Domine a Usinagem com Diamante: Dicas Comprovadas e Técnicas Avançadas

Publicado em 26 de agosto de 2019 | Por WayKen Rapid Manufacturing

A usinagem CNC é tradicionalmente considerada um método de alta precisão. No entanto, os métodos de corte têm suas limitações. Você simplesmente não consegue tornar uma aresta de corte perfeita o suficiente para competir com uma rebolo em termos de tolerância e acabamento superficial. Contudo, novas técnicas e equipamentos estão sendo desenvolvidos incessantemente. Assim, temos uma solução consideravelmente nova que permite que as máquinas-ferramenta CNC se aproximem da precisão dos métodos abrasivos. Essa solução é chamada de usinagem com diamante.

Por Que a Usinagem com Diamante Melhora a Qualidade da Superfície da Peça

Na usinagem, a dureza da ferramenta de corte é um dos parâmetros mais importantes para as técnicas de usinagem e, como todos sabemos, não há nada mais duro que o diamante. Diamantes artificiais suportam temperaturas e regimes de corte muito elevados. Eles são consideravelmente baratos e sua aresta de corte é tão fina que você pode obter uma superfície espelhada com um cortador de diamante de ponta única, e essa é a única maneira de alcançar um acabamento superficial tão fino sem comprar máquinas de retificação e polimento extremamente caras. Os diamantes podem ser montados em máquinas-ferramenta CNC simples e você pode obter resultados excepcionais se ajustar o sistema tecnológico para máxima rigidez. Você pode usinar os metais mais duros e obter acabamentos superficiais espelhados. O torneamento com diamante e o fresamento com diamante estão entre as tecnologias mais difundidas disponíveis atualmente para uso comercial.

As Vantagens de Usar Usinagem com Diamante

A usinagem com diamante tem muitas vantagens, das quais as principais são:

1. Usinagem excepcional de alumínio. Ferramentas de diamante são extremamente boas em suportar altas velocidades de corte e temperaturas. É por isso que as técnicas de diamante são frequentemente usadas para produção em massa de peças de alumínio. Um único inserto de diamante pode durar mais que muitas ferramentas de metal duro ao usinar alumínio.
2. Produção de ligas duras. É uma lei geral que um material mais duro pode cortar um mais macio. Como não há nada mais duro que diamantes, eles são muito úteis para processar metal duro, cerâmica e outros materiais com altos parâmetros de dureza.
3. Polimento com diamante. Alguns cortadores de diamante são usados para polir materiais transparentes como vidro, policarbonato, PMMA. Isso se deve ao fato de que a ponta da ferramenta tem grãos de diamante muito finos.
4. Durabilidade. Um inserto de ferramenta de diamante é 30 a 50 vezes mais durável em comparação a um inserto de metal duro.
5. Acabamento superficial. Ao empregar usinagem com diamante para usinagem de alta qualidade, você pode obter um acabamento superficial melhor do que com qualquer tipo de ferramenta convencional. Basicamente, ferramentas de diamante trazem uma pequena característica de retificação para a usinagem.

Técnicas de Usinagem com Diamante

A maioria dos métodos de usinagem que utilizam diamantes em algum grau são considerados técnicas de retificação e polimento, mas existem dois métodos que podem ser implementados em equipamentos CNC e são mais próximos do corte do que do processamento abrasivo.

Torneamento com Diamante de Ponto Único (SPDT)

O SPDT é um método extremamente semelhante ao torneamento simples, mas a ferramenta usada é um cortador com ponta de diamante. Além disso, a rigidez do sistema de fabricação deve ser muito maior. Isso significa comprimentos curtos entre fixadores, suportes de ferramenta mais curtos e redução da vibração ao mínimo. O SPDT é especialmente útil para fabricação de lentes ópticas, pois são peças de revolução na maioria das vezes e é muito conveniente fixá-las em um torno e usar insertos de diamante de ponta única para obter superfícies transparentes claras.

Fresamento com Diamante de Ponto Único

O fresamento com diamante de ponto único é como o fresamento convencional, mas a principal diferença é a ferramenta de corte e os parâmetros de processamento. A ferramenta é uma fresa com insertos de ponta de diamante. Montada em um centro de usinagem de 5 eixos, esta fresa é perfeita para processar superfícies complexas feitas de vidro, PMMA e policarbonato. Uma fresa de diamante girando extremamente rápido com avanço de corte mínimo e abundância de lubrificante pode criar o melhor acabamento superficial para lentes de faróis automotivos, guias de luz e vidros de janela personalizados. No entanto, é importante sempre lembrar da vibração, pois ela arruinará toda a qualidade da superfície de uma vez. Para melhorar a qualidade da peça, algumas técnicas de SPDM envolvem usinar apenas em uma direção (a fresa processa um caminho e depois retorna ao lado inicial da peça para um movimento de passo, dessa forma, a força de corte está sempre em uma direção).

Quais Ferramentas São Usadas Para Usinagem com Diamante

Uma ferramenta de diamante para usinagem é basicamente a mesma que qualquer outra ferramenta de corte, exceto pelo seu inserto. O inserto tem um material base feito de tungstênio ou metal duro e em sua ponta um filme fino de diamante é visível. Este filme é extremamente duro e pode durar até 50 vezes mais em comparação com ferramentas convencionais. É muito afiado e proporciona um corte muito limpo, resultando em acabamentos superficiais supremos.

Quais Materiais Podem Ser Cortados Com Diamantes

Ferramentas de diamante podem processar muitos materiais diferentes, entre os quais estão cerâmicas, silicone, policarbonato, plexiglass (PMMA), ligas não ferrosas como alumínio, cobre, bronze, titânio, vidro, diferentes polímeros como ABS, polietileno e assim por diante, materiais altamente abrasivos como concreto, granito, pedra. Como você pode ver, a gama de materiais é muito ampla, começando por materiais duros e quebradiços e terminando com materiais macios e transparentes.

Quando Você Absolutamente Não Pode Usar Usinagem com Diamante

Um aviso muito importante é que ferramentas de diamante não podem ser usadas para cortar aço ou ligas de ferro. A razão para isso é que todos eles contêm uma quantidade considerável de átomos de carbono. A usinagem é sempre realizada em altas temperaturas e, como tanto o diamante quanto o aço contêm carbono, os átomos podem sinterizar quando aquecidos. Dessa forma, a ferramenta pode grudar no material da peça e ambos os componentes são desperdiçados.

Onde a Usinagem com Diamante Pode Trazer Bons Resultados

É sempre melhor discutir onde a usinagem com diamante brilha com base em estudos de caso reais. Portanto, uma lista de exemplos foi formada:

• Protótipos de lentes de farol. Como parte dos serviços de prototipagem CNC, um protótipo de lente de farol de carro pode ser fabricado com corte de diamante. A lente é muito grande e sua geometria muito complexa (na verdade, teve que ser dividida em segmentos e colada depois, preservando suas propriedades de condução de luz) para retificação, mas uma fresa com ponta de diamante com uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos pode fabricar uma excelente superfície espelhada com a qualidade certa.
• Guias de luz. Guias de luz são tubos especiais e componentes transparentes que podem ajudar a iluminar certos pontos de forma complexa. Eles precisam ter um acabamento superficial muito fino, mantendo a complexidade de sua geometria. Com as melhores máquinas de fresamento CNC de 3, 4 ou até 5 eixos, a Wayken adotou a mais recente tecnologia de usinagem com diamante, onde a capacidade de micro-fresamento de 5 eixos pode produzir diferentes tipos de guias de luz e lentes com excelente qualidade óptica em um arranjo ou padrão de forma livre.