Otimizando a vida útil da ferramenta:o efeito dos ângulos de ataque nas operações de torneamento

Cansado de queimar ferramentas de corte em forma de diamante para trabalhar com ângulo de ataque? Exploramos os problemas criados pelos ângulos de ataque e conversamos com fabricantes de ferramentas de corte sobre as melhores maneiras de otimizar para suas necessidades.

Para trabalhos de torneamento de uso geral, os diamantes de 80 graus no estilo CNMG têm sido a pastilha de escolha. Eles estão amplamente disponíveis, com preços razoáveis ​​e proporcionam uma boa vida útil da ferramenta em uma ampla variedade de materiais. Eles também permitem que o maquinista enfrente e gire a peça de trabalho com a mesma ferramenta, simplificando os setups e reduzindo o tempo perdido nas trocas de ferramentas. Devido a este duplo dever, os diamantes de 80 graus liberam pelo menos uma estação de ferramentas, uma consideração importante com torres de torno lotadas.

O status quo:ângulo de ataque negativo afeta a vida útil da ferramenta de corte

O desafio surge quando os materiais da peça de trabalho se enquadram na categoria “não muito divertido de cortar”. Superligas resistentes ao calor à base de níquel ou cobalto, como Inconel 718 e cromo-cobalto (CoCr), titânio Ti-6Al-4V, a maioria dos aços-ferramenta e aços inoxidáveis ​​da série 300 ou PH podem criar uma série de problemas para os maquinistas, incluindo aresta postiça (BUE), desgaste de flanco excessivo e entalhe especialmente na profundidade de corte.

Infelizmente, esses problemas são um pouco auto-infligidos. Ao usar uma pastilha diamantada de 80 graus, o torno mecânico está cortando com uma ferramenta de ângulo de ataque negativo de 5 graus, o que é ruim para a vida útil da ferramenta – supondo que o porta-ferramentas estilo “face and turn” seja usado. Seja no fresamento ou torneamento, a mudança para um ângulo de ataque positivo não apenas afina o cavaco, mas também distribui as forças de corte por um comprimento maior de metal duro, o que reduz ou, em alguns casos, elimina os modos de falha.

“Ferramentas com ângulos de ataque negativos são as mais comumente aplicadas de todas as ferramentas de torneamento”, diz Aaron Schade, gerente de programa do Knowledge Center Americas na Kennametal. “Isso não significa que eles são os melhores, apenas que é o que todo mundo está usando. Como você tem folga em ambas as direções, um ângulo de ataque negativo torna a ferramenta mais versátil - você pode enfrentar a peça e depois virar para um ressalto, enquanto uma ferramenta com um ângulo de ataque positivo significa que você precisará voltar com um segundo ferramenta para essas operações”.

Redondos e redondos:o valor das inserções de ferramentas de corte redondas

Embora os benefícios sejam difíceis de quantificar, mudar para uma ferramenta com um ângulo de ataque positivo pode oferecer melhorias significativas na vida útil da ferramenta. E quando a vida útil da ferramenta é melhor, a produtividade aumenta, seja porque há menos tempo de inatividade ou porque as taxas de avanço podem ser aumentadas significativamente.

“Recomendamos pastilhas redondas sempre que possível, principalmente porque são a solução mais econômica para clientes que desejam remover grandes quantidades de material no menor tempo possível ou onde a vida útil da ferramenta é problemática”, diz Aaron-Michael Eller, gerente de produto para torneamento ISO e materiais avançados na Seco Tools. “Em uma curva reta usando uma profundidade de corte leve, por exemplo, você pode facilmente obter uma dúzia ou mais de índices por pastilha e alimentá-la como um louco.”

É por isso que Kennametal, Seco Tools, Sandvik Coromant e todos os fabricantes de ferramentas de torneamento oferecem porta-ferramentas que aceitam pastilhas redondas, bem como várias pastilhas rombóides com ângulos de ataque de 15 graus, 45 graus e 75 graus. Todos oferecem a oportunidade de melhorar drasticamente as operações de torneamento de uma oficina.

Não tão rápido:ângulos de ataque podem causar vibração e deflexão da ferramenta

Apesar dos benefícios potenciais, no entanto, há uma desvantagem – à medida que os ângulos de ataque se tornam mais positivos, o engate da ferramenta aumenta, gerando forças de corte mais altas que agora são deslocadas na direção radial; o maquinista pode ter eliminado os entalhes de profundidade de corte, mas possivelmente estará enfrentando vibração e deflexão da ferramenta.

Além disso, o efeito de afinamento de cavacos significa que esses cavacos são mais difíceis de controlar, e taxas de alimentação mais pesadas provavelmente serão necessárias para compensar. São essas considerações, mais o fato de que uma segunda ferramenta será necessária para enfrentar a peça de trabalho e limpar as áreas não cortadas adjacentes a qualquer ressalto, que explicam por que a maioria dos maquinistas segue o caminho de 80 graus de menor resistência.

Embora a adoção de uma estratégia de giro de ângulo de ataque positivo seja reconhecidamente um ato de equilíbrio e possa exigir uma série de testes demorados para dominar, ambos os especialistas concordam que – para a aplicação correta – vale a pena o esforço.

“Sim, você precisará de uma configuração bastante rígida e, sim, você deve ajustar seus processos um pouco, mas os ângulos de ataque positivos geralmente equivalem a taxas de remoção de metal aumentadas, vida útil da ferramenta e produtividade”, diz Eller, da Seco.

Por que os porta-ferramentas certos são tão importantes? Leia “ Lições de usinagem de alto desempenho:não se esqueça dos porta-ferramentas .”

Nenhuma fórmula mágica para determinar a ferramenta de corte ideal

A primeira mudança de processo é determinar qual é o melhor ângulo de ataque. Este processo é definitivamente um daqueles casos em que mais nem sempre é melhor. Assumindo uma profundidade de corte constante, mudar de uma ferramenta de 5 graus negativo para uma com um ângulo de ataque positivo de 45 graus aumenta o engate da peça em impressionantes 40 por cento. Novamente, ajustes nos parâmetros de corte quase certamente serão necessários para alcançar os resultados desejados.

Uma vez que as forças de corte são sempre perpendiculares ao ângulo de ataque da ferramenta, ficar positivo significa que uma maior pressão radial da ferramenta é aplicada à peça de trabalho. Ao tornear eixos esbeltos e peças de paredes finas nesses cenários e com a maioria das operações de mandrilamento, um ângulo de ataque neutro geralmente é o melhor, pois as forças de avanço estão quase inteiramente no eixo Z. É uma troca complexa. Infelizmente, não existe uma fórmula mágica para determinar a ferramenta de corte ideal.

“Você precisa de uma boa compreensão do impacto que os ângulos de ataque têm na operação de torneamento, mas ao mesmo tempo reconhece que a configuração da peça também desempenha um papel crítico na seleção da ferramenta”, diz Schade. “Se for um corte reto no eixo Z sem ressaltos e sem faceamento, há realmente um número ilimitado de opções de ferramentas, enquanto rebaixos, perfis, ressaltos e outros recursos de peças tendem a limitar o que pode ser feito com uma única ferramenta.”

“Tudo na usinagem depende da aplicação, e o mais importante é entender as opções disponíveis e usá-las para sua melhor vantagem – mudar para um ângulo de ataque positivo é uma dessas opções”, diz Schade.

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