Ferramentas duráveis reduzem os tempos de ciclo para operações desafiadoras de torneamento e descascamento

A Weingärtner combinou um cabeçote giratório e descascador em sua máquina-ferramenta Vario+ 700 com nove pastilhas de desbaste e uma pastilha de acabamento, todas usando a classe de metal duro KCU25B da Kennametal. Como falhas da ferramenta ou grandes quedas na vida útil da ferramenta podem danificar a peça e o cabeçote, a usinagem precisava ser concluída em uma única configuração, sem trocas de ferramenta. Todas as imagens são cortesia de Weingärtner.

Descascar quase 60 milímetros de aço inoxidável austenítico 1.4435 de uma peça com 3.900 mm de comprimento já é uma tarefa exigente. Fazer isso sem trocar a ferramenta é quase impossível. Mas um cliente da Weingärtner, um OEM austríaco de máquinas-ferramentas para componentes rotativos complexos, veio recentemente à empresa com esta tarefa.

Embora a Weingärtner tenha conseguido consultar o cliente e oferecer uma de suas máquinas Vario+ 700 para realizar o trabalho, a maioria das ferramentas testadas não conseguiu atender aos requisitos de vida útil da ferramenta. No final, o OEM fez parceria com a empresa de ferramentas Kennametal, cujas ferramentas da classe KCU25B se mostraram duráveis ​​o suficiente para durar todo o processo de usinagem — e então levaram o processo ainda mais longe.

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O desafio do peeling de virada

Daniel Weber, pesquisador de processos na divisão de desenvolvimento de software da Weingärtner, afirma que a empresa se orgulha de soluções completas, com consultas aos clientes, um catálogo de máquinas modulares, um sistema CAD/CAM interno (WeinCAD) para componentes helicoidais, serviços e muito mais. Assim, quando o cliente que comprou o Vario+ 700 com cabeçote giratório para produzir 60 bombas de cavidade progressiva precisou entregar peças antes de terminar de preparar suas instalações para abrigar a nova máquina, Weingärtner interveio para produzir as peças e projetar o processo de usinagem.



O software CAD/CAM WeinCAD especializado da Weingärtner forneceu um método de simulação para componentes helicoidais, como os rotores da bomba, ajudando o OEM a testar sua solução de processo sem arriscar o cabeçote giratório.

As peças seriam pré-torneadas em estoque para 160 mm de diâmetro e 3.900 mm de comprimento. A operação principal de descascamento cria um contorno excêntrico no rotor da bomba, com diâmetro final de 100,5 mm. O descascamento giratório envolveria a peça em uma sequência escalonada de várias pastilhas de desbaste e uma pastilha de acabamento para promover cavacos curtos e facilmente quebráveis ​​que não interfeririam na ferramenta durante o tempo de ciclo de 150 minutos. A criação da forma excêntrica também exigia cortes contínuos e interrompidos, bem como uma posição descentralizada para o cabeçote giratório e descascador, uma circunstância que dificultava o acesso ao cabeçote e levaria as trocas de ferramentas para cerca de meia hora cada. As trocas de ferramentas também afetariam o acabamento superficial, mesmo nas melhores circunstâncias, quando uma falha da ferramenta ou uma grande queda na vida útil da ferramenta não danificasse a peça de trabalho e o cabeçote de descolamento.

Como tal, as ferramentas de corte e as pastilhas precisariam durar todo o tempo de ciclo de cada peça – um desafio dificultado pelo material de aço inoxidável austenítico 1.4435 da peça. Este é um material resistente com baixa condutividade térmica e tendência ao endurecimento, fatores que impõem exigências rigorosas à ferramenta de corte. Muitas das ferramentas de corte testadas pela Weingärtner não conseguiram atender aos requisitos de vida útil da ferramenta para o trabalho, então o OEM da máquina-ferramenta fez parceria com a Kennametal para encontrar ferramentas que atendessem às necessidades desse trabalho de alta exigência.



Cada rotor produzido pela Weingärtner e por seus clientes passa por um pré-torneamento para um diâmetro de 160 milímetros antes de entrar no Vario+ 700 para descasque e torneamento. O processo remove quase 60 milímetros de material ao longo de todo o comprimento de 3.900 milímetros da peça.

Uma solução sólida (carboneto)

Depois de analisar os dados de corte da Weingärtner e ajustar algumas geometrias, a equipe da Kennametal recomendou sua classe de metal duro KCU25B. Esta classe utiliza o revestimento PVD KENGold de três camadas da empresa, que, segundo a Kennametal, melhora a resistência à deformação térmica, ao desgaste da borda e ao desgaste geral, para melhorar a durabilidade da ferramenta.

“A vida útil da ferramenta foi impressionante desde o início, a qualidade da superfície foi consistente e o controle de cavacos foi confiável”, diz Weber, observando que a ferramenta foi capaz de atender com segurança a vida útil necessária de 150 minutos. Para a aplicação em questão, a Weingärtner combinou seu cabeçote de descasque com nove pastilhas de desbaste operando a uma profundidade de corte axial de 5,5 mm e uma pastilha de acabamento operando a uma profundidade de corte axial de 2,0 mm.

Weingärtner obteve acabamentos superficiais de Ra de 2,2 micrômetros e Rz de 9,5 micrômetros com essas ferramentas, um resultado que, segundo a empresa, reduz a quantidade de retificação necessária em estágios posteriores de fabricação. As ferramentas também provaram ser duráveis ​​o suficiente para que a Weingärtner e seu cliente possam usar parâmetros de corte mais agressivos do que o esperado. Como diz Markus Pleyer, engenheiro de vendas da Kennametal para o projeto:“Ao otimizar o processo, reduzimos o tempo de usinagem de 150 para 126 minutos – com resultados consistentemente excelentes”.