Nel campo delle operazioni di lavorazione e taglio, le frese quadre in metallo duro si distinguono come strumenti indispensabili grazie alla loro notevole durezza, resistenza all'usura e capacità di taglio ad alta velocità. In qualità di importante fornitore di frese quadrate in metallo duro, ho potuto constatare in prima persona il ruolo fondamentale che la geometria del tagliente gioca nel determinare le prestazioni di taglio complessive di questi utensili. In questo blog approfondiremo l'intricata relazione tra la geometria del tagliente e le prestazioni di taglio delle frese quadre in metallo duro.
Le basi della geometria del tagliente
La geometria del tagliente si riferisce alla forma, all'angolo e ad altre caratteristiche fisiche del tagliente di una fresa quadra in metallo duro. Gli aspetti chiave della geometria del tagliente includono l'angolo di spoglia, l'angolo di spoglia, il raggio del tagliente e l'angolo dell'elica. Ciascuno di questi elementi ha un profondo impatto sul modo in cui la fresa interagisce con il pezzo durante il processo di taglio.
L'angolo di spoglia è uno dei fattori più cruciali. Un angolo di spoglia positivo significa che il tagliente è inclinato verso la direzione del flusso del truciolo. Ciò riduce la forza di taglio richiesta e determina una formazione del truciolo più uniforme. Tuttavia, un angolo di spoglia troppo ampio e positivo può indebolire il tagliente, rendendolo più incline alla scheggiatura. D'altro canto, un angolo di spoglia negativo fornisce una maggiore resistenza al tagliente, il che è vantaggioso per il taglio di materiali duri. Ma aumenta anche la forza di taglio e può portare a una maggiore generazione di calore.
L'angolo di spoglia è progettato per evitare che il fianco della fresa sfreghi contro il pezzo da lavorare. Un angolo di spoglia adeguato garantisce che la taglierina possa tagliare liberamente senza interferenze, riducendo l'attrito e la generazione di calore. Un angolo di spoglia insufficiente può causare un'usura eccessiva sul fianco della fresa, mentre un angolo di spoglia troppo ampio può indebolire il tagliente.
Il raggio del tagliente è un altro parametro importante. Un tagliente affilato (raggio del tagliente ridotto) può fornire una migliore finitura superficiale del pezzo e richiede una forza di taglio inferiore. Ma è più suscettibile all'usura e alle scheggiature. Un raggio tagliente maggiore, al contrario, è più durevole ma può produrre una finitura superficiale più ruvida e richiedere forze di taglio più elevate.
L'angolo dell'elica influisce sull'evacuazione del truciolo e sulla distribuzione della forza di taglio. Un angolo dell'elica più elevato favorisce una migliore evacuazione del truciolo, fondamentale per prevenire l'intasamento del truciolo e migliorare l'efficienza di taglio. Aiuta anche a ridurre la forza di taglio nella direzione assiale, rendendo il processo di taglio più stabile.
Impatto sulle prestazioni di taglio
Tasso di rimozione materiale
La geometria del tagliente influenza in modo significativo la velocità di rimozione del materiale (MRR). Una fresa con un angolo di spoglia e un angolo dell'elica ottimizzati può rimuovere in modo efficiente il materiale dal pezzo in lavorazione. Ad esempio, un angolo di spoglia positivo combinato con un angolo dell'elica elevato consente un flusso di truciolo più uniforme e riduce la forza di taglio, consentendo alla fresa di funzionare a velocità di avanzamento e di taglio più elevate. Ciò si traduce direttamente in un MRR più elevato, essenziale per la produzione di massa e le operazioni di lavorazione sensibili al tempo.
Quando si tagliano materiali morbidi, è possibile utilizzare un angolo di spoglia positivo maggiore per massimizzare l'MRR. La forza di taglio ridotta consente alla taglierina di effettuare tagli più profondi e di spostarsi più velocemente sul pezzo. Al contrario, quando si lavora con materiali duri, può essere necessario un angolo di spoglia negativo per garantire la robustezza del tagliente. Sebbene la forza di taglio sia maggiore, la taglierina può comunque rimuovere il materiale in modo efficace senza usura prematura o scheggiatura.
