Introduzione

Il raggio del naso degli utensili è uno dei parametri più influenti nella lavorazione, ma la sua selezione viene spesso trattata come un ripensamento. Il raggio alla punta di un inserto di taglio regola direttamente la finitura superficiale teorica, le forze di taglio, la durata degli utensili e la stabilità del processo. Una comprensione approfondita di questa caratteristica geometrica è essenziale per ottimizzare qualsiasi tornitura, fresatura o operazione noiosa.

Che cosa è lo strumento Nose Radius?

Il raggio del naso dello strumento è l'angolo arrotondato all'incrocio del bordo di taglio principale dello strumento e il bordo di taglio minore (fine). Di solito è specificato in millimetri o pollici. Il radii del naso dell'inserto standard varia comunemente da 0.2 mm (0.008 in) per finitura fine a 2.4 mm (0.094 in) o più per la ruga pesante.

Il raggio del naso è un arco circolare che collega l’angolo laterale del bordo all’angolo di taglio finale. La geometria esatta può variare a seconda della forma dell’inserto (ad esempio CNMG, VNMG, TNMG) e dell’angolo di sdoganamento dell’inserto. Il raggio del naso è diverso dal tubo o dal chamfer del bordo – il raggio del naso definisce il macro-shape della punta di taglio, mentre un bordo applicato a foro.

La geometria del naso degli utensili Radius e la sua relazione per l'alimentazione e la profondità del taglio

Il raggio del naso interagisce con la velocità di avanzamento e la profondità di taglio per determinare le caratteristiche geometriche della superficie lavorata. Per una data velocità di avanzamento, un raggio del naso più ampio crea un percorso più ampio e piattante sul pezzo, riducendo l'altezza delle cime e delle valli lasciate da ogni rivoluzione di taglio.

In un'operazione di tornitura, il raggio del naso definisce anche l'angolo di piombo efficace quando la profondità del taglio è inferiore al raggio. Per piccole profondità di taglio, il bordo di taglio si impegna solo lungo la parte curva del naso, creando un angolo di piombo variabile che influenza lo spessore del chip e le forze di taglio.

Come strumento Nose Radius Affects Finitura superficiale

Rumori di superficie teoretica

Il rapporto fondamentale tra raggio del naso, velocità di alimentazione e rugosità superficiale teorica è dato da:

Rumori teorici (Ra) ≈ (f2) / (32 × R)

f]] è il feed per rivoluzione e R] è il raggio del naso. Questa equazione assume condizioni ideali senza bordo incorporato, senza usura degli strumenti e perfetta cinematica.

Ad esempio, ad un feed di 0.1 mm/rev con un raggio di 0,4 mm, il Ra teorico è di circa 0,78 μm. Utilizzando un raggio di naso di 1,2 mm allo stesso feed produce una Ra di circa 0.26 μm.

Deviazioni reali

La finitura superficiale effettiva spesso differisce dal valore teorico a causa di diversi fattori:

  • Bordo-up (BUE):[[] Basse velocità di taglio e materiali per pezzi adesivi causano il materiale per saldare sul naso, strappando la superficie e aumentando la rugosità.
  • L'usura dello strumento:[] L'usura del viso e del naso cambiano il raggio efficace e creano modelli di superficie irregolari.
  • Durezza dell'utensile della macchina:[ Incappato e vibrazione da scarsa rigidità amplificano le irregolarità della superficie.
  • Proprietà materiali:[ Durezza, duttilità e contenuto abrasivo influenzano il modo in cui il materiale scorre intorno al raggio.
  • Ogni e ovacuità:[ L'equazione teorica prevede solo la rugosità legata al feed; la ondulazione a bassa frequenza da errori di mandrino o di scorrimento non viene catturata.

Per queste ragioni, la scelta di un raggio del naso solo dall'equazione teorica porta spesso a risultati deludenti.

Vantaggi e svantaggi di diversi radiatori del naso

Radius di Nose più grande (≥ 0.8 mm)

Benefici:

  • Produce una finitura superficiale più fine ad una data velocità di alimentazione.
  • Distribuisce forze di taglio su una lunghezza di fidanzamento più lunga, riducendo la concentrazione di stress al bordo di taglio.
  • Aumenta la resistenza degli utensili – il raggio più grande fornisce una sezione trasversale più spessa alla punta, riducendo il rischio di scheggiatura.
  • Fornisce una migliore dissipazione del calore dalla zona di taglio.
  • Riduce la tendenza all'usura della tacca alla linea di profondità.

Drawbacks:

  • Aumenta notevolmente le forze radiali (sfide) che possono causare la deflezione dei pezzi o la spinta degli utensili, soprattutto in pezzi snelli o con sporgenze lunghe.
  • Conduce a un consumo di energia più elevato e a requisiti di coppia.
  • Genera chip più grandi che possono avvolgere intorno all'utensile o al pezzo, complicando l'evacuazione del chip.
  • Meno adatto per piccole profondità di taglio dove solo la porzione del naso è impegnata – il grande raggio può produrre una condizione di angolo zero piombo, aumentando le forze di taglio e causando vibrazioni.
  • Non può lavorare piccoli angoli interni o dettagli fini; limitata a applicazioni con un'adeguata clearance.

Radius (≤ 0.4 mm)

Benefici:

  • Forze di taglio basse in tutte le direzioni, ideali per parti sottili, sottili o difficili da impalcarsi.
  • Può lavorare piccole caratteristiche, angoli stretti e profili dettagliati.
  • Efficace per le operazioni di ruvido in cui la finitura superficiale non è critica e la velocità di rimozione dei materiali è priorità.
  • Meno inclini alle forze radiali che causano vibrazioni; meglio per le configurazioni instabili.

Drawbacks:

  • Richiede bassissimi tassi di alimentazione per ottenere una buona finitura superficiale, riducendo la produttività.
  • Punta debole – il piccolo raggio è più suscettibile di scheggiatura e shock termico, soprattutto in tagli interrotti.
  • Alta concentrazione di stress al bordo di taglio, che porta a usura del fianco più veloce.
  • Tendenza di lasciare segni di alimentazione distinti che possono richiedere un'operazione di finitura secondaria.

Selezione del giusto naso Radius

La scelta del raggio del naso appropriato comporta il bilanciamento di diversi fattori, senza che il raggio singolo funzioni per tutte le operazioni; ogni applicazione deve essere valutata individualmente.

Materiale del pezzo

  • Steels e ghise:[] Radii medio di 0.4-0.8 mm sono comuni. I materiali più dure (sopra 40 HRc) beneficiano di raggi più grandi (0.8–1.6 mm) per ridurre la chipping dei bordi.
  • Leghe di alluminio e non ferrose:[ I bordi più nitidi (0.2-0.4 mm) possono ottenere finiture eccellenti perché il bordo di incasso è meno problematico ad alta velocità. L'alluminio Ductile richiede un rastrello positivo e un piccolo radii per evitare la striatura.
  • Gli acciai instancabili e leghe ad alta temperatura: Radii più grandi (0.8–1.2 mm) aiutano a diffondere il carico di calore e a ridurre il taccheggio alla linea di profondità di taglio.

Tipo di operazione

  • Apposto:[] Radii piccolo a medio (0.4-0.8 mm) mantenere le forze basse. Il tasso di rimozione dei materiali è più importante che la finitura.
  • Rifinitura:[ Radii medio (0.8–1.2 mm) produttività dell'equilibrio e qualità della superficie.
  • Finishing: ⁇ /strong> Grandi radii (1.2-2.4 mm) consentono elevati tassi di alimentazione, raggiungendo bassi valori Ra. Tuttavia, per finiture molto fini (±0.2 μm Ra), piccoli raggi con mangimi estremamente bassi sono a volte preferiti perché producono un carico di chip più uniforme.

Macchina utensili Rigidità e stabilità dei pezzi

  • Macchine potenti e robuste: Può gestire in modo sicuro radii di naso più grandi con mangimi più elevati e profondità di taglio.
  • Macchine leggere o vecchie:[ I raggi più piccoli impediscono il chatter e il sovraccarico. Aumentare il feed modestamente ma evitare di forzare un ampio raggio.
  • Parti di ricambio o sporgenze lunghe:[ Utilizzare il raggio più piccolo che soddisfa i requisiti di finitura superficiale per ridurre al minimo le forze e la deviazione radiali.

Preparazione e rivestimento bordi

Gli inserti moderni combinano spesso un raggio specifico del naso con un T-land, un chamfer o un tubo. Un raggio del naso più grande con un T-land negativo è tipico per la tornitura dell'acciaio con alti tassi di alimentazione. Per la finitura dell'acciaio inossidabile, un inserto rastrello positivo con un raggio del naso piccolo e un tubo leggero funziona bene.

Forze di taglio e di radiante

Il raggio del naso influenza direttamente i tre componenti della forza di taglio: tangenziale (taglio), radiale (torre), e assiale (feed).

  • La forza dentaria[ (forza di taglio principale) aumenta leggermente con raggi più grandi a causa di un maggiore impegno dei bordi e di un'intensificazione del chip.
  • La forza radiale[] aumenta drasticamente con il raggio del naso. Ad esempio, passare da una 0,4 & nbsp; mm a un raggio di 1,2  mm allo stesso feed e profondità può raddoppiare o triplicare la forza radiale.
  • La forza assiale[[]] è meno colpita ma può cambiare se il raggio altera l'angolo di piombo efficace.

Per quantificare: In un test di tornitura su acciaio AISI 1045 con una profondità di taglio di 2 mm e mangimi di 0.2 mm/rev, un raggio di naso da 1.2 mm ha prodotto circa il 45% di forza radiale rispetto ad un raggio di 0.4 mm. La forza tangenziale è aumentata di circa il 15%.

Per operazioni limitate da potenza del mandrino o forza del supporto dell'utensile, la scelta di un raggio più piccolo può consentire maggiori velocità di rimozione dei materiali senza sovraccaricare il sistema.

Formazione e controllo del chip

Con un raggio più ampio, la sezione trasversale del chip diventa più ampia e più sottile, portando a chip più lunghi, più stretti che possono aggrovigliarsi intorno al pezzo o all'utensile. Questo è particolarmente problematico in materiali duttili come acciaio a basso tenore di carbonio o alluminio.

Molti inserti rivestiti moderni hanno dei chip-geometria positivi progettati per lavorare con specifici radii del naso. Utilizzando un frantumatore del chip abbinato al raggio e alla gamma di alimentazione è essenziale per un controllo affidabile del chip.

Nel fresatura, il raggio del naso influenza la variazione dello spessore del chip intorno all'arco del taglio. Un raggio più grande riduce lo spessore massimo del chip per lo stesso mangime per dente, che può abbassare le forze di taglio ma può anche portare a sfregamento invece di tagliare se lo spessore del chip diventa troppo sottile.

Radius di naso di strumento in varie operazioni di lavorazione

Girare

La rotazione è l'applicazione più comune in cui il raggio del naso è un parametro di selezione primaria. La tornitura esterna, la faccia e la noia si basano tutti sugli stessi rapporti di base. Per la noia interna, il raggio del naso deve essere più piccolo del raggio d'angolo interno minimo richiesto dalla stampa del pezzo. Inoltre, una barra noiosa più grande può ospitare un raggio di aggancio più grande, ma deve essere considerato lo sbalzo della barra: un grande raggio che genera alte forze radialidale alte su una barra lunga può causare un' forza radiale.

Fresatura

Per la fresatura e la fresatura delle spalle, il raggio del naso è equivalente al raggio d'angolo su un inserto quadrato o al raggio su un inserto rotondo. Per la rugosità, radii più grandi (6-12 mm per i mulini facciali) migliorare la finitura superficiale e aumentare la durata degli utensili. Per la finitura, radii medio (0.8–4 mm) sono comuni. L'equivalente di fresatura dell'equazione dell'equazione della ruvidità teorica è più complessa a causa delle finiture di taglio esità di taglio e interesit

Per i mulini a sfere, il raggio efficace non è costante – il diametro effettivo del taglio varia lungo il profilo della palla. Il raggio del naso definisce essenzialmente l'intera forma della palla. Un raggio di sfere più grande (ad esempio, 8 mm vs. 4 mm) lascia un'altezza più liscia per lo stesso passaggio in finitura multiasse, ma richiede anche maggiore rigidità della macchina.

Considerazioni pratiche e migliori pratiche

  • Iniziare dal requisito di finitura superficiale:[] Utilizzare l'equazione di rugosità teorica per stimare un raggio di inizio del naso e la combinazione di alimentazione, quindi regolare in base ai risultati pratici.
  • Non superare il raggio del naso quando si specifica la profondità di taglio:[ Per i passaggi di finitura, una profondità di taglio inferiore al raggio del naso produce spesso una finitura superficiale scarsa perché il taglio si verifica solo sulla porzione del naso curvato.
  • L'usura dello strumento del motorino:[] Un naso usurato aumenterà la rugosità della superficie. Se la finitura si deteriora prima del previsto, considerare un grado più resistente all'usura o un raggio più grande per diffondere l'usura.
  • Usa inserti tergicristallo quando la produttività è fondamentale:[] La geometria del tergicristallo utilizza un raggio secondario appositamente macinato che appiattisce i segni di alimentazione, consentendo elevati tassi di alimentazione con grandi raggi del naso.
  • Controllare il catalogo porta inserti:[ Ogni portautensili ha una forma e dimensione massima dell'inserto. CCMT, TCMT e inserti simili possono avere opzioni di raggio del naso limitate a seconda del sedile.
  • Considera il costo:[] Gli inserti più grandi con radii più grandi sono generalmente più costosi per ogni bordo, ma possono fornire una maggiore durata degli utensili e una maggiore produttività.

Conclusioni

Il raggio del naso degli utensili è un parametro ingannevole e semplice, con effetti di ampia portata sulla finitura superficiale, sulle forze di taglio, sulla durata degli utensili e sulla stabilità dei processi. Una selezione generica può portare a risultati subottimi; una scelta deliberata basata su materiali, funzionalità di funzionamento, funzionalità della macchina e obiettivi di finitura superficiale, produce miglioramenti misurabili.

Per ulteriori informazioni, consultare le raccomandazioni degli strumenti di taglio dei principali produttori: