La qualità della superficie o la rugosità superficiale dei componenti lavorati con macchine CNC sono di primaria importanza per i produttori. L'obiettivo è produrre parti che idealmente non dovrebbero richiedere un'importante operazione di finitura per far fronte alle deformazioni superficiali.
Realisticamente, quella finitura superficiale ideale potrebbe non essere possibile, ma le scelte degli utensili possono peggiorare il problema. Il materiale dell'utensile, le dimensioni, la geometria, la resistenza all'usura e i parametri di taglio, tutti influenzano la qualità della superficie di un Pezzo lavorato a CNCQuindi, la scelta degli strumenti deve essere fatta dopo aver soppesato tutti questi fattori.
Questo articolo esamina tutti gli aspetti di un utensile da taglio che influiscono sulla qualità della superficie durante la lavorazione CNC e le relative motivazioni.
Scelte dei materiali degli utensili Finitura superficiale
Il primo fattore di impatto è l materiale dell'utensilePer semplificare le cose, prenderemo in considerazione tre tipi di utensili per macchine CNC: carburo, HSS e ceramica.
Utensili in metallo duro possono mantenere un bordo affilato ad alte velocità, il che aiuta a raggiungere tolleranze più strette su materiali più duri. Inoltre, la loro elevata resistenza al calore consente una lavorazione più rapida senza compromettere la qualità della superficie.
Ceramica offrono la durezza più elevata tra tutti gli utensili da taglio e la mantengono anche a temperature elevate. Possono ottenere finiture fini su materiali difficili da lavorare come acciai temprati e leghe ad alta resistenza. Tuttavia, sono fragili e possono rompersi sotto impatto o a basse velocità.
HSS gli utensili da taglio sono adatti per lavori di lavorazione generici grazie alla loro convenienza e facilità di riaffilatura. Tuttavia, gli utensili HSS hanno una minore resistenza al calore, che limita le loro prestazioni sui metalli duri. Sono inclini a smussarsi più velocemente sotto calore elevato, il che può aumentare la rugosità superficiale.
L'effetto della geometria dell'utensile sulla finitura superficiale
Anche il posizionamento e le dimensioni dell'utensile sono importanti. Un diametro maggiore aumenta la rigidità dell'utensile. Ma quel diametro richiede più potenza della macchina; può espandersi termicamente e causare una finitura più ruvida se non gestito correttamente. Al contrario, i diametri più sottili sono flessibili ma inclini alla flessione.
L'angolo di spoglia è un altro fattore influente. Un angolo di spoglia positivo riduce le forze di taglio, riducendo al minimo l'usura dell'utensile e la levigatezza della superficie. Tuttavia, un angolo di spoglia troppo positivo può indebolire il tagliente e scheggiarlo.
L'angolo di scarico fornisce gioco tra l'utensile e il pezzo in lavorazione per evitare sfregamenti non necessari. Quando l'angolo di scarico è ampio, il gioco aumenta. E così anche l'attrito e l'usura dell'utensile. Tuttavia, se è troppo ripido, può indebolire il tagliente dell'utensile e scheggiarlo.
Un bordo più affilato dell'utensile determina anche una deformazione minima e un taglio più pulito. Tuttavia, i bordi molto affilati sono più inclini all'usura, specialmente nei materiali più duri. In questi casi, i bordi leggermente affilati o arrotondati forniscono un approccio bilanciato.
Perché i rivestimenti degli utensili sono importanti per la qualità della superficie
I rivestimenti degli utensili ne migliorano la durata, riducono l'attrito e gestiscono il calore, tutti elementi che contribuiscono a ottenere una finitura più liscia sulla superficie lavorata.
Il rivestimento in nitruro di titanio (TiN), di colore giallo oro, è un'opzione popolare per gli utensili da taglio. Il suo strato/rivestimento riduce l'aderenza tra l'utensile e il pezzo in lavorazione, il che in ultima analisi riduce al minimo il bordo di riporto (BUE), un fattore che può degradare la qualità della superficie. Inoltre, essendo termicamente stabile, consente agli utensili di lavorare a velocità più elevate.
I rivestimenti DLC hanno una durezza eccezionale e un coefficiente di attrito estremamente basso, il che li rende ideali per attività ad alta precisione. La superficie lubrificante DLC riduce l'attrito, responsabile dell'usura degli utensili. Gli utensili da taglio rivestiti DLC hanno mostrato risultati promettenti nella lavorazione dell'alluminio.
Impatto dell'usura degli utensili sulla rugosità superficiale
L'usura dei fianchi e le vibrazioni sono due meccanismi di usura principali che possono causare un aumento della rugosità.
L'usura del fianco si verifica quando la faccia del fianco dell'utensile subisce attrito contro la superficie lavorata, erodendo gradualmente il tagliente. Con il tempo, la capacità di taglio dell'utensile diminuisce e si assiste a finiture ruvide con contatto incoerente. Crea anche micro-scanalature e graffi sulla superficie.
La vibrazione nella lavorazione CNC deriva anche dall'usura dell'utensile perché quando il tagliente si deteriora, perde la sua stabilità. La relazione tra fianco e vibrazione è lineare; maggiore è l'usura del fianco, maggiore è la vibrazione. In tali condizioni, i segni di vibrazione sono piuttosto evidenti sul pezzo in lavorazione.
Parametri di taglio e loro influenza sulla qualità della superficie
I parametri di taglio, in particolare la velocità del mandrino e la velocità di avanzamento, hanno un ruolo nel determinare la qualità della superficie nella lavorazione CNC. Controllano le forze di taglio, la temperatura dell'utensile e la formazione del truciolo, i fattori che regolano la rugosità della superficie.
La velocità del mandrino è la velocità a cui ruota l'utensile. Ad alte velocità, il tagliente passa sul materiale più frequentemente, con conseguenti tagli più lisci e una minore rugosità superficiale. Velocità eccessivamente elevate sono disastrose per i metalli a causa della generazione di calore. Quindi, è necessario mantenere un equilibrio.
La tendenza è completamente opposta nel caso della velocità di avanzamento. Una velocità di avanzamento inferiore spesso si traduce in una finitura superficiale più fine, poiché il tagliente impegna meno materiale per passata, il che crea meno segni di utensile. Studi sui compositi CFRP mostrano che velocità di avanzamento inferiori aiutano a prevenire difetti come delaminazione e sbavature.
Strategie del percorso utensile e rugosità superficiale
Il percorso utensile può influenzare la qualità della superficie controllando il tempo di contatto, la direzione e la distribuzione del carico di taglio. L'esempio della fresatura concorde può aiutarci in questo caso.
Nella fresatura in salita, l'utensile taglia nella stessa direzione dell'avanzamento, producendo meno attrito e una finitura più liscia. Mentre nella fresatura convenzionale l'utensile taglia contro l'avanzamento. Ciò comporta più attrito, che può causare una superficie più ruvida poiché il materiale si deforma nel punto di ingresso.
Opzioni di finitura offerte da RJCMold
La giusta selezione degli utensili può controllare il risultato della finitura superficiale. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, ottenere una superficie fine e liscia non è possibile: le parti lavorate a CNC devono essere sottoposte a processi di finitura secondari.
Presso RJCMold offriamo opzioni di finitura per migliorare la qualità della superficie delle parti lavorate tramite CNC. Puoi scegliere tra una finitura come lavorata (standard), anodizzazione, verniciatura a polvere, rivestimento in argento, zincatura, placcatura in oro e verniciatura a umido. Inoltre, abbiamo diverse opzioni di finitura disponibili per stampaggio a iniezione, stampa 3D e fusione di uretano.
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