Finitura superficiale
La qualità della finitura superficiale del pezzo lavorato è strettamente correlata alla geometria del tagliente. Un tagliente affilato con un raggio di taglio piccolo può produrre una finitura superficiale più liscia. Il raggio ridotto riduce la quantità di deformazione del materiale durante il taglio, determinando una struttura superficiale più fine.
Anche l'angolo di spoglia gioca un ruolo nella finitura superficiale. Un angolo di spoglia adeguato impedisce al fianco della fresa di sfregare contro il pezzo in lavorazione, causando graffi e rugosità sulla superficie. Inoltre, l'angolo dell'elica influisce sulla finitura superficiale influenzando l'evacuazione del truciolo. Una buona evacuazione dei trucioli impedisce che i trucioli vengano tagliati nuovamente e si depositino sulla superficie del pezzo, danneggiando la finitura.
Durata dell'utensile
La durata dell'utensile è un fattore critico nelle operazioni di lavorazione, poiché incide direttamente sui costi e sulla produttività. La geometria del tagliente ha un'influenza diretta sulla durata dell'utensile. Una fresa con una geometria del tagliente ben progettata è meno soggetta a usura e scheggiatura.
Un angolo di spoglia negativo e un raggio del tagliente adeguato possono aumentare la durata dell'utensile durante il taglio di materiali duri. L'angolo di spoglia negativo fornisce la resistenza necessaria al tagliente, mentre il raggio del tagliente appropriato distribuisce la forza di taglio in modo più uniforme, riducendo la concentrazione delle sollecitazioni sul tagliente. Anche l'angolo di spoglia influisce sulla durata dell'utensile. Un angolo di spoglia insufficiente può causare una rapida usura del fianco della fresa, mentre un angolo di spoglia adeguato riduce l'attrito e il calore, che sono le principali cause di usura dell'utensile.
Applicazioni e raccomandazioni
Diversi materiali da lavorare
Per materiali morbidi come alluminio e plastica, si consiglia una fresa con un ampio angolo di spoglia positivo (ad esempio, 15 - 20 gradi) e un angolo dell'elica elevato (ad esempio, 30 - 40 gradi). Questa combinazione consente un'efficiente rimozione del materiale e una buona finitura superficiale. Il tagliente affilato può penetrare facilmente nel materiale morbido e l'elevato angolo dell'elica garantisce un'evacuazione regolare del truciolo.
Quando si tagliano materiali duri come acciaio inossidabile e titanio, sono più adatti un angolo di spoglia negativo (da -5 a -10 gradi) e un raggio del tagliente relativamente ampio. L'angolo di spoglia negativo fornisce la resistenza necessaria al tagliente e il raggio maggiore aiuta a distribuire la forza di taglio. È inoltre possibile utilizzare un angolo dell'elica inferiore per aumentare la stabilità del processo di taglio.
Operazioni di lavorazione
Nelle operazioni di fresatura l'angolo dell'elica della fresa quadra in metallo duro è particolarmente importante. Per la spianatura, una fresa con un angolo dell'elica medio (20 - 30 gradi) può fornire un buon equilibrio tra evacuazione del truciolo e distribuzione della forza di taglio. Per la fresatura periferica, un angolo dell'elica più elevato può essere vantaggioso per un migliore deflusso dei trucioli e forze di taglio ridotte.
Nelle operazioni di foratura, l'angolo di spoglia e l'angolo di punta del tagliente sono cruciali. Un angolo di spoglia adeguato aiuta a ridurre la coppia di taglio, mentre l'angolo di punta influisce sulla capacità di centratura e sulla velocità di penetrazione della punta.
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Conclusione
In conclusione, la geometria del tagliente di una fresa quadra in metallo duro è un fattore complesso ma cruciale che influisce in modo significativo sulle sue prestazioni di taglio. Comprendendo le relazioni tra i diversi parametri geometrici e il loro impatto sulla velocità di rimozione del materiale, sulla finitura superficiale e sulla durata dell'utensile, i produttori possono prendere decisioni informate nella selezione e nell'utilizzo delle frese quadre in metallo duro.
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Riferimenti
- Stephenson, DA e Agapiou, JS (2006). Teoria e pratica del taglio dei metalli. Stampa CRC.
- Trent, EM e Wright, PK (2000). Taglio dei metalli. Butterworth-Heinemann.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2009). Ingegneria e tecnologia della produzione. Pearson Prentice Hall.
