El tornejat utilitza un torn per treure material de l'exterior d'una peça de treball giratòria, mentre que l'avorriment elimina el material de l'interior d'una peça de treball giratòria.#base
El tornejat és el procés d'eliminació de material del diàmetre exterior d'una peça giratòria mitjançant un torn.Els talladors d'un sol punt tallen el metall de la peça de treball en (idealment) estelles curtes i afilades que són fàcils d'eliminar.
Un torn CNC amb control de velocitat de tall constant permet a l'operador seleccionar la velocitat de tall i, a continuació, la màquina ajusta automàticament les RPM a mesura que l'eina de tall passa diferents diàmetres al llarg del contorn exterior de la peça de treball.Els torns moderns també estan disponibles en configuracions de torreta simple i torreta doble: les torretes simples tenen un eix horitzontal i vertical, i les torretes dobles tenen un parell d'eixos horitzontals i verticals per torreta.
Les primeres eines de tornejat eren peces sòlides rectangulars fetes d'acer d'alta velocitat amb rasclet i cantonades lliures en un extrem.Quan una eina s'avorreix, el serraller l'esmola amb una esmoladora per a un ús repetit.Les eines HSS encara són habituals en torns més antics, però les eines de carbur s'han tornat més populars, especialment en forma d'un sol punt soldat.El carbur té una millor resistència al desgast i duresa, cosa que augmenta la productivitat i la vida útil de l'eina, però és més car i requereix experiència per tornar a rectificar.
El tornejat és una combinació de moviment lineal (eina) i rotatiu (peça).Per tant, la velocitat de tall es defineix com una distància de gir (escrita com sfm - peu de superfície per minut - o smm - metre quadrat per minut - el moviment d'un punt a la superfície de la peça en un minut).L'avançament (expressat en polzades o mil·límetres per revolució) és la distància lineal que recorre l'eina al llarg o a través de la superfície de la peça.L'avanç també s'expressa de vegades com la distància lineal (in/min o mm/min) que recorre una eina en un minut.
Els requisits de velocitat d'alimentació varien segons la finalitat de l'operació.Per exemple, en el desbast, els avanços elevats solen ser millors per maximitzar les taxes d'eliminació de metalls, però es requereix una gran rigidesa de les peces i potència de la màquina.Al mateix temps, el tornejat d'acabat pot reduir la velocitat d'alimentació per aconseguir la rugositat superficial especificada al dibuix de la peça.
L'eficàcia d'una eina de tall depèn en gran mesura de l'angle de l'eina respecte a la peça.Els termes definits en aquesta secció s'apliquen a les insercions de tall i separació i també s'apliquen a les eines de punt únic soldades.
L'angle de rasclet superior (també conegut com a angle de rasclet posterior) és l'angle format entre l'angle d'inserció i una línia perpendicular a la peça quan es veu des del costat, davant i darrere de l'eina.L'angle de rasclet superior és positiu quan l'angle de rasclet superior està inclinat cap avall des del punt de tall cap a la tija;neutral quan la línia de la part superior de la inserció és paral·lela a la part superior de la tija;i neutre quan s'inclina cap amunt des del punt de tall.és més alt que el suport de l'eina, l'angle de rasclet superior és negatiu..Les fulles i nanses també es divideixen en angles positius i negatius.Les insercions inclinades positivament tenen els costats xamfranats i s'ajusten als suports amb angles de rastell positius i laterals.Les insercions negatives són quadrades en relació a la part superior de la fulla i s'ajusten a les nanses amb angles de rasclet superior i lateral negatius.L'angle de rasclet superior és únic perquè depèn de la geometria de la inserció: els trencadors d'encenalls formats o rectificats positivament poden canviar l'angle de rasclet superior efectiu de negatiu a positiu.Els angles superiors també solen ser més grans per als materials de peces més suaus i dúctils que requereixen grans angles de tall positius, mentre que els materials més durs i rígids es tallen millor amb geometria neutra o negativa.
