Il fluido da taglio viene comunemente chiamato anche "refrigerante". Nel processo di lavorazione dei metalli, oltre alle funzioni di lubrificazione, raffreddamento, rimozione dei trucioli e prevenzione della ruggine, ha anche funzioni anti-schiuma, rispettose dell'ambiente e antibatteriche. La scelta del fluido da taglio è correlata alla qualità della superficie e alla precisione di lavorazione del pezzo ed è anche strettamente correlata al materiale da lavorare, al processo di lavorazione e al materiale dell'utensile.
1. Materiali tipici degli utensili CNC
(1) Acciaio ad alta-rapidità
L'acciaio rapido-è un acciaio per utensili alto-legato con una grande quantità di elementi leganti come tungsteno (W), molibdeno (Mo), cromo (Cr) e vanadio (V). L'acciaio ad alta velocità- ha un'elevata durezza (62HRC ~ 67HRC) e resistenza al calore e può comunque tagliare a temperature di taglio fino a 500 gradi ~ 650 gradi; l'acciaio rapido-ha un'elevata resistenza (la resistenza alla flessione è 2~3 volte quella del carburo cementato generale e 5~6 volte quella della ceramica) e una buona tenacità e può essere utilizzato in occasioni con impatti e vibrazioni; può essere utilizzato per lavorare un'ampia gamma di materiali come metalli non-ferrosi, acciaio strutturale, ghisa e leghe ad alta-temperatura. L'acciaio ad alta velocità-ha una buona lavorabilità produttiva ed è facile da affilare. È adatto per la produzione di vari tipi di utensili, in particolare per la produzione di utensili con forme complesse come trapani, brocce, utensili di formatura, utensili per ingranaggi, ecc.
In base alle prestazioni di taglio, l'acciaio rapido-può essere suddiviso in acciaio rapido-ordinario e acciaio rapido-alta prestazione-; a seconda del processo di produzione, può essere suddiviso in fusione di acciaio rapido-e metallurgia delle polveri di acciaio rapido-.
(2) Carburo cementato
Il carburo cementato è un prodotto della metallurgia delle polveri sinterizzato in condizioni di temperatura elevata utilizzando carburi metallici refrattari ad alta-durezza (WC, TiC, ecc.) e leganti metallici (Cr, Ni, ecc.). La durezza a temperatura ambiente del carburo cementato raggiunge 89HRA~93HRA e la sua durezza è 77HRA~85HRA a 760 gradi. Il carburo cementato può essere utilizzato anche per il taglio a 800 gradi ~ 1000 gradi. La durata dell'utensile è da diverse a decine di volte superiore a quella degli utensili in acciaio super rapido-. Può lavorare una varietà di materiali, incluso l'acciaio temprato. Tuttavia, la resistenza e la tenacità del carburo cementato sono inferiori a quelle dell'acciaio rapido. La sua resilienza a temperatura ambiente è solo da 18 a 130 rispetto a quella dell'acciaio super rapido-. Pertanto, il carburo cementato ha una scarsa capacità di resistere alle vibrazioni di taglio e agli urti. La tabella 1 mostra diversi tipi di carburo cementato.
(3) Strumenti in ceramica
Gli strumenti in ceramica hanno elevata durezza, resistenza all'usura e buone proprietà meccaniche alle alte-temperature. Hanno una bassa affinità con i metalli, non sono facili da legare con i metalli e hanno una buona stabilità chimica. Gli utensili in ceramica vengono utilizzati principalmente nel taglio dell'acciaio, della ghisa e delle sue leghe e dei materiali difficili-da-tagliare. Possono essere utilizzati per il taglio a velocità ultra-alta-, il taglio ad alta-velocità e il taglio di materiali duri.
(4) Utensili superduri
I materiali superduri si riferiscono al diamante artificiale e al nitruro di boro cubico (CBN), nonché al diamante policristallino (PCD) e al nitruro di boro cubico policristallino (PCBN) sinterizzati con queste polveri e leganti.
I materiali superduri hanno un'eccellente resistenza all'usura e vengono utilizzati principalmente nel taglio ad alta-velocità e nella lavorazione di materiali difficili-da-tagliare.
Tipi comuni di fluidi da taglio
Per soddisfare le diverse esigenze di lavorazione, esistono molti tipi di fluidi da taglio. In base alla loro composizione chimica e al loro stato, possono essere suddivisi in due categorie: fluidi da taglio a base di acqua-e fluidi da taglio a base di olio-. I fluidi da taglio che sono generalmente diluiti con acqua sono chiamati fluidi da taglio a base di acqua-, mentre i fluidi da taglio che non necessitano di essere diluiti con acqua sono chiamati fluidi da taglio a base di olio-. I fluidi da taglio a base di acqua- vengono utilizzati principalmente per il raffreddamento e hanno scarse prestazioni di lubrificazione. I fluidi da taglio a base acqua-comunemente utilizzati includono: emulsioni-antiruggine, emulsioni lubrificanti-antiruggine, emulsioni per pressioni estreme, microemulsioni, ecc.; I fluidi da taglio a base di olio-vengono utilizzati principalmente per la lubrificazione e hanno scarsi effetti di raffreddamento e pulizia. I fluidi da taglio a base di olio- comunemente utilizzati includono: olio minerale puro, olio grasso (o additivi oleosi) + olio minerale, olio da taglio a pressione estrema inattivo, olio da taglio a pressione estrema attivo, ecc. La composizione e le caratteristiche applicative di diversi fluidi da taglio principali sono mostrate nella Tabella 2.
Selezione ragionevole di fluidi da taglio
(1) Utensili in acciaio ad alta-rapidità
Questo materiale è un acciaio legato di alta-grado a base di cromo, nichel, tungsteno, molibdeno e vanadio (alcuni contengono anche alluminio). La loro resistenza al calore è significativamente superiore a quella dell'acciaio per utensili e la temperatura massima consentita può raggiungere i 600 gradi. Rispetto ad altri materiali metallici e ceramici resistenti alle alte-temperature, l'acciaio rapido-presenta una serie di vantaggi, in particolare ha una maggiore tenacità, adatto a pezzi con forme geometriche complesse e lavorazioni di taglio continuo, mentre l'acciaio rapido-ha una buona lavorabilità ed è facilmente accettabile in termini di prezzo.
A causa della scarsa durezza degli utensili in acciaio ad alta velocità-, è necessario utilizzare fluido da taglio durante l'uso. Quando si taglia a velocità basse e medie, si consiglia di utilizzare un fluido da taglio o un'emulsione a base di olio-. Quando si taglia a velocità elevate, a causa dell'elevata generazione di calore, è opportuno utilizzare fluido da taglio a base di acqua-. Se si utilizza fluido da taglio a base di olio-, verrà generata più nebbia d'olio, inquinando l'ambiente ed è facile provocare bruciature sul pezzo, ridurre la qualità della lavorazione e aumentare l'usura degli utensili. Inoltre, si consiglia di utilizzare una soluzione acquosa a pressione estrema o un'emulsione a pressione estrema per lavorazioni grossolane, ed un'emulsione a pressione estrema o olio da taglio a pressione estrema per lavorazioni fini per ridurre l'attrito, migliorare la qualità e la precisione della superficie e prolungare la durata dell'utensile.
(2) Utensili in metallo duro
Il carburo cementato è composto da carburo di tungsteno (WC), carburo di titanio (TiC), carburo di tantalio (TaC) e dal 5% al 10% di cobalto. La sua durezza è molto più elevata di quella dell'acciaio super rapido-. La temperatura operativa massima consentita può raggiungere i 1000 gradi. Ha un'eccellente resistenza all'usura e può ridurre l'adesione tra i trucioli durante la lavorazione di materiali in acciaio.
A causa della buona durezza rossa degli utensili in metallo duro, durante la lavorazione di materiali generici, viene generalmente adottato il taglio a secco senza aggiungere fluido da taglio. Tuttavia, durante il taglio a secco, l'aumento della temperatura del pezzo è elevato, il che rende il pezzo soggetto a deformazione termica e influisce sulla precisione di lavorazione del pezzo. Inoltre, quando si taglia senza lubrificante, la resistenza al taglio è elevata, il che aumenta il consumo energetico e accelera l'usura dell'utensile. Gli utensili in metallo duro sono costosi, quindi da un punto di vista economico il taglio a secco non è-efficace in termini di costi.
Quando si seleziona il fluido da taglio, è necessario considerare la sensibilità del carburo cementato al calore improvviso e l'utensile deve essere riscaldato il più uniformemente possibile, altrimenti si causerà scheggiatura. In genere, i fluidi da taglio a base di olio- hanno una scarsa conduttività termica e hanno meno probabilità di causare un raffreddamento improvviso dell'utensile rispetto ai fluidi da taglio a base di acqua-. Pertanto, vengono generalmente utilizzati fluidi da taglio a base di olio- contenenti additivi anti-usura. Quando si utilizzano fluidi da taglio per il taglio, è importante raffreddare l'utensile in modo uniforme. È meglio pre-raffreddare lo strumento prima di iniziare a tagliare. Per il taglio ad alta-velocità, è necessario utilizzare un flusso abbondante di fluido da taglio per spruzzare l'area di taglio per evitare un riscaldamento non uniforme dell'utensile e la scheggiatura della lama. Ciò può anche ridurre l'inquinamento dei fumi d'olio causato dall'evaporazione dovuta alla temperatura eccessiva.
(3) Utensili da taglio in ceramica
Questo materiale è costituito da allumina, metallo e carburo sinterizzato ad alte temperature. La sua resistenza all'usura alle alte-temperature è migliore di quella del carburo cementato, pertanto viene generalmente utilizzato il taglio a secco. Considerando un raffreddamento uniforme ed evitando temperature eccessive, vengono spesso utilizzati anche fluidi da taglio a base di acqua-, ma è meglio versarli continuamente e completamente senza interruzioni.
(4) Utensili da taglio diamantati
Ha una durezza estremamente elevata e viene generalmente utilizzato per il taglio a secco. Per evitare temperature eccessive, come per i materiali ceramici, in molti casi vengono utilizzati fluidi da taglio-a base di acqua.
Conclusione
Una selezione ragionevole del fluido da taglio in base ai diversi materiali dell'utensile può non solo migliorare la qualità della superficie e la precisione di lavorazione del pezzo, ma anche ridurre la deformazione termica del pezzo e l'usura dell'utensile, migliorare la durata dell'utensile, ridurre i costi di produzione e migliorare l'efficienza produttiva. Pertanto, dovrebbe essere prestata attenzione nella produzione.
