Introducción

El radio de la nariz de herramientas es uno de los parámetros más influyentes en el mecanizado, pero su selección se trata a menudo como un post-pensamiento. El radio en la punta de un inserje de corte rige directamente el acabado de la superficie teórica, las fuerzas de corte, la vida útil de la herramienta y la estabilidad del proceso. Un conocimiento exhaustivo de esta característica geométrica es esencial para optimizar cualquier operación de torneado, fresado o aburrido.

¿Qué es la nariz de herramientas Radius?

El radio de la nariz de la herramienta es la esquina redondeada en la intersección del borde de corte principal de la herramienta y el borde de corte menor (fin). Se especifica generalmente en milímetros o pulgadas. Nose radii de inserción estándar generalmente va desde 0,2 деров; mm (0.008 en) para el acabado fino a 2.4 менерововотенитенитенитенитенитенитенитенитенитеныхитеных en;mm (0 ;mm (0 ных en) o más para el a) o más para el a la incrustar el a la incrustar pesado.

En un inserto de giro típico, el radio de la nariz es un arco circular que conecta el ángulo de borde de corte lateral al ángulo de borde de corte final. La geometría exacta puede variar por forma de inserción (por ejemplo, CNMG, VNMG, TNMG) y por el ángulo de de desnivel del inserto. El radio de la nariz es distinto del borde de corte o del timbre de corte – el borde de la punta de la microa

La geometría de la nariz de la herramienta Radius y su relación con la alimentación y la profundidad de corte

El radio de nariz interactúa con la velocidad de alimentación y la profundidad de corte para determinar las características geométricas de la superficie mecanizada. Para una tasa de alimentación dada, un radio de nariz más grande crea un camino más amplio y más plano en la pieza de trabajo, reduciendo la altura de los picos y valles dejados por cada revolución de corte.

En una operación de giro, el radio de nariz también define el ángulo de plomo eficaz cuando la profundidad del corte es menor que el radio. Para pequeñas profundidades de corte, el borde de corte se compromete sólo a lo largo de la parte curvada de la nariz, creando un ángulo de plomo variable que influye en el espesor del chip y las fuerzas de corte. Cuando la profundidad del corte excede el radio de la nariz, el borde de corte recto se vuelve dominante.

Cómo la nariz de la herramienta Radius afecta el acabado de la superficie

Tosaje de superficie teórico

La relación fundamental entre el radio de la nariz, la tasa de alimentación y la rugosidad de la superficie teórica se da por:

Tosorería teórica (Ra) ♥ (f2) / (32 × R)

donde f] es el alimento por revolución y R es el radio de la nariz. Esta ecuación asume condiciones ideales sin borde incorporado, sin desgaste de herramientas, y kinemáticas perfectas. Muestra que duplicar el radio de la nariz reduce la rugosidad teórica por un factor de cuatro a la misma velocidad de alimentación dramáticamente.

Por ejemplo, en un pienso de 0.1 manzananbsp;mm/rev con un radio de 0.4 manzanasp; mm de nariz, el Ra teórico es aproximadamente 0.78 manzanasp;μm. Usando un radio de 1,2 manzanasp; mm de nariz en el mismo alimento produce un Ra de aproximadamente 0.26 tercionbsp;μm.

Desviaciones reales-mundiales

El acabado superficial real suele diferir del valor teórico debido a varios factores:

  • ]Arista de arranque (BUE): Las velocidades de corte bajas y los materiales de pieza de trabajo adhesivos hacen que el material se solde sobre la nariz, desgarrando la superficie y aumentando la rugosidad.
  • Taol desgaste: El desgaste y la nariz torcidas cambian el radio efectivo y crean patrones de superficie irregulares.
  • La rigidez de la herramienta de la maquinaria: La cadena y la vibración de la rigidez deficiente amplifican las irregularidades superficiales.
  • Propiedades materiales: La dureza, la ductilidad y el contenido abrasivo afectan cómo el material fluye alrededor del radio.
  • Marcas y ondulaciones: La ecuación teórica predice sólo la rugosidad relacionada con el alimento; la onda de baja frecuencia de los errores de husillo o diapositiva no se captura.

Por estas razones, seleccionar un radio de nariz únicamente de la ecuación teórica suele llevar a resultados decepcionantes. Los ajustes prácticos basados en la experiencia y el monitoreo de procesos son esenciales.

Ventajas y desventajas de diferentes radios de nariz

Radius de nariz más grande (≥nbsp;0.8 péndulos;mm)

Beneficios:

  • Produce un acabado de superficie más fino a una tasa de alimentación dada.
  • Distribuye fuerzas de corte a una longitud de compromiso más larga, reduciendo la concentración de estrés en el borde de corte.
  • Aumenta la fuerza de la herramienta – el radio más grande proporciona una sección transversal más gruesa en la punta, reduciendo el riesgo de agachado.
  • Proporciona una mejor disipación de calor de la zona de corte.
  • Reduce la tendencia de desgaste de la musculación en la línea de profundidad de corte.

Drawbacks:

  • Aumenta significativamente las fuerzas radiales (atrollas), que pueden causar desflexión parcial o empuje de herramientas, especialmente en piezas de trabajo esbeltas o con sobresaltos largos.
  • Lleva a un mayor consumo de energía y requisitos de par.
  • Genera fichas más amplias que pueden envolver alrededor de la herramienta o pieza de trabajo, complicando la evacuación de chips.
  • Menos adecuado para pequeñas profundidades de corte donde sólo se activa la porción de la nariz – el gran radio puede producir una condición de ángulo de plomo cero, aumentando las fuerzas de corte y causando vibración.
  • No puede mecanizar pequeños rincones internos o detalles finos; limitado a aplicaciones con una limpieza adecuada.

Radius de nariz más pequeña (≤ plombsp;0.4 pc;mm)

Beneficios:

  • Las bajas fuerzas de corte en todas direcciones, ideales para partes de paredes delgadas, esbeltas o difíciles de instalar.
  • Puede maquinar pequeñas características, esquinas ajustadas y perfiles detallados.
  • Eficaz para operaciones de rugido donde el acabado superficial no es crítico y se prioriza la tasa de eliminación de materiales.
  • Menos propenso a fuerzas radiales que causan vibración; mejor para las configuraciones inestables.

Drawbacks:

  • Requiere tarifas de alimentación muy bajas para lograr un buen acabado superficial, reduciendo la productividad.
  • Consejo débil: el pequeño radio es más susceptible a la picadura y el choque térmico, especialmente en cortes interrumpidos.
  • Concentración de estrés alta en el borde de corte, lo que conduce a un desgaste de flanco más rápido.
  • Tendencia para dejar marcas de alimentación distintas que pueden requerir una operación de terminación secundaria.

Selección del radio de nariz derecha

Elegir el radio de nariz adecuado implica equilibrar varios factores. Ningún radio único funciona para todas las operaciones; cada aplicación debe ser evaluada individualmente.

Material de la pieza de trabajo

  • Los tacones y las planchas de fundición: Los radios medianos de 0.4–0.8 manzananbsp;mm son comunes. Los materiales más duros (ambos 40 HRc) se benefician de radios más grandes (0.8–1.6 manzanasp;mm) para reducir el corte de bordes.
  • Aleaciones de aluminio y no ferrosas: Los bordes de afeitar (0.2–0.4 manzananbsp;mm) pueden lograr excelentes acabados porque el borde de la construcción es menos problemático a altas velocidades. El aluminio dúctil exige un rastrillo positivo y pequeños radios para evitar el aguijón.
  • Aceros ininterrumpidos y aleaciones de alta temperatura: Los radios más grandes (0.8–1.2 comprimidonbsp;mm) ayudan a extender la carga de calor y reducir el anotado en la línea de profundidad de corte.

Tipo de operación

  • Aproximación:] Los radios pequeños a medianos (0.4–0.8 manzananbsp;mm) mantienen las fuerzas bajas. La tasa de eliminación de materiales es más importante que la meta.
  • Semi-finishing: Medio radio (0.8–1.2 manzananbsp;mm) balance de productividad y calidad de superficie.
  • нертенниенниеннияных / fuerte gran radio (1.2-2.4 удулитит;mm) permite altas tasas de alimentación al tiempo que alcanzan valores bajos de Ra. Sin embargo, para acabados muy finos ( ⁇ 0.2 уютелит;μm Ra), pequeños radios con alimentaciones extremadamente bajos son preferidos a veces porque producen una carga de chip más uniforme.

Rigidez de la herramienta de la máquina y estabilidad del trabajo

  • Máquinas de gran alcance y de gran alcance: Puede manejar con seguridad radios de nariz más grandes con mayores alimentaciones y profundidades de corte.
  • Máquinas de servicio ligero o de mayor edad: Los radios más pequeños evitan el chat y la sobrecarga. Aumenta el pienso modestamente pero evita forzar un radio grande.
  • Repuestos delgados o sobrehusantes largos: Usa el radio más pequeño que cumple con los requisitos de acabado superficial para minimizar las fuerzas radiales y la deflexión.

Preparación de bordes y revestimientos

Los insertos modernos a menudo combinan un radio específico de nariz con un T-land, chamfer o hone. Un radio de nariz más grande con un T-land negativo es típico para el acero de giro con altas tasas de alimentación. Para el acabado de acero inoxidable, un inserto de rastrillo positivo con un pequeño radio de nariz y una honda ligera funciona bien.

Fuerza de alimentación Radius y fuerzas de corte

El radio de nariz influye directamente en los tres componentes de la fuerza de corte: tangencial (corte), radial (trust), y axial (feed). De estos, el componente radial es más afectado.

  • La fuerza de la fuerza de la técnica (la fuerza de corte principal) aumenta ligeramente con radios más grandes debido a un mayor compromiso de bordes y el engrosamiento de chips.
  • La fuerza radial] se eleva dramáticamente con radio de nariz. Por ejemplo, cambiar de un 0.4 manzananbsp;mm a un 1,2 comprimidonbsp; mm radio en el mismo alimento y profundidad puede doblar o triplicar la fuerza radial. Esto es crítico para prevenir la deflexión y la vibración.
  • La fuerza axial] es menos afectada pero puede cambiar si el radio altera el ángulo de plomo efectivo.