L'angle de rasclet lateral format entre la cara extrema de la fulla i una línia perpendicular a la peça de treball, vist des de la cara extrema.Aquests angles són positius quan s'allunyen de la vora de tall, neutres quan són perpendiculars a la vora de tall i negatius quan tenen un angle cap amunt.El gruix possible de l'eina depèn de l'angle de rasclet lateral, els angles més petits permeten l'ús d'eines més gruixudes que augmenten la resistència però requereixen forces de tall més altes.Els angles més grans produeixen estelles més primes i els requisits de força de tall més baixos, però més enllà de l'angle màxim recomanat, la vora de tall es debilita i es redueix la transferència de calor.
El bisell de tall final es forma entre la vora de tall de la fulla a l'extrem de l'eina i una línia perpendicular a la part posterior del mànec.Aquest angle defineix l'espai entre l'eina de tall i la superfície acabada de la peça.
El relleu final es troba per sota de la vora de tall final i es forma entre la cara extrema de la inserció i una línia perpendicular a la base de la tija.El voladís de la punta permet fer que l'angle de relleu (format per l'extrem de la tija i la línia perpendicular a l'arrel de la tija) sigui més gran que l'angle de relleu.
L'angle de separació lateral descriu l'angle sota la vora de tall lateral.Està format pels costats de la fulla i una línia perpendicular a la base del mànec.Igual que amb el cap final, el voladís permet que el relleu lateral (format pel costat del mànec i la línia perpendicular a la base del mànec) sigui més gran que el relleu.
L'angle de tall (també conegut com a angle de tall lateral o angle d'avant) es forma entre la vora de tall lateral de la inserció i el costat del suport.Aquest angle guia l'eina cap a la peça de treball i, a mesura que augmenta, es produeix un xip més ample i prim.La geometria i l'estat del material de la peça de treball són factors principals a l'hora de seleccionar l'angle d'entrada de l'eina de tall.Per exemple, les eines amb un angle d'hèlix accentuat poden oferir un rendiment important quan es tallen superfícies sinteritzades, discontínues o endurides sense afectar greument la vora de l'eina de tall.Els operadors han d'equilibrar aquest benefici amb una major deflexió i vibració de les peces, ja que els grans angles d'elevació creen grans forces radials.Les eines de tornejat amb pas zero proporcionen una amplada d'encenall igual a la profunditat de tall en les operacions de tornejat, mentre que les eines de tall amb un angle d'enganxament permeten que la profunditat de tall efectiva i l'amplada d'encenall corresponent superi la profunditat real de tall de la peça de treball.La majoria de les operacions de gir es poden realitzar de manera efectiva amb un rang d'angle d'aproximació de 10 a 30 graus (el sistema mètric inverteix l'angle de 90 graus al contrari, fent que l'angle d'aproximació ideal sigui de 80 a 60 graus).
Tant la punta com els costats han de tenir suficient relleu i relleu per permetre que l'eina entri al tall.Si no hi ha espai, no es formaran xips, però si no hi ha prou espai, l'eina fregarà i generarà calor.Les eines de tornejat d'un sol punt també requereixen relleu facial i lateral per entrar al tall.
En girar, la peça està sotmesa a forces de tall tangencials, radials i axials.La major influència en el consum d'energia l'exerceixen les forces tangencials;les forces axials (alimentació) pressionen la peça en direcció longitudinal;i les forces radials (profunditat de tall) tendeixen a separar la peça i el portaeines."Força de tall" és la suma d'aquestes tres forces.Per a un angle d'elevació zero, estan en una proporció de 4:2:1 (tangencial:axial:radial).A mesura que augmenta l'angle d'entrada, la força axial disminueix i la força de tall radial augmenta.
El tipus de canya, el radi de la cantonada i la forma de la inserció també tenen un gran impacte en la longitud màxima potencial de la vora de tall d'una inserció de tornejat.Algunes combinacions de radi d'inserció i suport poden requerir una compensació dimensional per tal d'aprofitar al màxim el tall.
La qualitat de la superfície en les operacions de tornejat depèn de la rigidesa de l'eina, la màquina i la peça.Un cop establerta la rigidesa, es pot utilitzar la relació entre l'alimentació de la màquina (in/rev o mm/rev) i la inserció o el perfil de la punta de l'eina per determinar la qualitat superficial de la peça.El perfil del morro s'expressa en termes de radi: fins a cert punt, un radi més gran significa un millor acabat superficial, però un radi massa gran pot provocar vibracions.Per a les operacions de mecanitzat que requereixen un radi inferior al òptim, pot ser que s'hagi de reduir la velocitat d'alimentació per aconseguir el resultat desitjat.
Un cop assolit el nivell de potència requerit, la productivitat augmenta amb la profunditat de tall, l'alimentació i la velocitat.
La profunditat de tall és la més fàcil d'augmentar, però les millores només són possibles amb material i forces suficients.La duplicació de la profunditat de tall augmenta la productivitat sense augmentar la temperatura de tall, la resistència a la tracció o la força de tall per polzada cúbica o centímetre (també coneguda com a força de tall específica).Això duplica la potència requerida, però la vida útil de l'eina no es redueix si l'eina compleix els requisits de força de tall tangencial.
Canviar la velocitat d'alimentació també és relativament fàcil.Doblar la velocitat d'alimentació duplica el gruix de l'encenall i augmenta (però no duplica) les forces de tall tangencials, la temperatura de tall i la potència requerida.Aquest canvi redueix la vida útil de l'eina, però no a la meitat.La força de tall específica (força de tall relacionada amb la quantitat de material eliminat) també disminueix amb l'augment de la velocitat d'alimentació.A mesura que augmenta la velocitat d'alimentació, la força addicional que actua sobre la vora de tall pot provocar que es formin forats a la superfície superior del rastell de la inserció a causa de l'augment de la calor i la fricció generats durant el tall.Els operadors han de controlar acuradament aquesta variable per evitar una fallada catastròfica on les fitxes es tornen més fortes que la fulla.
No és prudent augmentar la velocitat de tall en comparació amb canviar la profunditat de tall i la velocitat d'alimentació.L'augment de la velocitat va provocar un augment significatiu de la temperatura de tall i una disminució de les forces de tall específiques i de tall.Doblar la velocitat de tall requereix potència addicional i redueix la vida útil de l'eina a més de la meitat.La càrrega real al rasclet superior es pot reduir, però les temperatures de tall més altes encara causen cràters.
El desgast de les plaquetes és un indicador comú de l'èxit o el fracàs de qualsevol operació de tornejat.Altres indicadors habituals inclouen estelles inacceptables i problemes amb la peça o màquina.Com a regla general, l'operador hauria d'indexar la inserció amb un desgast del flanc de 0,030 polzades (0,77 mm).Per a les operacions d'acabat, l'operador ha d'indexar a distàncies de 0,38 mm (0,015 polzades) o menys.
Els suports d'inserció indexables subjectats mecànicament compleixen els nou estàndards de sistemes de reconeixement ISO i ANSI.
La primera lletra del sistema indica el mètode per adjuntar el llenç.Predominen quatre tipus comuns, però cada tipus conté diverses variacions.
Les insercions de tipus C utilitzen una pinça superior per a insercions que no tenen un forat central.El sistema es basa completament en la fricció i és més adequat per al seu ús amb insercions positives en aplicacions de tornejat i avorriment de treball mitjà a lleuger.
Les insercions M subjecten el coixinet protector de la cavitat de la inserció amb un bloqueig de lleva que pressiona la inserció contra la paret de la cavitat.La pinça superior subjecta la part posterior de la inserció i evita que s'aixequi quan s'aplica la càrrega de tall a la punta de la inserció.Les insercions M són especialment adequades per a insercions negatives del forat central en tornejats de treball mitjà i pesat.
Les insercions de tipus S utilitzen cargols Torx o Allen, però requereixen avellanar o avellanar.Els cargols poden agafar-se a altes temperatures, de manera que aquest sistema és el més adequat per a operacions de tornejat i avorrit lleugers a moderats.
Les insercions P compleixen la norma ISO per a ganivets de tornejat.La inserció es pressiona contra la paret de la butxaca mitjançant una palanca giratòria, que s'inclina quan es col·loca el cargol d'ajust.Aquestes insercions són més adequades per a insercions de rasclet negatiu i forats en aplicacions de tornejat mitjà a pesat, però no interfereixen amb l'elevació de la inserció durant el tall.
La segona part utilitza lletres per indicar la forma de la fulla.La tercera part utilitza lletres per indicar combinacions de tiges rectes o desplaçades i angles d'hèlix.
La quarta lletra indica l'angle frontal del mànec o l'angle posterior de la fulla.Per a un angle de rasclet, P és un angle de rasclet positiu quan la suma de l'angle de separació final i l'angle de falca és inferior a 90 graus;N és un angle negatiu quan la suma d'aquests angles és superior a 90 graus;O és l'angle neutre, la suma del qual és exactament 90 graus.L'angle de separació exacte s'indica amb una de diverses lletres.
La cinquena és la lletra que indica la mà amb l'eina.R indica que és una eina dreta que talla de dreta a esquerra, mentre que L correspon a una eina esquerrana que talla d'esquerra a dreta.N eines són neutres i poden tallar en qualsevol direcció.
Les parts 6 i 7 descriuen les diferències entre els sistemes de mesura imperial i mètric.En el sistema imperial, aquestes seccions corresponen a números de dues xifres que denoten la secció del claudàtor.Per a les tiges quadrades, el nombre és la suma d'una setzena part de l'amplada i l'alçada (5/8 de polzada és la transició de "0x" a "xx"), mentre que per a les tiges rectangulars, el primer nombre s'utilitza per representar vuit de l'amplada.quart, el segon dígit representa una quarta part de l'alçada.Hi ha algunes excepcions a aquest sistema, com ara el mànec d'1¼" x 1½", que utilitza la designació 91. El sistema mètric utilitza dos números per a l'alçada i l'amplada.(quin ordre.) Així, una fulla rectangular de 15 mm d'alçada i 5 mm d'ample tindria el número 1505.
Les seccions VIII i IX també difereixen entre unitats imperials i mètriques.En el sistema imperial, la secció 8 s'ocupa de les dimensions de la plaquita, i la secció 9 s'ocupa de la longitud de la cara i de l'eina.La mida de la fulla està determinada per la mida del cercle inscrit, en increments d'una vuitena part de polzada.Les longituds de l'extrem i de l'eina s'indiquen amb lletres: AG per a mides d'eina posterior i final acceptables i MU (sense O ni Q) per a mides acceptables d'eina frontal i final.En el sistema mètric, la part 8 es refereix a la longitud de l'eina i la part 9 es refereix a la mida de la fulla.La longitud de l'eina s'indica amb lletres, mentre que per a les mides d'inserció rectangular i paral·lelogram, els números s'utilitzen per indicar la longitud de la vora de tall més llarga en mil·límetres, ignorant els decimals i els dígits precedits de zeros.Altres formes utilitzen longituds laterals en mil·límetres (el diàmetre d'una fulla rodona) i també ignoren els decimals i prefixen els dígits amb zeros.
El sistema mètric utilitza la desena i darrera secció, que inclou posicions per a suports qualificats amb toleràncies de ± 0,08 mm per al darrere i l'extrem (Q), davant i posterior (F) i posterior, davanter i final (B).
Els instruments d'un sol punt estan disponibles en una varietat d'estils, mides i materials.Els talladors sòlids d'un sol punt es poden fabricar amb acer d'alta velocitat, acer al carboni, aliatge de cobalt o carbur.Tanmateix, a mesura que la indústria va passar a les eines de tornejat amb punta soldada, el cost d'aquestes eines les va fer gairebé irrellevants.
Les eines de punta soldada utilitzen un cos de material de baix cost i una punta o un espai en blanc de material de tall més car soldat fins al punt de tall.Els materials de punta inclouen acer d'alta velocitat, carbur i nitrur de bor cúbic.Aquestes eines estan disponibles en mides A a G, i els estils de compensació A, B, E, F i G es poden utilitzar com a eines de tall a mà dreta o esquerra.Per a les tiges quadrades, el número que segueix la lletra indica l'alçada o l'amplada del ganivet en setze part de polzada.Per als ganivets de tija quadrada, el primer nombre és la suma de l'amplada de la tija en un vuitè de polzada, i el segon nombre és la suma de l'alçada de la tija en un quart de polzada.
El radi de la punta de les eines de punta soldada depèn de la mida de la tija i l'operador s'ha d'assegurar que la mida de l'eina sigui adequada per als requisits d'acabat.
El mandrinat s'utilitza principalment per a l'acabat de grans forats buits en peces de fosa o per perforar forats en forjats.La majoria de les eines són similars a les eines tradicionals de tornejat extern, però l'angle de tall és especialment important a causa dels problemes d'evacuació d'encenalls.
La rigidesa també és fonamental per a un rendiment avorrit.El diàmetre del forat i la necessitat d'un espai lliure addicional afecten directament la mida màxima de la barra de mandrinat.El voladís real de la barra de mandrinat d'acer és quatre vegades el diàmetre de la tija.Superar aquest límit pot afectar la taxa d'eliminació del metall a causa de la pèrdua de rigidesa i l'augment de les possibilitats de vibració.
El diàmetre, el mòdul d'elasticitat del material, la longitud i la càrrega sobre la biga afecten la rigidesa i la deflexió, amb el diàmetre que té la major influència, seguit de la longitud.Augmentar el diàmetre de la vareta o escurçar la longitud augmentarà molt la rigidesa.
El mòdul d'elasticitat depèn del material utilitzat i no canvia com a resultat del tractament tèrmic.L'acer és el menys estable a 30.000.000 psi, els metalls pesants són estables a 45.000.000 psi i els carburs són estables a 90.000.000 psi.
No obstant això, aquestes xifres són altes en termes d'estabilitat, i les barres de mandrinatge d'acer proporcionen un rendiment satisfactori per a la majoria d'aplicacions fins a una relació L/D de 4:1.Les barres de mandrinatge amb tija de carbur de tungstè funcionen bé amb una relació L/D de 6:1.
Les forces de tall radials i axials durant la perforació depenen de l'angle d'inclinació.Augmentar la força d'empenta amb un angle d'elevació petit és especialment útil per reduir la vibració.A mesura que augmenta l'angle de projecció, la força radial augmenta i la força perpendicular a la direcció de tall també augmenta, donant lloc a vibració.
L'angle d'elevació recomanat per al control de la vibració del forat és de 0° a 15° (Imperial. L'angle d'elevació mètric és de 90° a 75°).Quan l'angle de projecció és de 15 graus, la força de tall radial és gairebé el doble que quan l'angle d'avanç és de 0 graus.
Per a la majoria de les operacions avorrides, es prefereixen les eines de tall amb inclinació positiva perquè redueixen les forces de tall.No obstant això, les eines positives tenen un angle de seguretat més petit, per la qual cosa l'operador ha de ser conscient de la possibilitat de contacte entre l'eina i la peça de treball.Assegurar un espai lliure suficient és especialment important quan es foren forats de petit diàmetre.
Les forces radials i tangencials en la perforació augmenten a mesura que augmenta el radi del morro, però aquestes forces també es veuen afectades per l'angle de sortida.La profunditat de tall en avorrir pot canviar aquesta relació: si la profunditat de tall és superior o igual al radi de la cantonada, l'angle d'entrada determina la força radial.Si la profunditat de tall és menor que el radi de la cantonada, la mateixa profunditat de tall augmenta la força radial.Aquest problema fa que sigui encara més important que els operadors utilitzin un radi del morro més petit que la profunditat de tall.
Horn USA ha desenvolupat un sistema de canvi ràpid d'eines que redueix significativament els temps de configuració i canvi d'eines en torns d'estil suís, inclosos els amb refrigerant intern.
Els investigadors de l'UNCC introdueixen la modulació en les rutes d'eines.L'objectiu era trencar l'encenall, però la taxa d'eliminació de metall més alta era un efecte secundari interessant.
Els eixos de fresat rotatius opcionals d'aquestes màquines permeten mecanitzar molts tipus de peces complexes en una única configuració, però aquestes màquines són notòriament difícils de programar.Tanmateix, el modern programari CAM simplifica molt la tasca de programació.
Hora de publicació: 04-set-2023