Ferramentas de Corte

O processo de usinagem, que utiliza como ferramenta um material mais duro que o da peça, é a operação mais comum entre os processos de fabricação existentes. Baseado no princípio da dureza relativa, o surgimento de novos materiais e ligas estruturais com excelentes propriedades de resistência mecânica e elevada dureza contribui para o aparecimento de novos materiais de ferramentas mais resistentes para as operações de usinagem .

Por outro lado, a usinagem de materiais frágeis e/ou operações de cortes interrompidos (como o caso do fresamento, por exemplo) requerem materiais de ferramentas com suficiente tenacidade para suportarem os choques e os impactos inerentes a tais processos.

Como dureza e tenacidade são duas propriedades frequentemente opostas (normalmente alta dureza significa baixa tenacidade e vice-versa), o balanço destas propriedades nos materiais de ferramenta de corte se tornou um desafio para os fabricantes. Mais uma vez a dedicação em estudos e investimentos na pesquisa mostra-se eficientes, pois hoje se pode encontrar no mercado grande número de ferramentas com invejáveis características simultâneas de tenacidade e dureza. A conciliação dessas propriedades foi conseguida com a produção de ferramentas com diferentes composições químicas, tamanho de grãos finos e total controle dos processos de fabricação e tratamento térmico, o que lhes confere um grau de pureza e qualidade excepcionais.

A ferramenta de corte ideal deve ter as seguintes características (MODERN METAL CUTTING, 1994):

• Ter alta dureza, resistência ao desgaste de flanco e deformações plásticas.
• Ter alta tenacidade para resistir a choques e quebras
• Ser quimicamente inerte com o material a ser usinado e resistir em altas temperaturas ao desgaste por oxidação e difusão (craterização).
• Ter boa resistência a choques térmicos.

A característica da ferramenta escolhida influenciará diretamente em sua vida útil, na escolha da máquina, tempos de fabricação, custo do operador, entre outros fatores (HEISEL, 2007).

Os materiais para ferramentas mais utilizados nas operações de usinagem não apresentam uma classificação geral (FERRARESI, 1990). Entretanto, com base nas suas características químicas, elas podem ser agrupadas da seguinte maneira (DINIZ et al, 2008).

• Aços-rápidos
• Metal duro
• Cerâmica de corte
• Nitreto de boro cúbico
• Diamante
  

A figura 1 mostra a relação entre tenacidade e dureza dos principais materiais de corte disponíveis no mercado. O aço rápido apresenta grande tenacidade e consequentemente uma baixa dureza, o que impede sua utilização em velocidades de acima de 60 m/min quando comparado da usinagem de aço ou ferro fundido. Os materiais de corte nobres, como por exemplo, a cerâmica, o CBN e o PCD, possuem elevada dureza e baixa tenacidade. Portanto, necessitam de condições de corte de alta estabilidade, como por exemplo, alta rigidez da fixação da peça e da ferramenta de corte, assim como cortes contínuo ou pouco interrompido e máquinas com altas rotações, pois trabalham com altas velocidades de corte (acima de 500 m/min).

Neste contexto, o metal duro é o material que possui a melhor relação entre tenacidade e dureza. O metal duro é o material de corte mais utilizado para a usinagem em nível mundial. Cerca de 45% de tudo que é usinado é feito com ferramentas de metal duro. A tendência para os próximos anos é aumentar ainda mais a utilização do metal duro devido ao seu contínuo desenvolvimento.


Figura 1- Desenvolvimento das ferramentas de corte

Sabe-se que todos os materiais de engenharia apresentam uma queda de resistência com o aumento da temperatura. A Figura 2 mostra o comportamento da dureza dos principais grupos de ferramentas de corte com a temperatura de trabalho. Nota-se que até mesmo o metal duro e as cerâmicas têm sua dureza reduzida, com o aumento da temperatura de corte, mas numa taxa bem menor que aquelas apresentadas pelos aços-rápidos. Isto garante a aplicação destas ferramentas em condições de corte bem mais desfavoráveis que aquelas a que podem se submeter os aços-rápidos.

Figura 2- Variação da dureza de alguns materiais de ferramentas de corte com a temperatura

No próximo post, será feita uma descrição detalhada dos materiais de ferramentas mais utilizados no corte do ferro fundido, o metal duro e a cerâmica.

Referências:

DINIZ, A.E.; MARCONDES, F.C.; COPPINI,N.L. Tecnologia da Usinagem dos Materiais, 6° edição São Paulo: Artiliber Editora, 2008. 262p

FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais, vol. 1, São Paulo: Editora
Edgard Blücher LTDA, 1970. 754p.

MODERN METAL CUTTING: A pratical handbook. SANDVIK Coromant, 1996

Grande abraço e até lá !

Msc. Sander Gabaldo

Ferramentas de corte para usinagem

Olá amigos, vamos iniciar uma nova série de artigos entrando a fundo nas ferramentas de corte. I

remos abordar o metal-duro e cerâmica, um dos principais materiais de corte utilizados atualmente. Após conhecermos estes materiais, suas características e aplicações, iremos estudar os mecanismos de desgastes das ferramentas de corte.

Boa leitura, deixe seu comentário, suas experiências, ajude enriquecer este blog !!!

abraço
Msc. Sander Gabaldo

Influência do avanço por dente de corte

Olá amigos, hoje vamos falar sobre a influência do avanço por dente de corte na usinagem.

No processo de fresamento, chamado de avanço por dente (fz) visto que a fresa tem uma ou mais dentes de corte e no torneamento/furação chamado de avanço por volta (fn), em ambos os casos o valor é dado em milímetros.

Em geral, o avanço define o deslocamento da ferramenta, em direção axial ou radial, a cada rotação da peça, assim as principais influências do avanço na usinagem são:

• É o principal fator responsável pelos tempos e resultados da usinagem.
• Desbaste – onde grandes quantidades de material são removidas
• Acabamento – onde é necessário se obter boa qualidade superficial
• Controle do cavaco, principalmente em torneamento e furação

Mais especificamente para processos de fresamento, segue abaixo informações importantes para a adequação do avanço (vf, f, fz), entretando, deve se considerar uma série de fatores como por exemplo:
• tipo da fresa
• classe de metal duro
• acabamento superficial desejado
• material a ser usinado
• potencia da máquina

É importante mencionar que fresas com pastilhas de metal duro não deveriam trabalhar com avanços muito pequenos.

Importante:

O avanço não é diretamente proporcional à potencia consumida.
Maior avanço por faca (fz) reduz a potencia consumida para a remoção de um certo volume de material por unidade de tempo. Portanto com o mesmo avanço da mesa (vf), uma fresa de passo largo consome menos potencia do que uma fresa de passo fino.


Dúvidas, sugestões, comentários? deixe sua mensagem.

abraço e até a próxima.

Msc. Sander Gabaldo

Olá amigos, hoje vamos falar sobre a velocidade de corte.

Mas, o que é essa tal velocidade de corte? Velocidade de Corte é a velocidade relativa entre a ferramenta e a peça ou seja, é a velocidade com que o diâmetro (periférico) da peça passa pela ponta da ferramenta (para torneamento)

Combinada com o avanço, são os mais importantes dados de corte e são geralmente determinados pelo material a ser usinado.

A Velocidade de Corte é decisiva para a performance da ferramenta tendo influência direta nos seguintes fatores:

• Vida útil da aresta de corte


• Consumo de potência


• Segurança durante a usinagem


• Escolha do material da ferramenta.

Velocidades de Corte demasiadamente altas ou baixas, trazem com certeza, danos à ferramenta e conseqüentemente à usinagem, sem contar a segurança operacional. Quanto maior a velocidade de corte, menor a vida útil da ferramenta !

Abraço e até a próxima.

Msc. Sander Gabaldo

Influência dos parâmetros de corte na usinagem_Profundidade de corte (ap)

Profundidade de corte é a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (na direção do eixo da fresa). No fresamento frontal, ap corresponde à profundidade de corte e no fresamento periférico, à largura de corte.

Do ponto de vista da economia de ferramenta deve-se escolher a maior profundidade de corte (ap) possível, ou seja, deve-se utilizar ao máximo o comprimento das arestas de corte.

Existem certos fatores que limitam a profundidade, como por exemplo:

• Potência da máquina => máquinas de baixa potência devem utilizar pequenas profundidades de corte (e também utilizar ferramentas com geometria de corte positiva).

• Rigidez da máquina => Estabilidade e condições de trabalho da máquina (máquinas com manutenção preventiva, isenta de folgas, rolamentos e fusos em boas condições de trabalho, bom sistema de lubrificação, etc....).

• Rigidez da fixação => Sistemas rígidos para fixação da peça afim de evitar que a mesma se mexa (afetando dimensional e tolerâncias) ou solte durante a usinagem (acidentes de trabalho, perdas na produção).

• Rigidez da peça => Em peças com geometrias finas e delgadas deve ser evitado grandes profundidades de corte afim de eliminar possiveis tendências a vibração. Em peças com paredes finas em ferro fundido, temos o lascamento das bordas, já em aço e não ferrossos (aluminio, cobre, bronze, entre outros) temos a tendência de deformações dimensionais, como por exemplo, empenamento, excesso de rebarbas, etc...).

A profundidade de corte (ap) e potencia necessária são diretamente proporcionais.

Exemplo de cálculo para ap = 2,5 mm e ap = 5,0 mm

Fresa com diâmentro de corte de 100,0 mm, 12 facas de corte efetiva e ângulo de posição de 45°vc:200m/min
n:637 U/min
fz:0,20mm
vf:1528mm/min
ae:40,0mm
ap:2,5mm
hm:0,14mm
Material: GG30
P:5,3kW

agora para uma profundidade de corte de 5,0mm a potência de corte necessária será de 10,6kW

Dúvidas, comentários, não hesite em contatar-me

até a próxima,

Msc. Sander Gabaldo

Influência dos parâmetros de corte na usinagem

Olá amigos,


Se você trabalha, ou já trabalhou em uma máquina operatriz, seja um torno, em uma fresadora ou furadeira radial, e até mesmo nos mais modernos centros de usinagem, você já deve ter ouvido: se vibrar, reduz o avanço, ou...aumenta a velocidade de corte pra reduzir o tempo de corte, ou.....remove o material de 1 em 1 milímetros que é melhor.......coisas deste tipo, você não poderá perder esta esta nova série!

Assim, nas próximas três matérias, irei abordar a influência dos parâmetros de corte na usinagem dos metais. Estudaremos a influência da velocidade de corte, largura de corte e profundidade de corte.

Até mais,

Msc. Sander Gabaldo

CGI_Parte 7_Ferramentas de corte para usinagem do CGI e experiências de campo

Prezados colegas, assim chegamos a última parte desta sequência de matérias sobre o ferro fundido vermicular.

Ferramentas de corte para usinagem do CGI.

O material de corte mais indicado para a usinagem de ferro fundido vermicular é o METAL DURO com COBERTURA. As pastilhas de metal duro intercambiáveis para a usinagem de fresamento, furação ou torneamento são indicadas para trabalharem com velocidade de corte entre 120 - 180 metros por minuto e avanço por dente de corte para operação de desbaste (para fresa) ou por rotação (torneamento/furação) entre 0,10 - 0,26 mm.

Nestas condições, a vida útil média em metros por aresta de corte na ferramenta é de 8 - 12 metros para desbaste e de 3 - 5 metros para operações de acabamento. Isso representa aproximadamente de 40 a 50% da vida de ferramenta encontrada na usinagem de ferro fundido cinzento (24-30 metros/aresta). As profundidades de corte são as mesmas utilizadas para a usinagem de ferro fundido cinzento.

Referente a geometria da pastilha, estudos mostram que a micro-geometria da aresta de corte reforçada (chanfros ou arredondamento da aresta de corte) resultam em vida de ferramenta mais elevada que as geometrias positivas de corte (quebra cavacos). Alguns estudos também mostram que ferramentas de metal com cobertura PVD (com óxido de alumínio+ TiN) também proporcionam melhor vida útil comprada com classes CVD. A usinagem sem refrigeração também é primordial para um melhor resultado.

O material de corte Cerâmico também pode ser utilizado para a usinagem do CGI, entretando, com vida útil relativamente baixa quando comparada com o metal duro. A escolha do material de corte a ser utilizado deve ser analisado de acordo com a necessidade, ou seja, tempo de ciclo, nr° de máquinas disponíveis, investimentos em máquinas e pessoas, estabilidade do processo de usinagem (fixação da peça, máquina, geometria da peça, entre outros).

Assim, finalizamos esta série, espero que tenha agregado conhecimento aos meus amigos leitores, e até a próxima.

Grande abraço, e não esqueçam de comentar a matéria.

Atenciosamente,

Msc. Sander Gabaldo