Dominando os desafios de torneamento difícil

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

O melhor da raça

Isso é exatamente o que a Kennametal Inc. realizou recentemente com a introdução do KBH10, uma nova geração de pastilhas de torneamento duro de nitreto cúbico de boro policristalino (PcBN) projetadas especificamente para os desafios do mercado exigente de hoje. Helmut Gremer, engenheiro sênior de tecnologia de usinagem global, diz que a nova pastilha complementa as classes PcBN KBH20 e KB5630 existentes da Kennametal, fornecendo a extrema resistência ao desgaste necessária para tornear metais endurecidos até 65Rc, especialmente onde são necessários acabamentos de superfície muito finos.

“Vimos que muitos fabricantes estão diminuindo as tolerâncias permitidas em mancais, anéis e pistões, cubos de engrenagem e assim por diante”, diz ele. “Por exemplo, tolerâncias dimensionais de <4 μm ou menos são cada vez mais comuns, assim como os requisitos de superfície melhores que Ra <0,4 μm. Esta nova classe fecha a lacuna para esses e outros clientes que precisam de uma vida útil da ferramenta superior ao terminar essas peças.”

Em um exemplo, um conhecido fabricante automotivo conseguiu mais que dobrar a vida útil da ferramenta - de 150 peças por aresta para 350 peças - durante uma operação de faceamento interno em um cubo de rolamento de liga de aço 5115 de 140 mm (5,5 pol.) de diâmetro que foi previamente tratado termicamente a 62 HRC. E um produtor de eixo de transmissão obteve resultados semelhantes, aumentando a vida útil da ferramenta de 250 para 450 peças por aresta ao tornear aço 58 HRC UC1 (semelhante ao S53) em seus tornos de torre vertical, mantendo consistentemente um acabamento superficial de 6 Rz ao fazê-lo.

Criando o caso difícil

Em cada instância, foram utilizadas velocidades de corte de 180 m/min (590 sfm), com profundidades de corte médias de 0,15 mm (0,006 pol.) e velocidades de avanço variando de 0,22 a 0,32 mm por rotação (0,0087 a 0,013 ipr). Também em cada caso, o cliente economizou milhares de dólares anualmente em custos de pastilhas em comparação com sua solução existente, reduzindo substancialmente o tempo de inatividade devido a trocas de ferramentas.

O substrato KBH10 é completamente novo. Sua composição de PcBN é projetada para velocidades de corte até 20% mais altas, proporcionando uma vida útil da ferramenta equivalente ou, em alguns casos, muito maior. Os engenheiros da Kennametal frequentemente conseguiam obter rugosidade de superfície Ra 0,2 e Rz 1, enquanto mantinham consistentemente o perfil e as tolerâncias dimensionais observadas anteriormente. E como o KBH10 está disponível em várias geometrias e preparações de aresta diferentes, está rapidamente se tornando a pastilha de referência para uma ampla seção transversal de fabricantes e suas aplicações de torneamento.

“O KBH10 é ideal para operações de acabamento fino, mas é resistente o suficiente para lidar com interrupções leves ou operações de profundidade de corte variáveis”, diz Gremer. “E como a pressão de corte e, portanto, o calor são reduzidos, as crateras e o desgaste de flanco também são reduzidos, prolongando a vida útil da ferramenta. Há também uma menor ocorrência da camada branca que afeta muitas operações de usinagem de peças duras.”

Esta última parte é realizada através da preparação de borda exclusiva do KBH10. Em vez da tradicional cascata ou afiação radial aplicada a praticamente todas as ferramentas de corte PcBN, a Kennametal desenvolveu um formato especial que é mais afiado e de corte mais livre do que as soluções concorrentes, mas ainda resistente o suficiente para suportar os rigores do torneamento duro.

“Cinco anos atrás, ninguém era capaz de gerar arestas como essa, muito menos medi-las”, explica Gremer. “Mas graças a alguns avanços bastante recentes em metrologia e tecnologia de máquinas-ferramenta, podemos produzir consistentemente esse formato de afiação, que reduz as forças de corte passivas em até 40%. Juntamente com o substrato mais resistente do KBH10 - também novo - produzimos uma pastilha que alcança um bom equilíbrio entre resistência ao desgaste, dureza e afiação."

Para ver a linha completa de produtos da Kennametal, visite MSCDirect.com.