Maximize Longevidade da Ferramenta: Como Ângulos de Avanço Moldam Performance de Torneamento

Cansado de queimar inserts diamantados para trabalho de ângulo de avanço? Exploramos os problemas criados por ângulos de avanço — e falamos com fabricantes de ferramentas de corte sobre as melhores formas de otimizar para suas necessidades.

Para trabalho de torneamento de propósito geral, inserts CNMG-style, diamantes de 80 graus têm sido a escolha de insert por muito tempo. Eles estão amplamente disponíveis, razoavelmente precificados e fornecem boa vida de ferramenta em uma ampla variedade de materiais. Eles também permitem o maquinista facear e torneiar a peça com a mesma ferramenta, simplificando setups e reduzindo tempo perdido em trocas de ferramenta. Por causa deste dever duplo, diamantes de 80 graus liberam pelo menos uma estação de ferramenta, uma consideração importante com torres de torno lotadas.

O Status Quo: Ângulo de Avanço Negativo Afeta Vida da Ferramenta de Corte

O desafio vem quando materiais da peça caem na categoria "não muito divertido de cortar". Níquel ou superligas resistentes a calor baseadas em cobalto como Inconel 718 e cobalto-cromo (CoCr), Ti-6Al-4V titânio, a maioria dos aços ferramenta, e aços inoxidáveis série 300 ou PH podem criar uma série de problemas para maquinistas, incluindo built-up edge (BUE), desgaste excessivo de flanco e especialmente entalhe de profundidade de corte.

Infelizmente, estes problemas são um tanto auto-infligidos. Ao usar insert diamante de 80 graus, o maquinista de torno está cortando com ferramenta de ângulo de avanço negativo 5 graus, que é ruim para vida da ferramenta — assumindo o porta-ferramenta estilo usual "face e torne". Seja fresando ou torneando, mudar para ângulo de avanço positivo não apenas afina o cavaco, mas também espalha forças de corte através de maior comprimento de carboneto, que reduz ou, em alguns casos, elimina os modos de falha.

"Ferramentas com ângulos de avanço negativos são as mais comumente aplicadas de todas as ferramentas de torneamento", diz Aaron Schade, gerente de programa para Knowledge Center Americas na Kennametal. "Isso não significa que são as melhores, apenas que é o que todo mundo está usando. Porque você tem folga em ambas direções, um ângulo de avanço negativo torna a ferramenta mais versátil — você pode facear a peça e então torneiar até um ombro, enquanto ferramenta com ângulo de avanço positivo significa que você precisará voltar com segunda ferramenta para estas operações."

Redondo e Redondo: O Valor de Inserts de Corte Redondos

Embora os benefícios sejam difíceis de quantificar, mudar para ferramenta com ângulo de avanço positivo pode oferecer melhorias significativas em vida da ferramenta. E quando vida da ferramenta é melhor, produtividade sobe, seja porque há menos tempo de inatividade ou porque taxas de avanço podem ser significativamente aumentadas.

"Recomendamos inserts redondos onde quer que possível, principalmente porque são a solução mais custo-efetiva para clientes que querem remover grandes quantidades de material no menor tempo possível ou onde vida da ferramenta é problemática", diz Aaron-Michael Eller, gerente de produto para torneamento ISO e materiais avançados na Seco Tools. "Em um torneamento reto usando profundidade de corte leve, por exemplo, você pode facilmente obter uma dúzia ou mais indexes por insert e avançar como louco."

É por isso que Kennametal, Seco Tools, Sandvik Coromant e todos fabricantes de ferramentas de torneamento oferecem porta-ferramentas que aceitam inserts redondos bem como vários inserts romboidais com ângulos de avanço de 15-graus, 45-graus e 75-graus. Todos oferecem oportunidade de dramaticamente melhorar operações de torneamento de uma oficina.

Não Tão Rápido: Ângulos de Avanço Podem Causar Chatter e Deflexão de Ferramenta

Apesar dos benefícios potenciais, no entanto, há um lado negativo — conforme ângulos de avanço crescem mais positivos, engate da ferramenta aumenta, gerando forças de corte mais altas que agora são deslocadas em direção radial; o maquinista pode ter eliminado entalhe de profundidade de corte, mas possivelmente estará enfrentando chatter e deflexão de ferramenta em vez.

Também, o efeito de afinamento de cavaco significa que aqueles cavacos são mais difíceis de controlar, e taxas de avanço mais pesadas provavelmente serão necessárias para compensar. São estas considerações, mais o fato que segunda ferramenta será requerida para facear a peça e limpar áreas não cortadas adjacentes a quaisquer ombros, que explicam por que a maioria dos maquinistas toma o caminho de menor resistência dos 80 graus.

Enquanto adotar estratégia de torneamento com ângulo de avanço positivo é admitidamente um ato de equilíbrio e pode requerer série de testes consumidores de tempo para dominar, ambos especialistas concordam que — para a aplicação certa — vale bem o esforço.

"Sim, você vai precisar de um setup razoavelmente rígido, e sim, você deve ajustar seus processos um pouco, mas ângulos de avanço positivos geralmente equivalem a taxas de remoção de metal aumentadas, vida da ferramenta e produtividade", diz Eller da Seco.

Por que porta-ferramentas certos são tão importantes? Leia "Lições em Usinagem de Alto Desempenho: Não Esqueça os Porta-Ferramentas."

Nenhuma Fórmula Mágica para Determinar a Ferramenta de Corte Ótima

A primeira mudança de processo é determinar qual ângulo de avanço é melhor. Este processo é definitivamente uma daquelas instâncias onde mais nem sempre é melhor. Assumindo profundidade de corte constante, mudar de ferramenta de negativo 5-graus para uma com ângulo de avanço positivo 45-graus aumenta engate da peça em 40 por cento. Novamente, ajustes nos parâmetros de corte quase certamente serão necessários para alcançar resultados desejados.

Já que forças de corte são sempre perpendiculares ao ângulo de avanço da ferramenta, ir positivo significa maior pressão radial da ferramenta aplicada à peça. Ao torneiar eixos esbeltos e peças de parede fina nestes cenários e com a maioria das operações de alargamento, um ângulo de avanço neutro é geralmente melhor, já que forças de avanço são quase inteiramente no eixo Z. É um trade-off complexo. Infelizmente, não há fórmula mágica para determinar a ferramenta de corte ótima.

"Você precisa de bom entendimento do impacto que ângulos de avanço têm em operação de torneamento, mas ao mesmo tempo reconhecer que configuração da peça também joga papel crítico em seleção de ferramenta", diz Schade. "Se é corte reto eixo Z sem ombros e sem facear, há realmente número ilimitado de opções de ferramentas, enquanto undercuts, perfilagem, ombros, e outras características de peça tendem a limitar o que pode ser feito com ferramenta única."

"Tudo em usinagem é dependente de aplicação, e o mais importante é compreender as opções disponíveis e usá-las para sua melhor vantagem — mudar para ângulo de avanço positivo é uma tal opção", diz Schade.

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