Dominando o Torneamento Duro: Superando Desafios com Ferramentas Avançadas

O torneamento duro tem sido usado por décadas para simplificar e em muitos casos eliminar operações de retífica cilíndrica. É rápido, preciso, e graças a fornecedores de ferramentas como a Kennametal, uma ampla variedade de ferramentas de corte previsíveis e custo-efetivas está disponível para domar até os aços endurecidos, superligas e ferros gelados mais difíceis. Mas à medida que as indústrias aeroespacial, automotiva, geração de energia e outras continuam a desenvolver metais ainda mais robustos, fabricantes de ferramentas de corte devem evoluir também com ferramentas de alto desempenho para enfrentar esses materiais.

O Melhor da Raça

É exatamente isso que a Kennametal Inc. realizou recentemente com sua introdução do KBH10, uma nova raça de inserto de torneamento duro de nitreto de boro cúbico policristalino (PcBN) projetado especificamente para os desafios do mercado exigente de hoje. Helmut Gremer, engenheiro sênior para tecnologia de usinagem global, diz que o novo inserto complementa os graus PcBN existentes da Kennametal KBH20 e KB5630 ao fornecer a resistência extrema ao desgaste necessária para torneamento bem-sucedido de metais endurecidos até 65 HRC, especialmente onde acabamentos superficiais muito finos são requeridos.

"Vimos que muitos fabricantes estão diminuindo as tolerâncias permitidas em journals de mancais, anéis e pistões, cubos de engrenagens, e assim por diante", diz ele. "Por exemplo, tolerâncias dimensionais de < 4 µm ou menos são cada vez mais comuns, assim como requisitos de superfície melhores que Ra < 0,4 µm. Este novo grau fecha a lacuna para estes e outros clientes que precisam de vida superior da ferramenta ao acabar tais peças."

Em um exemplo, um conhecido fabricante automotivo conseguiu mais que dobrar a vida da ferramenta — de 150 peças por aresta para 350 peças — durante uma operação de faceamento interno em um cubo de mancal de liga 5115 de 140 mm (5,5 pol.) de diâmetro que foi previamente tratado termicamente a 62 HRC. E um produtor de eixos de transmissão alcançou resultados similares, aumentando a vida da ferramenta de 250 para 450 peças por aresta ao torneiar aço UC1 de 58 HRC (similar a S53) em seus tornos de torreta vertical, mantendo consistentemente um acabamento superficial de 6 Rz enquanto fazia isso.

Fazendo o Caso Difícil

Em cada instância, velocidades de corte de 180 m/min foram usadas (590 sfm), com profundidades de corte médias de 0,15 mm (0,006 pol.) e avanços variando de 0,22 a 0,32 mm por rev (0,0087 a 0,013 ipr). Também em cada caso, o cliente economizou milhares de dólares anualmente em custos de inserts comparado à sua solução existente, enquanto reduziu substancialmente o tempo de inatividade devido a trocas de ferramenta.

O substrato KBH10 é completamente novo. Sua composição PcBN é projetada para velocidades de corte até 20% mais altas enquanto fornece vida de ferramenta equivalente ou em alguns casos muito maior. Engenheiros da Kennametal frequentemente conseguiram alcançar Ra 0,2 e Rz 1 de rugosidade superficial, enquanto mantinham consistentemente o perfil e tolerâncias dimensionais mencionados anteriormente. E como o KBH10 está disponível em várias geometrias e preparos de aresta diferentes, está rapidamente se tornando o inserto preferido para uma ampla seção transversal de fabricantes e suas aplicações de torneamento.

"O KBH10 é idealmente adequado para operações de acabamento fino, mas é tenaz o suficiente para lidar com interrupções leves ou operações de profundidade de corte variável", diz Gremer. "E como a pressão de corte e portanto o calor é reduzido, desgaste de cratera e flanco são igualmente reduzidos, estendendo a vida da ferramenta. Há também uma ocorrência menor da camada branca que atormenta muitas operações de usinagem de peças duras."

Esta última parte é realizada através do preparo de aresta único do KBH10. Em vez do fio tradicional em cascata ou arredondado aplicado a praticamente todas as ferramentas de corte PcBN, a Kennametal desenvolveu uma forma especial que é mais afiada e de corte mais livre que soluções concorrentes, mas ainda tenaz o suficiente para suportar os rigores do torneamento duro.

"Cinco anos atrás, ninguém era capaz de gerar arestas como esta, muito menos medi-las", explica Gremer. "Mas graças a avanços recentes em metrologia e tecnologia de máquinas-ferramenta, podemos produzir consistentemente esta forma de fio, que reduz forças de corte passivas em até 40%. Junto com o substrato mais tenaz do KBH10 — também novo — produzimos um inserto que atinge um equilíbrio fino entre resistência ao desgaste, dureza e nitidez."

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