la herramienta y depositar un recubrimiento de mayor dureza en la matriz de alta tenacidad y alta resistencia, para resolver mejor la contradicción entre dureza y resistencia del material de la herramienta; Mayor desarrollo de la estructura de herramientas indexables; Mejore la precisión de fabricación de la herramienta, reduzca la diferencia en la calidad del producto y optimice el uso de la herramienta.

Cómo elegir una herramienta de mecanizado CNC de aleación de aluminio.

Hay casos en los que se nos pide que mecanicemos mediante CNC piezas, productos o prototipos que son difíciles de mecanizar, demasiado complicados geométricamente, que no producirán una gran precisión o que simplemente no se pueden mecanizar. ¿Qué hacemos? Para estos escenarios, la impresión 3D de las piezas puede ser una gran solución. Entonces, ¿por qué no sustituir siempre el mecanizado CNC por la impresión 3D? Bueno, existen ventajas y desventajas, pros y contras para cada máquina y proceso. Entonces, ¿cuál se adapta mejor a nuestras necesidades? ¿En qué circunstancias preferimos uno sobre el otro? ¿Y existe otra solución que pueda combinar estos dos para crear una parte combinada? La diferencia básica entre los dos procesos es que con el mecanizado CNC estamos reduciendo material cuando comenzamos con un bloque de espuma, por ejemplo, cortándolo; mientras que con la impresión 3D vamos superponiendo y añadiendo material hasta recibir el producto final, por eso se llama fabricación aditiva. La impresora 3D utiliza los mismos materiales que componen la pieza que está creando, por ejemplo ABS PLA y nailon, pero no puede cambiar entre materiales, mientras que en el mecanizado CNC podemos utilizar varios tipos de materiales, muchas veces añadiendo materiales adicionales al final. Sin embargo, el mecanizado puede ser complicado: a veces necesitamos usar un recolector de polvo mientras operamos una máquina enrutadora CNC para atrapar todo el exceso generado en el proceso de perforación, tallado y fresado, mientras que se produce menos material de desecho en la impresión y todo el proceso es menos ruidoso. El mecanizado CNC puede ser más preciso y proporcionar más exactitud porque las máquinas tienen una mayor tolerancia al calor. También puede dar como resultado un acabado superficial pulido mucho más suave dados los materiales que se van a mecanizar. De hecho, las impresoras 3D pueden distorsionar una pieza, doblarla y deformarla si utilizan demasiado calor en el material en capas, por lo que si se requiere una suavidad excepcional, la impresión 3D se quedará corta. La impresión 3D es generalmente un proceso más fácil, más conveniente y no requiere tanta mano de obra como el mecanizado CNC, ya que con el mecanizado necesitamos programar, escribir un código G, configurar diferentes herramientas y velocidades, decidir la ruta de corte y limpiar después. Sin embargo, el tamaño de la pieza influye, ya que las piezas más grandes tardan más en imprimirse añadiendo capa por capa. En general, la impresión 3D puede ayudar en algunos casos de creación de prototipos de alta complejidad geométrica donde la herramienta fresadora no puede alcanzar el interior de la forma. Las impresoras 3D solo pueden utilizar el área de la base de la impresora para fabricar las piezas. Por lo tanto, si se necesitan piezas a gran escala, es posible que no encajen allí. Tampoco se recomienda para la producción en masa ya que los materiales son mucho más caros y su fabricación requiere mucho más tiempo. Por tanto, la impresión 3D es más apropiada y rentable para producciones de bajo volumen. El mecanizado CNC rara vez puede realizarse sin supervisión y requiere un operador capacitado, mientras que con la impresión 3D podemos ejecutar fácilmente el proceso sin supervisión y requiere una capacitación mínima para su operador. Sin embargo, el mecanizado CNC es una práctica más antigua (iniciada en los años 40) y actualmente todavía tiene una posición más fuerte en la industria manufacturera. La impresión 3D es relativamente nueva y todavía está evolucionando para ser más útil y adaptable y aún no puede ser un reemplazo completo del mecanizado. En resumen, la técnica más adecuada a utilizar vendrá determinada por el material, complejidad geométrica, volumen de fabricación y nuestro presupuesto. Como orientación general, cambiaríamos a la impresión 3D principalmente si la entrega rápida es crítica, si la pieza es demasiado compleja para ser mecanizada, para crear prototipos en volúmenes pequeños y si necesitamos usar ciertos materiales que no se pueden mecanizar fácilmente. Habiendo nombrado la mayoría de los pros y los contras de cada técnica, aparentemente hay una buena solución que realmente combina las dos para crear una sola pieza. A menudo mecanizamos piezas del producto deseado utilizando un enrutador CNC, mientras fabricamos otras piezas pequeñas pero más complejas en la impresora 3D, luego pegamos todas las piezas para formar una unidad. Otra opción es recubrir todas las piezas combinadas pegadas con una capa dura como poliurea, poliurea o epoxi, luego alisarlas y pintarlas. De esa manera, ahorramos tiempo utilizando el proceso de mecanizado CNC y además podemos fabricar piezas más complejas combinando lo mejor de los dos mundos para crear un híbrido.

El mecanizado CNC de 5 ejes es un proceso de fabricación avanzado que suma dos ejes giratorios (A, B o A, C) a los tres ejes lineales (X, Y, Z). Este tipo de procesamiento tiene muchas ventajas. Puede realizar el mecanizado de múltiples lados de piezas de formas complejas, mejorar en gran medida la precisión y eficiencia del mecanizado y reducir la cantidad de sujeciones y errores. Para piezas con cavidad profunda, curvatura inversa, superficie compleja y otras características, el mecanizado CNC de 5 ejes puede manejarse fácilmente. En las industrias aeroespacial, automotriz, de moldes y otras, el mecanizado CNC de 5 ejes se usa ampliamente en la fabricación de piezas clave de alta precisión, como impulsores de motores, piezas estructurales de aviación, moldes para automóviles, etc.


¿Cómo optimizar el mecanizado CNC de 5 ejes?

A continuación se muestran algunas formas de optimizar el mecanizado CNC de 5 ejes:

1. Planificación de trayectoria de herramienta:


Algoritmo eficiente de trayectoria de herramienta para reducir el recorrido en vacío y el movimiento innecesario de la herramienta.

Optimice el modo de corte y corte de la herramienta, evite paradas y giros repentinos, reduzca el desgaste de la herramienta y la vibración de la máquina.

2. Selección de herramientas:


Seleccione el material, la geometría y el tamaño de la herramienta adecuados según el material de mecanizado y los requisitos del proceso.

Considere el uso de herramientas de múltiples filos para mejorar la eficiencia del corte.

3. Optimización de parámetros de corte:


Configuración precisa de parámetros como velocidad de corte, velocidad de avance y profundidad de corte para lograr los mejores resultados y eficiencia de corte.

Combine características de herramientas y materiales para determinar los parámetros óptimos mediante pruebas y simulación.

4. Método de sujeción:


Asegúrese de que la pieza de trabajo esté firmemente montada, reduciendo el desplazamiento y la vibración durante el mecanizado.

El uso de accesorios apropiados para mejorar la eficiencia y precisión de la sujeción.

5. Optimización de la programación:


Simplifique el código de programación, reduzca las instrucciones redundantes y mejore la eficiencia de ejecución del programa.

Utilice macros y subrutinas para mejorar la flexibilidad y versatilidad de la programación.

6. Mantenimiento de máquina:


Mantenimiento y calibración regulares de la máquina para garantizar la precisión y el rendimiento de la máquina.

Reemplace las piezas desgastadas a tiempo para garantizar el funcionamiento normal de la máquina.

7. Secuencia de procesamiento:


Disposición razonable de los procedimientos de procesamiento, primero el procesamiento preliminar, luego el semiacabado y el acabado.

Evite errores repetidos de sujeción y posicionamiento.

8. Simulación y verificación:


Realice una simulación de trayectoria de herramienta antes del mecanizado para comprobar si hay interferencias y errores.

Verificar la viabilidad y racionalidad de la tecnología de procesamiento.

9. Capacitación del personal:


Mejorar el nivel de habilidad y el conocimiento del proceso de los operadores para que puedan operar hábilmente la máquina y optimizar el proceso de mecanizado.

10. Adoptar un sistema de control avanzado:


Actualice el sistema de control de la máquina para admitir funciones de mecanizado y algoritmos de optimización más avanzados.

Podemos utilizar los métodos anteriores para optimizar el mecanizado CNC de 5 ejes según la situación real.



¿Qué factores se deben considerar para optimizar el mecanizado CNC de 5 ejes?

La optimización del mecanizado CNC de 5 ejes requiere la consideración de los siguientes factores:

Diseño y geometría de la pieza de trabajo: incluida la complejidad, el tamaño de las características y los requisitos de tolerancia, que afectan la estrategia de mecanizado y la selección de la trayectoria de la herramienta.

Características del material: la dureza, tenacidad, conductividad térmica y otras propiedades del material determinan la selección de los parámetros y herramientas de corte.

Selección de herramienta: El material, geometría, número de pala, diámetro, etc. La calidad de la herramienta debe coincidir con la tarea de procesamiento para garantizar la eficiencia y la calidad del corte.

Parámetros de corte: como la velocidad de corte, el avance, la profundidad de corte, etc., deben optimizarse de acuerdo con las características del material y la herramienta para mejorar la eficiencia del procesamiento y evitar el desgaste excesivo de la herramienta.

