Jusheng

Un ingegnere si trova di fronte a un grezzo in Inconel duro e deve modellarlo nel minor tempo possibile, con la massima velocità di asportazione del metallo. Un altro ha in mente un componente in titanio di precisione per uso medico che richiede una superficie con finitura a specchio e una tolleranza micrometrica.

Lavorano sullo stesso tornio, ma la vittoria sta nell'attrezzatura del tornio.

Scegliere l'utensile giusto può fare la differenza in termini di efficienza, precisione e costi. Questa guida vi condurrà nelle profondità dell'universo degli utensili da tornitura, consentendovi di scegliere facilmente l'utensile giusto per migliorare l'efficienza di lavorazione e la qualità dei pezzi lavorati CNC.

Riepilogo delle risposte principali

Perché fare riferimento a questa guida? L'esperienza CNC di JS

Da decenni JS soddisfa le esigenze di produzione di lavorazioni CNC personalizzate per mercati esigenti come quello aerospaziale, automobilistico e medico e ha realizzato oltre 100.000 progetti di componenti di lavorazione CNC di precisione.

JS dispone anche di un sistema completo di test degli utensili. Ogni utensile da tornio consigliato viene testato in condizioni di lavorazione dal vivo per garantire prestazioni costanti.

Questo manuale si basa sulla ricca esperienza pratica di JS. Dalla compatibilità dei materiali al controllo dei costi, tutte le raccomandazioni sono basate sulle reali condizioni di lavorazione, in modo da evitare errori di selezione e prendere decisioni più accurate.

JS sfrutta la sua vasta esperienza nel campo delle lavorazioni CNC e i rigorosi test sugli utensili per fornire una guida affidabile alla selezione degli utensili. Non appena ci comunicherete le vostre esigenze, vi forniremo un preventivo e procederemo immediatamente con la produzione. Scegliete JS per una lavorazione fluida!

Oltre un pezzo di ferro: familiarità con i pezzi di utensili del tornio

Dopo aver compreso l'affidabilità di questa guida, possiamo iniziare a smontare un utensile da tornio : è costituito da tre componenti principali che insieme definiscono il limite massimo delle prestazioni dell'utensile da tornio.

Portautensili: il "braccio" della macchina utensile

Il portautensili monta l'utensile sull'inserto e ne sostiene la forza di taglio. I materiali più comuni includono acciaio ad alta resistenza e metallo duro . I portautensili in acciaio ad alta resistenza, economici (50-150 USD), sono adatti a carichi di taglio medio-bassi.

I portautensili in metallo duro sono rigidi e resistenti, possono sopportare elevate forze di taglio e sono adatti a materiali difficili da lavorare (come l'Inconel 718), ma sono più costosi (200-500 USD).

Anche la precisione del portautensile è fondamentale. Le tolleranze di conicità devono essere rispettate scrupolosamente durante la lavorazione di componenti di precisione . In caso contrario, l'inserto si troverebbe in una posizione disallineata, compromettendo la precisione dei componenti lavorati a CNC.

Inserisci: I 'Denti' dello Strumento

L'inserto è il tagliente che taglia direttamente il pezzo. La sua forma e i parametri del materiale determineranno il risultato della lavorazione. I materiali più comuni includono acciaio rapido, arburo, ceramica e PCD/CBN .

Rivestimento: il "rivestimento" della lama

I rivestimenti aumentano la resistenza all'usura e al calore delle lame. I tipi e le caratteristiche più comuni sono elencati nella tabella seguente:

JS è in grado di fornire combinazioni compatibili di portautensili, inserti e rivestimenti. Siamo attivamente impegnati nella produzione di lavorazioni CNC personalizzate, che consentono un controllo preciso delle prestazioni degli utensili di tornitura e una lavorazione CNC fluida dei pezzi. Non vediamo l'ora di collaborare con voi!

Spiegazione dettagliata dei principali tipi di utensili per tornio

Dopo aver chiarito la composizione degli utensili, analizziamo innanzitutto le caratteristiche principali degli utensili per tornitura più diffusi.

Utensili per tornitura esterna

Si tratta degli utensili di base più generali , suddivisi in utensili destrimani (taglio da destra a sinistra) e utensili sinistri (taglio da sinistra a destra). I loro inserti sono solitamente in metallo duro.

Si noti che la lavorazione di superfici curve complesse (come le sfere) richiede diverse passate dell'utensile e riorientamenti.

Utensili per tornitura interna

Vengono utilizzati per la tornitura di fori interni di pezzi. Poiché il gambo dell'utensile è sottile e soggetto a vibrazioni, si consiglia un gambo cavo o spessorato per fori interni <10 mm. Anche la dissipazione del calore è scarsa e la durata dell'inserto è inferiore del 20-30% rispetto a quella degli utensili di tornitura per uso esterno.

Strumenti di separazione

Il tagliente è stretto e le forze di taglio sono concentrate, dove è richiesta la rigidità dell'utensile. La tornitura di pezzi sottili con rapporti di forma superiori a 4:1 ha una probabilità superiore al 30% di frantumare l'utensile, richiedendo parametri di taglio controllati.

Utensili per tornitura filettata

Il tagliente deve idealmente replicare il profilo del filetto. Gli utensili sono spesso realizzati su ordinazione (considerati lavorazioni CNC personalizzate ). Sono necessarie più passate dell'utensile, con conseguente efficienza relativamente bassa.

Utensili per tornitura di formatura

Il tagliente determina la forma finale del pezzo in lavorazione e, pertanto, può essere utilizzato per la produzione in serie per garantire la costanza dimensionale. Questi utensili non sono altrettanto versatili, poiché richiedono regolazioni in caso di cambio di tipo di lavorazione.

Confronto dei parametri principali degli utensili per tornitura più diffusi:

JS è in grado di consigliare gli utensili più adatti alle vostre esigenze di lavorazione. I nostri servizi di lavorazione CNC online offrono la lavorazione di un'ampia gamma di componenti, con una semplice procedura d'ordine. Scegli JS e lavora senza pensieri!

Come fare una scelta saggia? Le quattro regole d'oro per prendere una decisione

Dopo aver compreso i principali tipi di utensili, segui queste quattro regole per selezionare l'utensile più adatto.

Il pezzo in lavorazione: l'inizio

La durezza, la tenacità e la conduttività termica del materiale sono le principali ragioni per la scelta dell'utensile.

Per acciaio temprato HRC50+, utilizzare inserti in CBN, per acciaio inossidabile, utilizzare inserti in metallo duro con rivestimento TiAlN, per leghe di titanio a bassa conduttività termica, utilizzare inserti con rivestimento AlCrN. Un utilizzo non corretto dell'utensile causerà un'usura troppo rapida degli inserti e aumenterà il costo della lavorazione CNC.

Tabella di selezione degli utensili per vari materiali:

Tipo di operazione di lavorazione (l'operazione): l'attività determina lo strumento

Altre operazioni richiedono altri utensili: per la tornitura esterna, scegli un utensile per tornitura esterna, per la filettatura, scegli un utensile per tornitura filettata , per la troncatura, scegli un utensile da taglio.

Anche i requisiti di precisione influenzano la scelta dell'utensile. Ad esempio, la tornitura di un diametro esterno ad alta precisione a Ra0,8μm richiederebbe un portautensile ad alta precisione (grado H6) e inserti in ceramica/PCD, mentre la tornitura di un diametro esterno normale a Ra6,3μm può essere ottenuta con un normale inserto in metallo duro.

L'utilizzo di uno strumento non corretto può danneggiare sia lo strumento stesso sia il pezzo in lavorazione, con conseguente aumento dei costi.

Capacità della macchina: evita che il tuo utensile non sia abbinato correttamente

La velocità, la potenza e la rigidità della macchina determinano il limite delle prestazioni dell'utensile. Ad esempio, una macchina con velocità massima di 3000 giri/min non è adatta per un inserto PCD da 5000 giri/min (inefficiente, soggetto a tagliente di riporto). Una macchina da 5 kW non è adatta per un utensile per lavorazioni profonde da 8 kW (con il rischio di sovraccaricare il mandrino).

Se JS consiglia l'uso di utensili per tornitura prima di fornire servizi di lavorazione CNC online, prende in considerazione le specifiche della macchina utensile.

Strategia del fluido da taglio (refrigerante): taglio a secco, taglio a umido o MQL?

Il fluido da taglio influisce sulla dissipazione del calore e sulla lubrificazione, che a loro volta incidono sulla durata dell'inserto e sulla qualità del pezzo.

Confronto tra tre strategie:

JS sa come abbinare gli utensili da taglio alle esigenze di lavorazione. Possiamo personalizzare una soluzione in base alle vostre esigenze di macchine e materiali, negoziare i prezzi delle lavorazioni CNC e consegnare il vostro ordine in tempi rapidi. Scegliete JS!

Soluzioni insolite per utensili speciali di cui potresti non essere a conoscenza

Nella lavorazione meccanica di precisione, gli utensili standard potrebbero non essere sufficienti. Le soluzioni specialistiche di seguito riportate consentono di risolvere questi problemi e di ottenere un vantaggio competitivo nella produzione CNC personalizzata.

