In qualità di fornitore di frese a candela a collo lungo di lunga data, ho osservato in prima persona come vari fattori influenzano le prestazioni di taglio di questi utensili di precisione. Tra questi fattori, la durezza del materiale spicca come un elemento critico che può determinare o compromettere l’efficienza di una fresa a collo lungo. In questo post del blog approfondirò la comprensione di come la durezza del materiale influisce sulle prestazioni di taglio delle frese a collo lungo.
Comprendere la durezza del materiale
La durezza del materiale è definita come la resistenza di un materiale alla deformazione locale, tipicamente dovuta a rientranza o abrasione. Si tratta di una proprietà cruciale in quanto può avere un impatto significativo sul comportamento di un materiale durante i processi di lavorazione. Esistono diverse scale per misurare la durezza, come le scale Rockwell, Brinell e Vickers. Ad esempio, nella scala Rockwell, un materiale con un numero più alto è più duro.
I materiali teneri, come l'alluminio e il rame, hanno valori di durezza relativamente bassi. Questi materiali sono malleabili e possono essere tagliati con relativa facilità. D’altro canto, i materiali duri, tra cui l’acciaio inossidabile, le leghe di titanio e gli acciai temprati, presentano un ambiente di lavorazione più impegnativo a causa della loro elevata resistenza alla deformazione.
Impatto sull'usura degli utensili
Uno degli effetti più evidenti della durezza del materiale sulle prestazioni di taglio delle frese a collo lungo è l'usura dell'utensile. Quando si taglia un materiale morbido, la fresa a collo lungo subisce meno attrito e usura sui taglienti. L'utensile può mantenere la sua affilatura per un periodo più lungo, il che a sua volta porta a un taglio costante e di alta qualità.
Ad esempio, quando si utilizza una fresa a collo lungo per tagliare l'alluminio, il processo di taglio è relativamente fluido e i bordi dell'utensile non si smussano rapidamente. Ciò si traduce in una maggiore durata dell'utensile, riducendo la frequenza dei cambi utensile e, in definitiva, riducendo i costi di produzione.
Tuttavia, quando si tratta di materiali duri, la situazione è completamente diversa. L'elevata durezza del materiale provoca una notevole usura abrasiva e adesiva sui taglienti della fresa a collo lungo. L'usura per abrasione si verifica quando le particelle dure presenti nel materiale del pezzo sfregano contro i taglienti dell'utensile, usurandoli gradualmente. L'usura adesiva si verifica invece quando piccoli pezzi del materiale del pezzo aderiscono alla superficie dell'utensile e vengono poi strappati durante il processo di taglio, portando con sé parti dell'utensile.
Prendiamo ad esempio il taglio dell'acciaio inossidabile. L'elevata durezza e le caratteristiche di incrudimento dell'acciaio inossidabile provocano una rapida usura della fresa a collo lungo. I taglienti potrebbero diventare smussati dopo un periodo di utilizzo relativamente breve, con conseguente riduzione dell'efficienza di taglio, scarsa finitura superficiale e aumento del rischio di rottura dell'utensile.
Influenza sulle forze di taglio
Anche la durezza del materiale ha un impatto sostanziale sulle forze di taglio durante il processo di lavorazione. Quando si taglia un materiale morbido, la fresa a collo lungo richiede meno forza per penetrare e rimuovere il materiale. Il processo di taglio è spesso fluido e ci sono meno vibrazioni e chiacchiere. Ciò consente velocità di taglio più elevate e velocità di avanzamento più elevate, che possono migliorare la produttività.
Tuttavia, durante la lavorazione di materiali duri, le forze di taglio aumentano notevolmente. La fresa deve lavorare di più per sfondare il materiale duro, con conseguente maggiore stress sull'utensile e sulla macchina. Forze di taglio eccessive possono causare problemi come la deflessione dell'utensile, soprattutto nel caso di frese a collo lungo. Poiché queste frese hanno un gambo più lungo, sono più soggette a flessione sotto forze di taglio elevate. La deflessione dell'utensile può portare a lavorazioni imprecise, scarsa finitura superficiale e persino danni al pezzo.
Ad esempio, quando si tenta di tagliare l'acciaio temprato, le forze di taglio possono essere così elevate da richiedere apparecchiature di lavorazione più potenti e parametri di taglio inferiori per evitare guasti all'utensile. Ciò significa spesso sacrificare la produttività per mantenere l’integrità dell’utensile e la qualità del pezzo lavorato.
Effetto sulla finitura superficiale
La finitura superficiale di un pezzo lavorato è un altro aspetto fortemente influenzato dalla durezza del materiale. Quando si tagliano materiali teneri con una fresa a collo lungo, generalmente è più facile ottenere una finitura superficiale liscia. La bassa durezza del materiale consente ai taglienti della fresa di rimuovere il materiale in modo pulito senza causare strappi eccessivi o zone ruvide.
Al contrario, i materiali duri rappresentano una sfida maggiore per ottenere una buona finitura superficiale. L'elevata durezza può causare la rottura non uniforme del materiale durante il processo di taglio, risultando in una superficie ruvida. Inoltre, poiché i taglienti si consumano più rapidamente durante il taglio di materiali duri, la capacità di produrre una superficie liscia è ulteriormente compromessa. Ad esempio, quando si lavorano le leghe di titanio, note per la loro elevata durezza e bassa conduttività termica, può essere difficile ottenere una finitura superficiale di alta qualità. Per superare queste sfide potrebbero essere necessarie strategie di taglio e geometrie degli utensili specializzate.
Caso di studio: taglio di materiali diversi con aFresa a testa sferica a collo lungo a 2 taglienti
Diamo uno sguardo più da vicino al modo in cui la durezza del materiale influisce sulle prestazioni di taglio esaminando l'uso di una fresa a punta sferica a collo lungo a 2 taglienti.
Taglio di materiali morbidi (alluminio)
Quando si utilizza la fresa a candela a testa sferica a collo lungo a 2 taglienti per tagliare l'alluminio, possiamo osservare diversi risultati positivi. La bassa durezza dell'alluminio consente lavorazioni ad alta velocità. I taglienti della fresa rimangono affilati per lungo tempo e il processo di taglio regolare garantisce una finitura superficiale di alta qualità. Possiamo far funzionare la fresa a velocità di avanzamento e di taglio relativamente elevate senza un'usura significativa dell'utensile. Ciò non solo migliora la produttività ma riduce anche il costo per pezzo. Ad esempio, in uno stabilimento di produzione automobilistica, questo tipo di fresa può essere utilizzata per lavorare in modo efficiente componenti di motori in alluminio, garantendo dimensioni precise e una buona finitura superficiale.
Taglio medio - Materiali duri (acciaio inossidabile)
Quando la stessa fresa a testa sferica a collo lungo a 2 taglienti viene utilizzata per tagliare l'acciaio inossidabile, la situazione cambia. La maggiore durezza dell'acciaio inossidabile significa che l'utensile è soggetto a maggiore usura. Dobbiamo ridurre la velocità di taglio e l'avanzamento per gestire le maggiori forze di taglio e prevenire guasti prematuri dell'utensile. Nonostante queste modifiche, la durata dell'utensile è notevolmente inferiore rispetto al taglio dell'alluminio. La finitura superficiale potrebbe anche essere leggermente più ruvida e potrebbe essere necessario eseguire ulteriori operazioni di finitura per ottenere la qualità desiderata.
Taglio di materiali duri (acciaio temprato)
Il taglio dell'acciaio temprato con la fresa a testa sferica a collo lungo a 2 taglienti è estremamente impegnativo. L'elevata durezza del materiale porta ad una rapida usura dei taglienti e le forze di taglio sono così elevate da causare la flessione dell'utensile. Di conseguenza, dobbiamo utilizzare velocità di taglio e velocità di avanzamento molto basse, il che limita fortemente la produttività. La finitura superficiale della parte lavorata potrebbe essere scadente e potrebbero essere necessari più passaggi per ottenere un risultato accettabile.
Soluzioni per migliorare le prestazioni di taglio con materiali di diversa durezza
Rivestimenti per utensili
L'applicazione di rivestimenti alle frese a collo lungo può migliorare significativamente le loro prestazioni di taglio quando si tratta di materiali di diversa durezza. Ad esempio, il rivestimento in nitruro di titanio (TiN) può migliorare la durezza e la resistenza all'usura dell'utensile, rendendolo più adatto al taglio di materiali temprati. I rivestimenti in carbonio simile al diamante (DLC) possono ridurre l'attrito e migliorare la capacità dell'utensile di tagliare materiali morbidi, come l'alluminio, impedendo l'adesione del materiale del pezzo all'utensile.
Geometria dell'utensile ottimizzata
Anche la geometria della fresa a collo lungo gioca un ruolo cruciale nelle prestazioni di taglio. Per i materiali teneri, è possibile utilizzare una fresa con un angolo dell'elica più elevato per migliorare l'evacuazione del truciolo e ridurre le forze di taglio. Per i materiali duri, una geometria dell'utensile più robusta con un diametro del nucleo maggiore e un angolo dell'elica inferiore può fornire una migliore robustezza e resistenza alla deflessione.
Parametri di taglio appropriati
La selezione dei parametri di taglio corretti, come velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di taglio, è essenziale per ottenere prestazioni di taglio ottimali. Per i materiali morbidi, è possibile utilizzare velocità di taglio e velocità di avanzamento più elevate per massimizzare la produttività. Per i materiali duri, è necessario scegliere parametri di taglio inferiori per ridurre al minimo l'usura dell'utensile e prevenirne il guasto.
Conclusione
In conclusione, la durezza del materiale ha un profondo impatto sulle prestazioni di taglio delle frese a collo lungo. Influisce sull’usura dell’utensile, sulle forze di taglio e sulla finitura superficiale e i diversi materiali presentano sfide e opportunità uniche. In qualità di fornitore di frese a collo lungo, capisco l'importanza di fornire utensili di alta qualità e offrire consulenza di esperti su come ottimizzare il processo di taglio per materiali di diversa durezza.
Se sei nel mercato delle frese a collo lungo o hai bisogno di maggiori informazioni su come migliorare i tuoi processi di lavorazione, ti incoraggio a contattarmi per una discussione dettagliata. Che tu stia lavorando con materiali teneri, medio-duri o duri, posso aiutarti a trovare le giuste soluzioni per migliorare le tue prestazioni di taglio e ottenere risultati migliori.
Riferimenti
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2009). Ingegneria e tecnologia della produzione. Pearson Prentice Hall.
- Trent, EM e Wright, PK (2000). Taglio dei metalli. Butterworth-Heinemann.