Rendimiento de la máquina herramienta: incluida la precisión, rigidez, carrera, rango de velocidad de la máquina herramienta, etc., para aprovechar al máximo las ventajas de la máquina herramienta y evitar exceder su capacidad.

Método de sujeción: para garantizar que la sujeción de la pieza de trabajo sea estable, precisa y no interfiera con el procesamiento, y para facilitar la carga y descarga, mejore la eficiencia de la producción.

Planificación de la trayectoria de la herramienta: optimice el modo de avance y retroceso de la herramienta, reduzca los viajes en vacío y los movimientos innecesarios, y reduzca el tiempo de procesamiento.

Enfriamiento y lubricación: Los métodos adecuados de enfriamiento y lubricación pueden reducir la temperatura de corte, extender la vida útil de la herramienta y mejorar la calidad de la superficie.

Tecnología de programación: el código de programación eficiente y preciso ayuda a reducir errores y mejorar la eficiencia del funcionamiento de la máquina.

Programa de posprocesamiento: asegúrese de que la máquina herramienta pueda ejecutar con precisión el código CNC generado.

Secuencia de procesamiento: disposición razonable de la secuencia de desbaste, semiacabado y acabado para mejorar la eficiencia del procesamiento y garantizar la calidad del procesamiento.

Costo de procesamiento: bajo la premisa de asegurar la calidad, minimizar la pérdida de herramientas, el consumo de energía y el tiempo de procesamiento para controlar los costos.

Lote de producción: el tamaño del lote afectará la estrategia de procesamiento y la selección de accesorios de herramientas.

Requisitos de calidad: La estricta rugosidad de la superficie, la precisión dimensional y las tolerancias de forma y posición requieren parámetros de procesamiento y control del proceso más precisos.

Estos factores están relacionados entre sí y una consideración exhaustiva puede lograr la optimización del mecanizado CNC de 5 ejes.



¿Qué rendimiento se puede mejorar optimizando el mecanizado CNC de 5 ejes?

La optimización del mecanizado CNC de 5 ejes puede mejorar significativamente el rendimiento en las siguientes áreas:

Precisión de mecanizado: mediante una planificación más precisa de la trayectoria de la herramienta, parámetros de corte optimizados y una buena calibración de la máquina herramienta, se pueden reducir significativamente los errores de mecanizado y se puede mejorar la precisión dimensional y la precisión de la tolerancia de forma y posición de las piezas.

Calidad de la superficie: la selección adecuada de herramientas, el ajuste de los parámetros de corte y la lubricación por enfriamiento efectiva pueden obtener una superficie más suave y con menor rugosidad para cumplir con los requisitos de calidad de la superficie más altos.

Eficiencia del procesamiento: reducir la carrera en vacío, optimizar la trayectoria de la herramienta, mejorar la velocidad de corte y la velocidad de avance y otras medidas pueden acortar en gran medida el tiempo de procesamiento y mejorar la eficiencia de la producción.

Vida útil de la herramienta: los parámetros de corte y la trayectoria de la herramienta razonables pueden reducir el desgaste y el daño de la herramienta, extender la vida útil de la herramienta y reducir el costo de la herramienta.

Estabilidad de la máquina herramienta: la optimización del proceso de procesamiento puede reducir la vibración y los golpes de la máquina herramienta, mejorar la estabilidad del funcionamiento de la máquina herramienta y reducir la incidencia de fallas.

Utilización de materiales: un procesamiento más preciso y una planificación de diseño razonable pueden reducir el desperdicio de materiales y mejorar la tasa de utilización de los materiales.

Flexibilidad de producción: puede adaptarse más rápidamente a las necesidades de procesamiento de diferentes piezas, ajustar la tecnología y los parámetros de procesamiento y mejorar la flexibilidad y la velocidad de respuesta de la producción.

Consumo de energía: al mejorar la eficiencia del procesamiento y reducir las acciones innecesarias de la máquina herramienta, reduzca el consumo de energía, logre un ahorro de energía y reduzca los costos de producción.

En resumen, optimizar el mecanizado CNC de 5 ejes es de gran importancia para mejorar la calidad del producto, reducir costos y mejorar la competitividad de las empresas.


Honscn tiene ventajas obvias en el procesamiento de aluminio CNC. En primer lugar, la precisión es alta, puede fabricar piezas de aluminio con tamaños precisos y formas complejas, y la calidad es excelente. Luego está la alta eficiencia, el procesamiento automático, el ahorro de mano de obra y tiempo. Las formas complejas no son un problema, se puede hacer cualquier cosa. Se puede reducir el uso total de materiales, sin desperdicios y costos. Y los elementos procesados ​​tienen buena repetibilidad y calidad estable. También es fácil modificar el diseño y es flexible cambiar el procedimiento.