Para cuantificar: En una prueba de inflexión sobre acero AISI 1045 con una profundidad de corte de 2 partesnbsp;mm y pienso de 0.2 curvanbsp;mm/rev, un radio de nariz de 1,2 pliegues; mm producido aproximadamente 45% más fuerza radial que un radio de 0.4 p. m. La fuerza tangencial aumentó alrededor del 15%.

Para operaciones limitadas por potencia de husillo o fuerza de soporte de herramientas, elegir un radio más pequeño puede permitir tasas de eliminación de materiales más altas sin sobrecargar el sistema.

Formación y control de la Chip

El radio de nariz también afecta a la forma de chip. Con un radio más grande, la sección transversal de chip se vuelve más ancha y más delgada, lo que lleva a más largos chips más estrictos que pueden enredar alrededor de la pieza o herramienta. Esto es especialmente problemático en materiales dútiles como acero de carbono o aluminio.

Los interruptores de chip en el inserto a menudo compensan este efecto. Muchos insertos recubiertos modernos tienen exprimidos de chip de geometría positiva diseñados para trabajar con radios de nariz específicos. Usar un interruptor de chips que coincida con el radio y rango de alimentación es esencial para el control de chips confiable.

En el fresado, el radio de la nariz influye en la variación del espesor del chip alrededor del arco de corte. Un radio más grande reduce el espesor máximo del chip para el mismo alimento por diente, que puede reducir las fuerzas de corte pero también puede conducir a frotar en lugar de cortar si el espesor del chip se vuelve demasiado delgado.

Nose Radius de la herramienta en varias operaciones de mecanizado

Turning

El giro es la aplicación más común donde el radio de nariz es un parámetro de selección principal. El giro externo, el rostro y el aburrido dependen de las mismas relaciones básicas. Para el aburrido interno, el radio de nariz debe ser más pequeño que el radio mínimo interno de esquina requerido por la impresión de la parte. Además, una barra más grande puede acomodar un radio de inserción más grande, pero la barra de sobresaliento debe ser considerada – un gran radio que genera fuerzas radiales altas en una barra larga puede causar chatter.

Milling

En la fresadora facial y la fresadora de hombros, el radio de nariz es equivalente al radio de esquina en un lado cuadrado o el radio en una inserción redonda. Para el rugido, radios más grandes (6–12 manzanas;mm para las centrales de cara) mejorar la superficie de acabado y aumentar la vida útil de las herramientas. Para el acabado, radio medio (0.8-4 manzanas cortadas;mm) son comunes.

Para los molinos de extremo de la nariz de bolas, el radio eficaz no es constante – el diámetro de corte real varía a lo largo del perfil de bola. El radio de la nariz define esencialmente toda la forma de bola. Un radio de bola más grande (por ejemplo, 8 unidadesnbsp;mm vs. 4 circunvalación deja una altura más suave para la misma escala en el acabado de varios ejes, pero también exige mayor rigidez de la máquina.

Consideraciones prácticas y mejores prácticas

  • Iniciar el requisito de acabado superficial: Usar la ecuación de rugosidad teórica para estimar un radio de nariz inicial y una combinación de alimentación, luego ajustarse según resultados prácticos.
  • No exceda el radio de la nariz al especificar la profundidad de corte: Para los pasos de acabado, una profundidad de corte inferior al radio de la nariz produce a menudo un acabado superficial pobre porque el corte se produce sólo en la parte de la nariz curvada. O aumenta la profundidad de corte para enganchar el borde recto, o selecciona un radio más pequeño.
  • Llevadura de la herramienta de monitor: Una nariz gastada aumentará la rugosidad superficial. Si el acabado se deteriora antes de lo esperado, considere un grado más resistente al desgaste o un radio más grande para extender el desgaste.
  • Utilizar los insertos de limpiaparabrisas cuando la productividad es primordial: La geometría de alambre utiliza un radio secundario especialmente bajo que aplana las marcas de alimentación, permitiendo altas tasas de alimentación con grandes radios de nariz. Para los acabados críticos, combina un limpiaparabrisas con un radio primario medio.
  • Comprobar el catálogo de soporte de inserción: Cada soporte de herramientas tiene una forma y tamaño máximo de inserción. CCMT, TCMT y insertos similares pueden tener opciones de radio de nariz limitadas dependiendo del asiento.
  • Considera el costo: Los insertos más grandes con radios de nariz más grandes son generalmente más caros por borde, pero pueden ofrecer una vida útil más larga y una mayor productividad.

Conclusión

El radio de la nariz de herramientas es un parámetro engañosamente simple con efectos de gran alcance sobre acabado superficial, fuerzas de corte, vida útil de la herramienta y estabilidad del proceso. Una selección genérica puede llevar a resultados suboptimales; una elección deliberada basada en materiales, operaciones, capacidades de la máquina y objetivos de acabado superficial produce mejoras mensurables.

Para más lectura, consulte las recomendaciones de herramientas de corte de los principales fabricantes: