Perfurar, escarear ou furar:aço de alta velocidade versus ferramentas de metal duro

À medida que sua oficina se expande para usinagem de alta precisão, talvez seja hora de trocar suas ferramentas de corte HSS por brocas de metal duro, alargadores e barras de mandrilar. Veja o motivo.

Há um lugar na oficina de máquinas para brocas de aço de alta velocidade e alargadores de mandril, mas provavelmente não é em nenhum modelo de tornos CNC e centros de usinagem de último modelo.

Essas ferramentas de corte continuam populares por sua durabilidade e baixo custo. Qualquer pessoa interessada em maximizar o rendimento, no entanto, seria melhor atendida com ferramentas projetadas para ferramentas de corte de máquinas modernas, não para máquinas de parafuso, fresas de joelho e tornos estilo mandril inventados antes de 1950, diz Aaron Schade, gerente de programa da Kennametal Inc.'s Knowledge. Centro Américas.

Isso ocorre porque as brocas de trabalho HSS vagam. Eles não têm recursos de refrigeração, o que significa muitas perfurações e vida útil reduzida da ferramenta. Eles também são pelo menos quatro vezes mais lentos que as brocas de metal duro.

As ferramentas HSS funcionam bem para aplicações portáteis, para protótipos e trabalhos de reparo e onde a qualidade do furo não é crítica. Mas usá-los em um CNC relativamente novo é semelhante a montar pneus baratos de parede branca em um carro esportivo.

O mesmo vale para alargadores HSS. É verdade que você pode alimentá-los, mas eles fornecem acabamentos de superfície e taxas de produção muito mais baixas do que suas contrapartes de metal duro.

Por que uma mudança para brocas e alargadores de metal duro faz sentido

Por que, então, mais oficinas não estão adotando brocas e alargadores de metal duro? A principal razão, diz Schade, é simples:os fabricantes muitas vezes adotam uma mentalidade de “é assim que sempre fizemos”.

Se algo funciona, muitas vezes não há ímpeto para fazer uma mudança, mesmo que faça sentido tanto para a velocidade quanto para a qualidade do produto, diz ele.

“Um trabalho chega, as pessoas no chão de fábrica descobrem como produzi-lo e, em seguida, tendem a deixá-lo assim porque, ‘Ok, nós fizemos funcionar. Hora de passar para o próximo trabalho'”, diz Schade. “É fácil cair nessa rotina, e é por isso que a Kennametal gasta tanto tempo tentando divulgar os avanços na tecnologia de ferramentas.”

Entre esses avanços estão as brocas inteiriças de metal duro. Na Kennametal, isso inclui brocas de microbroca GOdrill de uso geral e brocas SGL de alto desempenho.

Ambas as séries de ferramentas de corte possuem diâmetros de até 20 milímetros (0,787 polegadas), refrigeração através das ferramentas e outros avanços não encontrados nas brocas HSS.

Veja a microbroca GOdrill em ação:


Dependendo do material da peça, do método de fixação da ferramenta, da rigidez do equipamento e assim por diante, pode-se esperar que as brocas de metal duro tenham tolerâncias de alguns milésimos de polegada e acabamentos de superfície que eliminem a necessidade de alargamento ou mandrilamento.

“É difícil quantificar as expectativas de precisão porque cada aplicação é diferente”, diz Joe Slusarcyk, engenheiro sênior do grupo Global Machining Technology da Kennametal. “Mas dada uma boa configuração e desvio mínimo da ferramenta, a qualidade do furo IT8 é certamente alcançável com uma broca de metal duro. Então, em vez de dizer ‘depende’ quando perguntado sobre qual tolerância podemos alcançar, minha sugestão é sempre tentar, porque você provavelmente ficará encantado com os resultados.”

Além dessa faixa de tamanho, existem brocas modulares com ponta substituível, como as brocas KenTIP FS da Kennametal, disponíveis em diâmetros de 6 a 26 milímetros (0,236 a 1,023 polegadas) e profundidades de até 12xD. Embora a precisão do furo com brocas modulares possa ser menor do que a possível com ferramentas de metal duro, ainda é superior ao que pode ser trabalhado usando uma broca HSS, a um preço que a maioria das oficinas pode suportar.



Talvez mais importante, o desempenho mais alto dessas ferramentas e a capacidade de trocar rapidamente as cabeças são um forte argumento para as brocas HSS de prateleiras, prata e deming e brocas de haste cônica.

O que o metal duro oferece para alargamento e mandrilamento

Então, onde isso deixa a fresagem? E o outro verbo no título deste artigo:chato? Se um trabalho exigir uma qualidade de furo mais alta do que uma broca de metal duro pode produzir, um alargador de metal duro pode ser o próximo passo lógico.

“Na maioria das vezes, as pessoas que fazem furos estão preocupadas com o diâmetro seguido pelo acabamento da superfície, e os alargadores fazem um ótimo trabalho em ambos os aspectos”, diz Schade. “Se você está procurando um nível mais alto de cilindricidade, retidão e posicionamento, o mandrilamento é uma opção melhor, mas às custas de tempos de ciclo mais longos.”

Keith Hoover, engenheiro líder de aplicações da Kennametal, concorda. “Um alargador é uma ferramenta de acabamento de furos com vários canais, o que normalmente significa uma melhoria de produtividade quatro a 10 vezes maior do que o mandrilamento, dependendo do número de canais”, diz ele. “O outro lado desse argumento é que uma ferramenta de mandrilamento oferece maior flexibilidade no controle de tamanho e pode cortar vários diâmetros. Os alargadores também podem fazer isso, mas requer uma ferramenta personalizada de várias etapas.”

As ferramentas de metal duro também governam aqui. A Kennametal e outros fabricantes de ferramentas oferecem todos os tipos de geometrias de alargador de metal duro – muitas com refrigeração – então simplesmente não há razão para sacrificar o tempo de ciclo para economizar alguns dólares.

Para diâmetros maiores, uma variedade de opções modulares também está disponível, incluindo os alargadores estilo disco RHR da Kennametal.

Nos casos em que a perfuração é necessária, todos os três especialistas sugerem que as lojas analisem uma das barras de perfuração ajustáveis ​​DeVibrator da empresa. A linha possui cabeçotes de mandrilamento substituíveis, passagem de refrigerante e a capacidade de amortecer a vibração em relações de elevação/arrasto de até 14xD.

Não deixe as fichas voarem para onde podem. Em vez disso, leia nossas "8 dicas vitais para melhorar o controle de cavacos ao perfurar".

Papel crítico dos porta-ferramentas na perfuração, alargamento e mandrilamento

Apesar das muitas vantagens das modernas brocas, alargadores e ferramentas de mandrilamento, Hoover adverte que elas podem não ser para todos.

“Se você estiver executando uma de nossas brocas em uma pinça ER ou porta-ferramentas de haste Weldon, é menos provável que você veja a vida útil da ferramenta ou a qualidade do furo que veria com um mandril hidráulico”, diz ele. “Existe uma situação semelhante com ferramentas de alargamento, e é por isso que um suporte flutuante ou mandril hidráulico orientável pode ser necessário para reduzir ao máximo a excentricidade.”

A configuração da máquina, os porta-ferramentas e os adaptadores devem ser do mesmo calibre dos produtos de furação e alargamento de metal duro de alto desempenho que os fabricantes estão produzindo hoje, diz Slusarcyk.

“Se essas ferramentas não estiverem sendo colocadas em adaptadores de alto desempenho, a máquina estiver desgastada ou a configuração menos rígida, elas nunca alcançarão os benefícios que teriam de outra forma”, diz ele. “Dito isso, mesmo um metal duro de uso geral superará o HSS em praticamente todas as aplicações CNC, independentemente do suporte.”

Sua loja mudou para metal duro? Como você decide quando usar ferramentas de HSS e quando buscar alto desempenho?