Jusheng

Um engenheiro se depara com uma peça bruta de Inconel rígida e precisa moldá-la no menor tempo possível e com a maior taxa de remoção de metal. Outro tem em mente um componente de titânio de precisão médica que precisa de uma superfície com acabamento espelhado e tolerância micrométrica.

Eles trabalham no mesmo torno, mas a vitória está nas ferramentas do torno.

Escolher a ferramenta certa pode fazer toda a diferença em eficiência, precisão e custo. Este guia o levará às profundezas do universo das ferramentas de torneamento, permitindo que você escolha facilmente as ferramentas de torno certas para melhorar a eficiência da usinagem e a qualidade das peças usinadas em CNC.

Resumo da resposta principal

Por que consultar este guia? A experiência em CNC da JS

A JS atende há décadas às necessidades de fabricação de usinagem CNC personalizada para mercados exigentes como aeroespacial, automotivo e médico, e já entregou mais de 100.000 projetos de peças de usinagem CNC de precisão.

A JS também possui um sistema abrangente de testes de ferramentas. Cada ferramenta de torno recomendada é testada em usinagem em tempo real para garantir um desempenho consistente.

Este manual baseia-se na rica experiência prática da JS. Da compatibilidade de materiais ao controle de custos, todas as recomendações são feitas para condições reais de usinagem, para que você não cometa erros de seleção e possa tomar decisões mais precisas.

A JS utiliza sua vasta experiência em CNC e rigorosos testes de ferramentas para fornecer um guia confiável de seleção de ferramentas. Enviaremos um orçamento e daremos início à produção imediatamente após você nos informar seus requisitos. Escolha a JS para uma usinagem suave!

Além de um pedaço de ferro: familiaridade com peças de ferramentas de torno

Agora que entendemos que este guia é confiável, podemos começar desmontando uma ferramenta de torno — ela consiste em três componentes principais que, coletivamente, definem o limite superior do desempenho das ferramentas de torno.

Porta-ferramentas: o 'braço' da máquina-ferramenta

O porta-ferramentas fixa a máquina-ferramenta ao inserto e sustenta a força de corte. Os materiais comuns incluem aço de alta resistência e carboneto . Porta-ferramentas de aço de alta resistência, de baixo custo (US$ 50-150), são adequados para cargas de corte baixas a médias.

Os porta-ferramentas de carboneto são rígidos e fortes, podem suportar altas forças de corte e são adequados para materiais difíceis de usinar (como Inconel 718), mas são mais caros (US$ 200-500).

A precisão do porta-ferramentas também é fundamental. As tolerâncias de conicidade devem ser rigorosamente mantidas durante a usinagem de peças de precisão . Caso contrário, o inserto ficará desalinhado, afetando a precisão das peças usinadas em CNC.

Inserir: Os 'Dentes' da Ferramenta

A pastilha é a aresta de corte que corta diretamente a peça. Seu formato e os parâmetros do material determinarão o resultado da usinagem. Materiais comuns incluem aço rápido, carboneto, cerâmica e PCD/CBN .

Revestimento: O 'Revestimento' da Lâmina

Os revestimentos aumentam a resistência ao desgaste e ao calor da lâmina. Os tipos e características comuns estão listados na tabela a seguir:

A JS pode fornecer combinações compatíveis de porta-ferramentas, insertos e revestimentos. Atuamos ativamente na fabricação de usinagem CNC personalizada, o que permite o controle preciso do desempenho das ferramentas de torno e a usinagem CNC suave das peças. Estamos ansiosos para cooperar com você!

Explicação detalhada dos principais tipos de ferramentas de torno

Depois de esclarecer a composição das ferramentas, vamos primeiro definir as principais características das ferramentas de torno convencionais.

Ferramentas de Torneamento Externo

Estas são as ferramentas básicas mais gerais , divididas em ferramentas para destros (corte da direita para a esquerda) e ferramentas para canhotos (corte da esquerda para a direita). Seus insertos são normalmente de metal duro.

Observe que a usinagem de superfícies curvas complexas (como esferas) requer várias passagens de ferramentas e reorientações.

Ferramentas de Torneamento Interno

São utilizadas para torneamento de furos internos em peças de trabalho. Como a haste da ferramenta é fina e propensa a vibrações, recomenda-se uma haste oca ou mais espessa para furos internos <10 mm. A dissipação de calor também é ruim e a vida útil do inserto é de 20% a 30% menor do que a de ferramentas de torneamento para uso externo.

Ferramentas de separação

A aresta de corte é estreita e as forças de corte são concentradas, onde a rigidez da ferramenta é necessária. O torneamento de peças delgadas com relações de aspecto superiores a 4:1 tem uma probabilidade superior a 30% de quebrar a ferramenta, exigindo parâmetros de corte controlados.

Ferramentas para Torneamento de Roscas

A aresta de corte deve, idealmente, ser uma réplica do perfil da rosca. As ferramentas costumam ser encomendadas sob encomenda (consideradas usinagem CNC personalizada ). São necessárias múltiplas passadas da ferramenta, resultando em uma eficiência comparativamente baixa.

Ferramentas de torneamento de conformação

A aresta de corte é o formato final da peça e, portanto, pode ser utilizada na produção em massa para garantir a consistência dimensional. Essas ferramentas não são tão versáteis, pois precisam ser ajustadas em uma troca de tipos de usinagem.

Comparação dos principais parâmetros das principais ferramentas de torno:

A JS pode recomendar ferramentas adequadas às suas necessidades de processamento. Nossos serviços de usinagem CNC online oferecem usinagem de uma ampla gama de peças, com um processo de pedido simplificado. Escolha a JS e usine sem preocupações!

Como Fazer uma Escolha Sábia? As Quatro Regras de Ouro da Decisão

Depois de entender os principais tipos de ferramentas, siga estas quatro regras para selecionar a ferramenta mais adequada.

A Peça: O Começo

A dureza, tenacidade e condutividade térmica do material são os melhores motivos para a seleção da ferramenta.

Para aço endurecido HRC50+, utilize pastilhas de CBN; para aço inoxidável, utilize pastilhas de metal duro com revestimento de TiAlN; para ligas de titânio com baixa condutividade térmica, utilize pastilhas com revestimento de AlCrN. O uso incorreto da ferramenta causará desgaste rápido das pastilhas, o que aumentará o custo da usinagem CNC.

Tabela de seleção de ferramentas para vários materiais:

Tipo de operação de usinagem (a operação): a tarefa determina a ferramenta

Outras operações exigem outras ferramentas: para torneamento externo, escolha uma ferramenta de torneamento externo, para rosqueamento, escolha uma ferramenta de torneamento de rosca , para corte, escolha uma ferramenta de corte.

Os requisitos de precisão também influenciam a seleção da ferramenta. Por exemplo, para tornear um diâmetro externo de alta precisão até Ra0,8μm, seria necessário um porta-ferramentas de alta precisão (grau H6) e pastilhas de cerâmica/PCD, enquanto para tornear um diâmetro externo normal até Ra6,3μm, é possível usar uma pastilha de metal duro comum.

Usar uma ferramenta incorreta pode danificar tanto a ferramenta quanto a peça de trabalho, aumentando os custos.

Capacidades da máquina: evite que suas ferramentas sejam incompatíveis

A velocidade, a potência e a rigidez da máquina definem o limite de desempenho da ferramenta. Por exemplo, uma máquina com velocidade máxima de 3.000 rpm é inadequada para uma pastilha de PCD de 5.000 rpm (ineficiente e sujeita a arestas postiças). Uma máquina de 5 kW não é adequada para uma ferramenta de corte profundo de 8 kW (com risco de sobrecarga do fuso).

Se a JS recomendar ferramentas de torno antes de fornecer serviços de usinagem CNC on-line, ela levará em consideração as especificações da máquina-ferramenta.

Estratégia de fluido de corte (o refrigerante): corte a seco, corte úmido ou MQL?

O fluido de corte afeta a dissipação de calor e a lubrificação, o que por sua vez afeta a vida útil do inserto e a qualidade da peça.

Comparação de três estratégias:

A JS entende como combinar ferramentas de corte com os requisitos de usinagem. Podemos personalizar uma solução com base nas suas necessidades de máquina e material, negociar preços de usinagem CNC e entregar seu pedido com agilidade. Escolha a JS!

Soluções incomuns de ferramentas especiais que você talvez não conheça

Na usinagem de precisão, as ferramentas padrão podem não ser suficientes. As soluções especializadas abaixo permitem que você resolva esses problemas e ganhe uma vantagem competitiva na fabricação de usinagem CNC personalizada.

Barras de mandrilar modulares personalizadas

Utilizáveis ​​para furação de furos profundos (relação profundidade/diâmetro > 5:1) ou furos de formato irregular, estes módulos são compostos por uma cabeça de corte, uma barra de ferramentas e uma barra de extensão. Podem ser construídos em qualquer combinação necessária, eliminando a necessidade de uma única barra de furação monolítica.

Os pontos fortes são a alta flexibilidade e o baixo custo de estoque; os pontos fracos são o alto custo inicial (os módulos padrão custam entre US$ 1.000 e US$ 3.000).

A JS usa essas barras para usinar peças de furos profundos, por exemplo, peças hidráulicas, com precisão IT7 e produtividade 40% maior do que as barras de mandrilar tradicionais.

Insertos soldados de PCD/CBN

Os insertos soldados de PCD são feitos de PCD e podem ser usados ​​em ligas de alumínio, ligas de cobre e materiais compósitos. Possuem dureza de HV 8.000 a 10.000 e resistência ao desgaste de 10 a 50 vezes superior à do carboneto. Custam entre US$ 50 e US$ 150 por inserto e permitem usinagem de alta precisão e alta qualidade superficial (Ra ≤ 0,1 μm). São frágeis e não adequados para metais ferrosos.

Insertos soldados de CBN contêm CBN e são aplicados em aços endurecidos e ligas resistentes a altas temperaturas. Possuem dureza de HV 4.000 a 6.000 e resistência ao desgaste de 5 a 20 vezes maior que o metal duro. Custam entre US$ 80 e US$ 200 por inserto e apresentam boa resistência ao calor (≤ 1.300 °C) e durabilidade. No entanto, são caros e sujeitos à vibração da usinagem.

Estudo de caso: Superando os desafios da usinagem de impulsores de liga de alta temperatura

Pontos problemáticos do cliente

Uma empresa aeroespacial estava usinando rotores de turbina de alta pressão Inconel 718 (Ra ≤ 0,8 μm, grau IT6) em pastilhas de metal duro com revestimento TiAlN padrão. A vida útil da pastilha era de apenas 15 minutos e a velocidade de corte foi reduzida para 30 m/min. A rugosidade da superfície também era maior do que o necessário, resultando em uma taxa de refugo de 8%. O preço da usinagem CNC por peça chegava a US$ 1.200, e a empresa enfrentava atrasos na entrega e potenciais reclamações.

Solução de JS

Após analisar a situação atual de usinagem do cliente, a JS projetou uma solução direcionada:

• Melhoria do material da ferramenta: insertos cerâmicos SiAlON com resistência à temperatura de 1400°C e dureza de HV1500 (superior à HV1200 do metal duro), adequados para usinagem de Inconel 718.
• Otimização dos parâmetros geométricos: O ângulo de saída também foi alterado entre -5° e -3° (redução da resistência ao corte), o ângulo de folga entre 8° e 10° (redução do atrito) e o chanfro da aresta de corte foi de 0,2 x 15°.
• Aprimoramento da estratégia de corte: Utilizou-se a abordagem de "alta velocidade e pequena profundidade de corte" , aumentando a velocidade de corte de 30 m/min para 75 m/min (aumento de 150%) e reduzindo a profundidade de corte de 1,5 mm para 0,8 mm. A MQL foi utilizada para facilitar a dissipação de calor e a lubrificação.

Resultados

Após a implementação, a solução apresentou resultados excelentes: a vida útil do inserto foi estendida para 75 minutos (+400%), com 6 a 8 trocas de ferramentas por dia (economia de custos de US$ 300 a US$ 400) .

O tempo de usinagem das peças foi reduzido para 1,2 horas (-52%), com capacidade de produção de 23 peças por dia, o acabamento da superfície foi reduzido para 0,6-0,8 μm, com taxa de refugo <1% (perdas diárias reduzidas em US$ 500).

O preço por peça de usinagem CNC foi reduzido de US$ 1.200 para US$ 780 (-35%), apesar das reclamações dos clientes e da atração de novos pedidos.

Custos invisíveis: como aumentar as margens de lucro com ferramentas de torno?

A maioria das empresas ignora o "custo oculto" do tempo de troca de ferramentas, refugo de retrabalho e tempo de máquina parada, geralmente mais do que o custo da ferramenta. O uso de ferramentas de torno adequadas pode, de fato, anular essas despesas e aumentar a lucratividade das peças usinadas em CNC.

