CNC de cinco eixos para usinagem de blocos deslizantes de moldes complexos: consideração central para corte e tratamento térmico de aço resistente ao desgaste;
A usinagem CNC de cinco eixos é o caminho convencional para alcançar alta precisão e produção eficiente para o controle deslizante de precisão que envolve superfícies curvas complexas.(por exemplo, SKD11, H13 ou D2, etc.) extremamente duro após têmpera ou têmpera (geralmente HRC 50-60+), a fresagem direta de cinco eixos pode facilmente levar à quebra da borda da ferramenta, à diminuição acentuada da vida útil da ferramenta e até mesmo à deformação da matriz ou micro-rachaduras na superfície devido ao calor de usinagem. Para resolver este problema, o núcleo está no desenvolvimento de "pré-endurecimento de acabamento áspero + moagem/polimento de precisão + têmpera de alta frequência local" ou "corte de recozimento + tratamento térmico geral" rota de processo, e combinar ferramentas de carboneto cimentado especiais. Neste artigo, os pontos-chave da operação prática de engenharia para usinagem CNC de cinco eixos de bloco deslizante de matriz complexa são desmontados em detalhes a partir dos ângulos de parâmetros de corte, estado do material, seleção de ferramentas e coordenação de tratamento térmico, de modo a ajudar o pessoal de compras e P & D a evitar os riscos comuns de falha de ferramentas e superação de tamanho.
Seleção de material e julgamento do estado do processo antes da usinagem do bloco deslizante do molde
O material do bloco deslizante da matriz determina diretamente a dificuldade da usinagem CNC. Existem muitos tipos de aços resistentes ao desgaste, como SKD11 (aço de alto carbono e alto cromo), D2 (análogo do padrão americano H13), H13 (aço de matriz de trabalho a quente) e Cr12 MoV doméstico. O desempenho de corte desses materiais é muito diferente no estado de fornecimento (geralmente recozido, dureza HB 200-300) e no estado de tratamento térmico (HRC 50-62).
Vantagens do corte annealed:No estado recozido, o coeficiente de corte do aço resistente ao desgaste é relativamente bom, o uso de fresas de extremidade de carboneto cimentado revestidas com PVD pode realizar usinagem de ligação de cinco eixos, pode usinar cavidade de molde complicada, ranhura de guia e ângulo R do bloco deslizante. Neste momento, a força de corte é moderada, a carga da máquina é uniforme, o que é benéfico para garantir a precisão de posicionamento de cinco eixos.
Limitações do processamento Quenched:Se for feita uma tentativa de moer o controle deslizante em 5 eixos acima de HRC 50, apenas uma pequena margem (por exemplo, 0,05 - 0,1 mm) de moagem de espelho ou rebarbação local é viável. O desbaste de grande margem é quase impossível no estado de têmpera, pois a taxa de desgaste da ferramenta aumenta exponencialmente e a forma do chip muda, o que tende a aderir à ferramenta e afeta seriamente o acabamento da superfície do controle deslizante. Portanto, o engenheiro deve determinar o estado final de dureza exigido pelo desenho e, assim, extrapolar o cronograma de usinagem CNC.
Estratégia de usinagem de ligação de cinco eixos e configuração de parâmetros de corte
Para blocos deslizantes complexos com superfícies de forma livre, as máquinas-ferramentas de cinco eixos (por exemplo, centros de usinagem com eixos A/C ou B/C) podem fornecer um melhor ângulo de aproximação da ferramenta e evitar interferências. No entanto, a alta dureza e a baixa condutividade térmica do aço resistente ao desgaste tornam o gerenciamento da temperatura de corte crítico.
Na fresagem de acabamento de cinco eixos de aço resistente ao desgaste recozido, as seguintes estratégias de parâmetros são sugeridas:
- Escolha do tipo de ferramenta:Facas de esfera de carboneto cimentado monolíticas com nano-revestimento, como TiAlN ou AlCrN, são preferidas. Para pequenas áreas de filete de R0.5-R3, o diâmetro da ferramenta deve corresponder ao raio da superfície curva para reduzir o "rebaixo".
- Alimentação e velocidade de rotação:Para o estado recozido SKD11, a velocidade de corte vc é geralmente definida em 120-180 m/min e a taxa de alimentação por dente fz está entre 0,1 - 0,2 mm/z. Se a lubrificação mínima (MQL) for usada, a temperatura de corte pode ser significativamente reduzida e a vida útil da ferramenta prolongada.
- Recebimento e retirada da faca:Durante a interpolação de cinco eixos, o caminho de acesso deve ser otimizado para evitar marcas de acesso em pontos altos ou baixos da superfície deslizante. Recomenda-se usar a compensação G41/G42 ou compensação dinâmica e adicionar segmentos de programa onde a curvatura muda repentinamente para garantir a continuidade da superfície.
Tabela 1: Parâmetros recomendados de fresagem de cinco eixos de aço resistente ao desgaste recozido (para referência)
| Área de trabalho | Tipo do Cutter | Velocidade de corte (m/min) | Quantidade de alimentação (mm/min) | Refrigeração moda |
|---|---|---|---|---|
| Superfície plana/grande rugosidade da superfície | 4-Edge End Mill (em inglês) | 150-200 | 3000-5000 | Fluido de corte de água de alta pressão |
| Moagem de precisão complexa de cinco eixos | Faca de bola D6-R3 | 100-140 | 1500-2500 | MQL Micro-Lubrificação |
| Canal profundo/canal guia | Cortador de fresagem D4 | 120-160 | 800-1200 | Lavagem de óleo de alta pressão |
Nota: Os parâmetros específicos devem ser ajustados de acordo com a rigidez da máquina-ferramenta, a marca da ferramenta e o lote de material real. A corrente de carga do fuso e a superfície de desgaste da ferramenta devem ser monitoradas de perto durante o corte de teste da primeira peça.
Controle de deformação de tratamento térmico e coordenação de moagem subsequente
Muitos controles deslizantes requerem têmpera e têmpera integrais após a conclusão da usinagem CNC para obter uma dureza final de desgaste (por exemplo, HRC 55-60).DeformaçãoA forma do bloco deslizante após a usinagem CNC de cinco eixos é complicada, a distribuição de tensão residual não é uniforme e é fácil de deformar durante a têmpera, o que leva a uma superfície de acoplamento (como o ajuste do bloco deslizante com placa guia e núcleo do molde) fora da tolerância.
Esquema de evasão:
- Permissão de moagem reservada:Durante a programação CNC, uma permissão de moagem de 0,1 - 0,3 mm deve ser reservada para superfícies de acoplamento (como trilhos deslizantes e superfícies de posicionamento). 0,05 mm pode ser reservada para as principais partes resistentes ao desgaste e uma permissão maior pode ser reservada para outras superfícies não acopladas.
- De-stress recozimento:Para blocos deslizantes com formas complexas, recomenda-se um recozimento de alívio de tensão de baixa temperatura (600-650℃) após o acabamento CNC e antes do tratamento térmico final para aliviar as tensões residuais geradas pelo corte.
- Preenchimento simétrico e aquecimento:Durante o tratamento térmico, o aquecimento em várias seções é adotado para garantir a temperatura uniforme dentro do controle deslizante. Durante o resfriamento, o resfriamento a óleo ou o resfriamento a ar (dependendo do material) podem ser adotados para evitar o estresse excessivo de choque a frio.
- Finalização subsequente:Após o tratamento térmico, a superfície de acoplamento é corrigida por uma máquina de moagem de superfície de precisão ou corte de linha. Se a deformação estiver dentro da faixa de tolerância (± 0,05 mm), ela pode ser resolvida diretamente por moagem; se a deformação for muito grande, ela precisa ser fresada novamente pelo CNC, mas o desgaste da ferramenta é muito grande e o custo é alto.Especificação rigorosa de tratamento térmico e projeto de retenção CNC são o núcleo do controle de qualidade。
Gestão da vida útil da ferramenta e garantia da qualidade da superfície
Na usinagem de aço resistente ao desgaste, a quebra da lâmina da ferramenta e a descamação do revestimento são modos de falha de alta frequência. Além da seleção de ferramentas de alta qualidade, a rigidez da máquina-ferramenta e o controle de vibração são igualmente críticos. Durante a interpolação de alta velocidade, se ocorrer o salto da haste da ferramenta ou a deriva térmica do eixo principal, pequenas marcas de vibração serão deixadas na superfície do bloco deslizante, o que afetará a eficiência do polimento subsequente.
Principais pontos de controle de qualidade:
- Detecção de ferramentas:Após a usinagem de 10-20 blocos deslizantes, inspecione a borda da ferramenta com um microscópio óptico e, se o entalhe for superior a 0,1 mm, ele deve ser re-moído ou substituído.
- Superfície rugosidade:Após a fresagem de precisão de cinco eixos, o valor Ra da superfície deslizante geralmente pode chegar a 0,8 - 1,6 μm.
