Introdução

O raio do nariz da ferramenta é um dos parâmetros mais influentes na usinagem, mas sua seleção é frequentemente tratada como um pensamento posterior. O raio na ponta de um inserto de corte regula diretamente o acabamento teórico da superfície, forças de corte, vida da ferramenta e estabilidade do processo. Um entendimento completo desta característica geométrica é essencial para otimizar qualquer operação de torneamento, fresamento ou perfuração. Este guia fornece um exame detalhado do raio do nariz da ferramenta, seu efeito na qualidade da superfície, e as decisões práticas necessárias para corresponder o raio à aplicação.

O que é o Raio do Nariz da Ferramenta?

O raio do nariz da ferramenta é o canto arredondado na intersecção da maior margem de corte da ferramenta e da menor (fim) borda de corte. É normalmente indicado em milímetros ou polegadas. Os raios de inserção padrão do nariz variam normalmente de 0, 2 & nbsp;mm (0, 08 pol) para acabamento fino até 2, 4 & nbsp;mm (0, 094 pol) ou mais para desbaste pesado. O raio é frequentemente gravado na embalagem da inserção, como 0, 8 & nbsp;mm ou R0, 8. 8.

Numa inserção típica de giro, o raio do nariz é um arco circular que liga o ângulo de corte lateral ao ângulo de corte final. A geometria exacta pode variar pela forma de inserção (por exemplo, CNMG, VNMG, TNMG) e pelo ângulo de folga da inserção. O raio do nariz é distinto da ponta hone ou chamfer – o raio do nariz define a macroforma da ponta de corte, enquanto uma borda afiada é uma microgeometria aplicada às bordas de corte.

A geometria do Raio de Nariz da Ferramenta e sua relação com a alimentação e profundidade do corte

O raio do nariz interage com a velocidade de alimentação e profundidade do corte para determinar as características geométricas da superfície usinada. Para uma dada taxa de alimentação, um raio maior do nariz cria um caminho mais largo e liso na peça de trabalho, reduzindo a altura dos picos e vales deixados por cada rotação de corte.

Numa operação de viragem, o raio do nariz também define o ângulo de chumbo eficaz quando a profundidade do corte é menor do que o raio. Para pequenas profundidades de corte, a borda de corte se acopla apenas ao longo da porção curva do nariz, criando um ângulo de chumbo variável que influencia a espessura do chip e forças de corte. Quando a profundidade do corte excede o raio do nariz, a borda de corte reta torna-se dominante.

Como o Raio de Nariz da Ferramenta afeta o acabamento de superfície

Rugosidade teórica da superfície

A relação fundamental entre o raio nasal, a taxa de alimentação e a rugosidade teórica da superfície é dada por:

Roughness teórica (Ra) (f2) / (32 × R)

onde f é a alimentação por revolução e R[ é o raio do nariz. Esta equação assume condições ideais sem bordas construídas, sem desgaste de ferramentas e cinemática perfeita. Mostra que a duplicação do raio do nariz reduz a rugosidade teórica por um fator de quatro na mesma taxa de alimentação. Por outro lado, metade da alimentação reduz ainda mais dramaticamente a rugosidade porque o termo alimentação é quadrado.

Por exemplo, em uma ração de 0,1 mm/rev com um raio nasal de 0,4 mm, o Ra teórico é de aproximadamente 0,78 μm. Usando um raio nasal de 1,2 mm na mesma ração, produz um Ra de cerca de 0,26 μm.

Desvios do Mundo Real

O acabamento de superfície real muitas vezes difere do valor teórico devido a vários fatores:

  • Fixação de borda (BUE): As baixas velocidades de corte e os materiais adesivos da peça de trabalho fazem com que o material se soldar ao nariz, rasgando a superfície e aumentando a rugosidade.
  • Uso da ferramenta:Uso do flank e desgaste do nariz alterar o raio eficaz e criar padrões de superfície irregulares.
  • Rigidez da ferramenta da máquina:] Conversa e vibração de baixa rigidez amplificam irregularidades na superfície.
  • Propriedades materiais: A dureza, a ductilidade e o conteúdo abrasivo afetam o modo como o material flui em torno do raio.
  • Marcas e waviness de alimentação: A equação teórica prediz apenas a rugosidade relacionada com alimentação; a waviness de baixa frequência de erros de fuso ou slide não é capturada.

Por estas razões, a seleção de um raio nasal apenas a partir da equação teórica muitas vezes leva a resultados decepcionantes, sendo essenciais ajustes práticos baseados na experiência e no monitoramento do processo.

Vantagens e Desvantagens de Diferentes Raio Nariz

Raio de Nariz Maior (≥ 0,8 mm)

Benefícios:]

  • Produz um acabamento superficial mais fino a uma dada taxa de alimentação.
  • Distribui forças de corte por um comprimento de engajamento mais longo, reduzindo a concentração de tensão na ponta de corte.
  • Aumenta a resistência da ferramenta – o raio maior proporciona uma seção transversal mais espessa na ponta, reduzindo o risco de lascas.
  • Proporciona melhor dissipação de calor da zona de corte.
  • Reduz a tendência para o desgaste de entalhe na linha de profundidade-de-corte.

Desenvolvimentos:

  • Aumenta significativamente as forças radiais (de impulso), que podem causar deflexão de parte ou empurrar a ferramenta, especialmente em peças de trabalho finas ou com sobrepeso longo.
  • Leva a um consumo de energia mais elevado e a requisitos de torque.
  • Gera chips mais amplos que podem envolver a ferramenta ou peça de trabalho, complicando a evacuação de chip.
  • Menos adequado para pequenas profundidades de corte onde apenas a porção do nariz está engajada – o grande raio pode produzir uma condição de ângulo de chumbo zero, aumentando as forças de corte e causando vibração.
  • Não é possível fazer pequenos cantos internos ou detalhes finos; limitados a aplicações com uma folga adequada.

Raio de Nariz mais pequeno (≤ 0,4 mm)

Benefícios:]

  • Baixas forças de corte em todas as direções, ideais para peças de paredes finas, finas ou difíceis de apertar.
  • Pode maquinar pequenas características, cantos apertados e perfis detalhados.
  • Efetivo para operações de desbaste onde o acabamento de superfície não é crítico e a taxa de remoção de material é priorizada.
  • Menos propenso a forças radiais que causam vibração; melhor para configurações instáveis.

Desenvolvimentos:

  • Requer taxas de alimentação muito baixas para alcançar um bom acabamento superficial, reduzindo a produtividade.
  • Ponta fraca – o pequeno raio é mais suscetível a lascas e choque térmico, especialmente em cortes interrompidos.
  • Alta concentração de tensão na ponta de corte, levando ao desgaste mais rápido do flanco.
  • Tendência para deixar marcas de alimentação distintas que podem exigir uma operação de acabamento secundário.

Selecionar o Raio de Nariz Direito

A escolha do raio nasal adequado envolve o equilíbrio de vários fatores. Nenhum raio único funciona para todas as operações; cada aplicação deve ser avaliada individualmente.

Material de trabalho

  • Asteriscos e ferros fundidos: Os raios médios de 0,4–0,8 mm são comuns. Materiais mais duros (acima de 40 HRC) beneficiam de raios maiores (0,8–1,6 mm) para reduzir o chipping de borda.
  • ]Alumínio e ligas não-ferrosas: Bordas mais afiadas (0.2–0.4 mm) podem alcançar excelentes acabamentos porque a borda construída é menos problemática em altas velocidades.Alumínio ductil exige ancinho positivo e pequenos raios para evitar a manchação.
  • Os aços inoxidáveis e as ligas de alta temperatura: Os raios maiores (0,8–1,2 mm) ajudam a espalhar a carga de calor e a reduzir o entalhe na linha de corte.