Maximização da vida útil da ferramenta e economia de tempo de troca de ferramenta

A escolha de materiais e revestimentos de ferramentas com resistência ao desgaste (como a substituição do revestimento de TiN por um revestimento de AlCrN) pode dobrar a vida útil da pastilha de 30 minutos para 60 minutos, reduzindo pela metade as trocas de ferramentas por dia.

O tempo de troca de ferramentas pode ser reduzido de 80 para 40 minutos, economizando US$ 1.760 por mês . Isso economiza estoque de ferramentas e reduz a pressão financeira.

Melhorando a precisão da usinagem e reduzindo os custos de refugo e retrabalho

Ao implementar ferramentas e parâmetros de alta precisão (por exemplo, o uso de porta-ferramentas de grau H6 em vez de porta-ferramentas padrão e insertos de PCD), a taxa de refugo de peças de grau IT7 é reduzida de 5% para 1%, diminuindo as despesas de retrabalho de US$ 5.000 mensais para US$ 1.000 mensais, uma redução de US$ 4.000.

A JS ajudou os clientes a economizar uma quantia significativa de dinheiro em despesas com sucata ao recomendar ferramentas adequadas ao fornecer serviços de usinagem CNC online .

Otimize a correspondência de ferramentas e máquinas para minimizar os custos de inatividade

Com ferramentas incompatíveis, a vibração e o tempo de inatividade são fáceis (por exemplo, usando uma ferramenta de corte pesado de 8 kW em uma máquina de 10 kW). Uma hora de inatividade pode custar cerca de US$ 80. Escolher a ferramenta certa (por exemplo, ferramentas de carboneto de força média para uma máquina de 10 kW) reduzirá o tempo de inatividade.

Compare os custos mensais de várias soluções na tabela abaixo:

Perguntas frequentes

P1: A lâmina mais cara é a melhor?

De jeito nenhum. O cerne da "melhor lâmina" é se adaptar à tarefa de processamento específica atual , em vez de simplesmente olhar o preço. Por exemplo, usar lâminas PCD caras para processar peças de aço não só não atinge o desempenho, mas também leva imediatamente a falhas catastróficas devido à incompatibilidade de materiais, resultando em desperdício de custos e acidentes de processamento.

P2: Como determinar se a lâmina precisa ser substituída?

Quatro sinais principais podem ser usados ​​para determinar:

• Se o desgaste da superfície da lâmina traseira excede o padrão.
• A rugosidade da superfície do material processado se deteriorou significativamente, com arranhões ou rebarbas aparecendo.
• Ruído anormal durante o corte, como ruído de perfuração.
• O aumento da força de corte se manifesta como um aumento significativo na carga da máquina.

P3: Por que minha lâmina nova quebrou rapidamente?

Além das configurações incorretas dos parâmetros de corte, os motivos mais comuns são dois:

• O problema de instalação da lâmina, como impurezas residuais na superfície inferior causando encaixe frouxo.
• O desgaste do porta-lâmina e a deformação do porta-lâmina podem causar fixação instável da lâmina, levando à quebra da lâmina.

Q4: Devo afiar a lâmina eu mesmo?

Não é altamente recomendável reafiá-las por conta própria. O revestimento de precisão e os parâmetros geométricos deste tipo de lâmina são processados ​​profissionalmente pela fábrica. A reafiação danificará a integridade do revestimento e levará a desvios na precisão do fio. Após a reafiação, a eficiência de corte e a resistência ao desgaste da lâmina são muito diferentes das lâminas novas.

Resumo

Não existe uma "melhor" ferramenta de torno, mas apenas a "mais adequada". Assim como na escolha de utensílios para alimentos, as peças de usinagem CNC precisam ser adaptadas às suas necessidades individuais. Ferramentas de torno adequadas podem aumentar a qualidade e a produtividade das peças de usinagem CNC, além de evitar despesas inesperadas e aumentar a lucratividade.

Ainda procurando a solução de ferramentas ideal para o seu material e uso específico? A JS é a sua escolha. Décadas de experiência em usinagem no local de trabalho deram aos nossos especialistas técnicos a capacidade de fornecer consultoria gratuita para seleção de ferramentas e suporte em usinagem experimental para ajudá-lo a encontrar a ferramenta ideal para uma operação de usinagem suave e eficiente em todas as ocasiões.