Barre di alesatura modulari personalizzate

Utilizzabili per la foratura di fori profondi (rapporto profondità/diametro > 5:1) o di forma irregolare, questi moduli, come una testa di fresatura, una barra portautensili e una barra di prolunga, possono essere realizzati in qualsiasi combinazione necessaria, eliminando la necessità di una singola barra di alesatura monolitica.

I punti di forza sono l'elevata flessibilità e il basso costo di inventario, mentre i punti deboli sono l'elevato costo iniziale (i moduli standard costano tra $ 1.000 e $ 3.000).

JS utilizza queste barre per lavorare componenti con fori profondi, ad esempio componenti idraulici, con una precisione IT7 e una produttività superiore del 40% rispetto alle barre di alesatura tradizionali.

Inserti saldati PCD/CBN

Gli inserti saldati in PCD sono realizzati in PCD e possono essere utilizzati in leghe di alluminio, leghe di rame e materiali compositi. Hanno una durezza compresa tra 8.000 e 10.000 HV e una resistenza all'usura da 10 a 50 volte superiore a quella del metallo duro. Costano dai 50 ai 150 dollari per inserto e consentono lavorazioni ad alta precisione e qualità superficiale (Ra ≤ 0,1 μm). Sono fragili e non adatti ai metalli ferrosi.

Gli inserti saldati in CBN contengono CBN e vengono applicati su acciaio temprato e leghe resistenti al calore. Hanno una durezza di HV 4.000-6.000 e una resistenza all'usura da 5 a 20 volte superiore a quella del metallo duro. Costano tra gli 80 e i 200 dollari l'inserto e offrono una buona resistenza al calore (≤1300 °C) e una buona durata. Tuttavia, sono costosi e soggetti a vibrazioni durante la lavorazione.

Caso di studio: superare le sfide della lavorazione di giranti in lega ad alta temperatura

Punti critici del cliente

Un'azienda aerospaziale stava lavorando giranti per turbine ad alta pressione in Inconel 718 (Ra ≤ 0,8 μm, grado IT6) su inserti in metallo duro standard rivestiti in TiAlN. La durata degli inserti era di appena 15 minuti e la velocità di taglio era ridotta a 30 m/min. Anche la rugosità superficiale era superiore al richiesto, con conseguente tasso di scarto dell'8%. Il costo della lavorazione CNC per pezzo arrivava fino a 1.200 dollari e l'azienda stava affrontando ritardi nella consegna e potenziali reclami.

La soluzione di JS

Dopo aver esaminato la situazione di lavorazione attuale del cliente, JS ha progettato una soluzione mirata:

• Miglioramento del materiale dell'utensile: inserti in ceramica SiAlON con resistenza alla temperatura di 1400°C e durezza di HV1500 (superiore a quella del carburo cementato HV1200), adatti alla lavorazione di Inconel 718.
• Ottimizzazione dei parametri geometrici: l'angolo di spoglia è stato modificato tra -5° e -3° (riduzione della resistenza al taglio), l'angolo di spoglia inferiore tra 8° e 10° (riduzione dell'attrito) e lo smusso del tagliente è stato portato a 0,2 x 15°.
• Miglioramento della strategia di taglio: è stato utilizzato l'approccio "alta velocità e piccola profondità di taglio" , aumentando la velocità di taglio da 30 m/min a 75 m/min (con un aumento del 150%) e riducendo la profondità di taglio da 1,5 mm a 0,8 mm. È stato utilizzato MQL per facilitare la dissipazione del calore e la lubrificazione.

Risultati

Dopo l'implementazione, la soluzione ha prodotto risultati eccezionali: la durata dell'inserto è stata estesa a 75 minuti (+400%), con 6-8 cambi utensile al giorno (risparmio sui costi di 300-400 $) .

Il tempo di lavorazione dei pezzi è stato ridotto a 1,2 ore (-52%), con una capacità produttiva di 23 pezzi al giorno, la finitura superficiale è stata ridotta a 0,6-0,8 μm, con un tasso di scarto <1% (perdite giornaliere ridotte di $ 500).

Il prezzo per pezzo di lavorazione CNC è stato ridotto da $ 1.200 a $ 780 (-35%), nonostante le lamentele dei clienti e l'attrazione di nuovi ordini.

Costi invisibili: come aumentare i margini di profitto con gli utensili da tornio?

La maggior parte delle aziende sottovaluta i "costi nascosti" derivanti dal cambio utensile, dagli scarti di rilavorazione e dai tempi di fermo macchina, solitamente superiori al costo dell'utensile stesso. L'utilizzo di utensili di tornitura adeguati può infatti annullare queste spese e aumentare la redditività dei componenti lavorati a controllo numerico.

Massimizzazione della durata dell'utensile e risparmio sui costi di cambio utensile

La scelta di materiali e rivestimenti per utensili resistenti all'usura (ad esempio la sostituzione del rivestimento in TiN con un rivestimento in AlCrN) può raddoppiare la durata dell'inserto da 30 a 60 minuti, dimezzando i cambi utensile giornalieri.

Il tempo di cambio utensile può essere ridotto da 80 a 40 minuti, con un risparmio di 1.760 dollari al mese . Ciò riduce le scorte di utensili e la pressione finanziaria.

Miglioramento della precisione della lavorazione e riduzione dei costi di scarto e rilavorazione

Implementando utensili e parametri ad alta precisione (ad esempio, l'uso di portautensili di grado H6 al posto di portautensili standard e inserti PCD), il tasso di scarto dei componenti di grado IT7 si riduce dal 5% all'1%, riducendo le spese di rilavorazione da 5.000 $ al mese a 1.000 $ al mese, con una riduzione di 4.000 $.

JS ha aiutato i clienti a risparmiare ingenti somme di denaro sulle spese di rottamazione consigliando gli strumenti più adatti durante la fornitura di servizi di lavorazione CNC online .

Ottimizzare l'abbinamento di utensili e macchine per ridurre al minimo i costi di fermo macchina

Con utensili non abbinati, vibrazioni e tempi di fermo macchina sono facili da gestire (ad esempio, utilizzando un utensile da 8 kW per lavorazioni pesanti su una macchina da 10 kW). Un'ora di fermo macchina può costare circa 80 dollari. Scegliere l'utensile giusto (ad esempio, utensili in metallo duro a forza media per una macchina da 10 kW) ridurrà i tempi di fermo macchina.

Confronta i costi mensili delle varie soluzioni nella tabella sottostante:

Domande frequenti

D1: La lama più costosa è la migliore?

Assolutamente no. Il fulcro della "lama migliore" è l' adattamento all'attività di lavorazione specifica corrente , piuttosto che guardare semplicemente al prezzo. Ad esempio, l'utilizzo di costose lame PCD per la lavorazione di parti in acciaio non solo non garantisce le prestazioni desiderate, ma porta anche immediatamente a guasti catastrofici dovuti a materiali non corrispondenti, con conseguenti sprechi di costi e incidenti di lavorazione.

D2: Come faccio a stabilire se la lama deve essere sostituita?

Per determinare ciò si possono utilizzare quattro segnali chiave:

• Se l'usura della superficie della lama posteriore supera lo standard.
• La rugosità superficiale del materiale lavorato è notevolmente peggiorata e sono comparsi graffi o sbavature.
• Rumore anomalo durante il taglio, ad esempio rumore di perforazione.
• L'aumento della forza di taglio si manifesta con un aumento significativo del carico della macchina.

D3: Perché la mia nuova lama si è rotta così velocemente?

Oltre alle impostazioni errate dei parametri di taglio, le cause più comuni sono due:

• Problema di installazione della lama, come impurità residue sulla superficie inferiore che ne causano l'allentamento.
• L'usura del portalama e la sua deformazione possono causare un serraggio instabile della lama, con conseguente rottura della stessa.

D4: Dovrei riaffilare la lama da solo?

Si sconsiglia vivamente di riaffilarle autonomamente. Il rivestimento di precisione e i parametri geometrici di questo tipo di lama sono trattati professionalmente in fabbrica. Una nuova affilatura danneggerebbe l'integrità del rivestimento e causerebbe una deviazione della precisione del filo. Dopo la nuova affilatura, l'efficienza di taglio e la resistenza all'usura della lama sono molto diverse rispetto a quelle delle lame nuove.

Riepilogo

Non esiste un utensile da tornio "migliore", ma solo il "più adatto". Come per la scelta degli utensili per alimenti, anche i pezzi lavorati a CNC devono essere personalizzati in base alle proprie esigenze. Un utensile da tornio adeguato può migliorare la qualità e la produttività dei pezzi lavorati a CNC, evitando spese indesiderate e aumentando la redditività.

Stai ancora cercando la soluzione di utensili ottimale per il tuo materiale e il tuo utilizzo specifico? JS è la scelta giusta per te. Decenni di esperienza nella lavorazione in loco hanno permesso ai nostri tecnici di offrire consulenza gratuita sulla scelta degli utensili e supporto per lavorazioni di prova, aiutandoti a trovare l'utensile più adatto per una lavorazione fluida ed efficiente ogni volta.