Tipo de operação

  • Roughing: Raios pequenos a médios (0,4–0,8 mm) mantêm as forças baixas. A taxa de remoção de material é mais importante do que o acabamento.
  • Semi-finishing:Raios médios (0,8–1,2 mm) de equilíbrio produtividade e qualidade da superfície.
  • Terminando:Grandes raios (1,2-2,4 mm) permitem altas taxas de alimentação, ao mesmo tempo que alcançam baixos valores de Ra. No entanto, para acabamentos muito finos (<0,2 μm Ra), pequenos raios com alimentação extremamente baixa são às vezes preferidos porque produzem uma carga de chips mais uniforme.

Rigidez da ferramenta de máquina e estabilidade da peça de trabalho

  • Máquinas poderosas e rigidas: Pode manusear raios de nariz maiores com maior intensidade e profundidade de corte.
  • Máquinas de serviço leve ou máquinas mais antigas: Os raios menores evitam conversas e sobrecargas. Aumente o alimento modestamente, mas evite forçar um grande raio.
  • Peças finas ou penduras longas: Use o menor raio que atenda aos requisitos de acabamento de superfície para minimizar forças radiais e deflexões.

Preparação e revestimentos de borda

Inserções modernas combinam frequentemente um raio específico do nariz com uma T-land, chamfer ou hone. Um raio maior do nariz com uma T-land negativo é típico para transformar aço com altas taxas de alimentação. Para terminar aço inoxidável, um ancinho positivo com um raio pequeno do nariz e uma luz hone funciona bem. Consulte sempre a recomendação do fabricante da inserção para a geometria específica.

Ferramenta de raios de nariz e forças de corte

O raio nasal influencia diretamente os três componentes da força de corte: tangencial (corte), radial (desaceleração) e axial (alimentação). Destes, o componente radial é mais afetado.

  • A força tangencial (força de corte principal) aumenta ligeiramente com raios maiores devido ao maior engajamento da borda e espessamento do chip. O aumento é modesto em comparação com a força radial.
  • [[FLT: 0]] A força radial [[FLT: 1]] aumenta drasticamente com o raio do nariz. Por exemplo, a mudança de um raio de 0, 4& nbsp;mm para um raio de 1, 2 & nbsp;mm na mesma alimentação e profundidade pode duplicar ou triplicar a força radial. Isto é fundamental para evitar a deflexão e a vibração.
  • A força axial é menos afetada, mas pode mudar se o raio alterar o ângulo de derivação efetivo.

Para quantificar: Em um teste de viragem em aço AISI 1045 com uma profundidade de corte de 2 mm e ração de 0,2 mm/rev, um raio nasal de 1,2 mm produziu aproximadamente 45% mais força radial do que um raio de 0,4 mm. A força tangencial aumentou em cerca de 15%.

Para operações limitadas pela potência do fuso ou força do suporte da ferramenta, escolher um raio menor pode permitir taxas de remoção de material mais elevadas sem sobrecarregar o sistema.

Formação e controle de chips

O raio do nariz também afeta a forma do chip. Com um raio maior, a seção transversal do chip torna-se mais ampla e mais fina, levando a mais longas, chips mais resistentes que podem emaranhar em torno da peça ou ferramenta. Isto é especialmente problemático em materiais dúcteis como aço de baixo carbono ou alumínio. Os raios menores produzem chips mais estreitos e mais grossos que geralmente quebram mais facilmente.

Os disjuntores de chip na inserção compensam frequentemente este efeito. Muitas inserções revestidas modernas têm os ex-chips de geometria positiva projetados para trabalhar com raios específicos do nariz. Usando um disjuntor de chips correspondente ao raio e faixa de alimentação é essencial para o controle confiável do chip.

Na moagem, o raio do nariz influencia a variação da espessura do chip em torno do arco do corte. Um raio maior reduz a espessura máxima do chip para a mesma alimentação por dente, que pode diminuir as forças de corte, mas também pode levar a esfregar em vez de cortar se a espessura do chip se torna muito fina.

Raio de Nariz de Ferramenta em várias operações de usinagem

Virando

A rotação é a aplicação mais comum onde o raio do nariz é um parâmetro de selecção primário. A rotação externa, o rosto e o enfadoamento dependem das mesmas relações básicas. Para o enfado interno, o raio do nariz deve ser menor do que o raio mínimo de canto interno exigido pela impressão da peça. Além disso, uma barra maior pode acomodar um raio de inserção maior, mas a inclinação da barra deve ser considerada – um raio de grande geração de forças radiais elevadas numa barra longa pode causar uma conversação grave.

Fresagem

Na fresagem frontal e na fresagem de ombro, o raio do nariz é equivalente ao raio de canto em um inserto de ombro quadrado ou o raio em um inserto redondo. Para os raios maiores (6-12 mm para moinhos de rosto) melhorar o acabamento da superfície e aumentar a vida útil da ferramenta. Para o acabamento, os raios médios (0,8-4 mm) são comuns. O equivalente de fresamento da equação teórica de rugosidade é mais complexo devido às condições intermitentes de corte e entrada/saída, mas o princípio de que os raios maiores produzem acabamentos mais finos se mantém.

Para moinhos de ponta de nariz de bola, o raio efetivo não é constante – o diâmetro de corte real varia ao longo do perfil da bola. O raio de nariz define essencialmente a forma inteira da bola. Um raio de esfera maior (por exemplo, 8 & nbsp;mm vs. 4 & nbsp;mm) deixa uma altura de vieira mais suave para o mesmo passo em acabamento multi- eixo, mas também exige maior rigidez da máquina.

Considerações Práticas e Boas Práticas

  • Iniciar a partir do requisito de acabamento de superfície: Usar a equação teórica de rugosidade para estimar um raio de nariz inicial e combinação de alimentação, em seguida, ajustar com base em resultados práticos.
  • Não exceda o raio do nariz ao especificar a profundidade do corte: Para os passes de acabamento, uma profundidade de corte inferior ao raio do nariz produz frequentemente acabamento superficial pobre, porque o corte ocorre apenas na porção do nariz curvado. Ou aumentar a profundidade do corte para engajar a borda reta, ou selecionar um raio menor.
  • Uso de ferramenta monitor:] Um nariz desgastado aumentará a rugosidade da superfície. Se o acabamento deteriora-se mais cedo do que o esperado, considere uma maior resistência ao desgaste ou um raio maior para espalhar o desgaste.
  • Use inserções de limpador quando a produtividade é primordial: A geometria do limpador utiliza um raio secundário especialmente moído que achata as marcas de alimentação, permitindo altas taxas de alimentação com raios grandes do nariz. Para acabamentos críticos, combinar um limpador com um raio primário médio.
  • Verifique o catálogo do suporte da inserção: Cada suporte da ferramenta tem uma forma e tamanho de inserção máxima. CCMT, TCMT e inserções semelhantes podem ter opções de raio de nariz limitadas dependendo do banco.
  • Considere o custo: Inserções maiores com raios de nariz maiores são geralmente mais caros por borda, mas pode oferecer maior vida útil da ferramenta e maior produtividade.

Conclusão

O raio do nariz da ferramenta é um parâmetro despropositadamente simples, com efeitos abrangentes no acabamento superficial, forças de corte, vida da ferramenta e estabilidade do processo. Uma seleção genérica pode levar a resultados subótimos; uma escolha deliberada baseada em material, operação, capacidades da máquina e metas de acabamento superficial produz melhorias mensuráveis. Ao aplicar as relações teóricas como ponto de partida e ajustar-se para condições do mundo real, como borda construída, vibração e desgaste de ferramentas, os fabricantes podem alcançar acabamentos de superfície consistentes e de alta qualidade, mantendo as taxas de alimentação produtivas. Experimentação regular com diferentes radiais, combinada com o controle adequado de chips e seleção de suporte de ferramentas, irá garantir que todo o potencial das ferramentas de corte modernas seja realizado.

Para mais informações, consulte as recomendações da ferramenta de corte dos principais fabricantes: