Ferramentas CBN e PCD Sem Ligante da Sumitomo Redefinem Durabilidade e Versatilidade na Usinagem de Materiais Duros

Com trabalhos de usinagem desafiadores às vezes exigindo múltiplas trocas de ferramenta, uma ferramenta durável que estende a vida útil é altamente desejável. Aqui está como as ferramentas CBN sem ligante e PCD sem ligante da Sumitomo estão oferecendo opções de corte duro e duradouras para trabalhar com materiais difíceis de cortar.

A Sumitomo sempre foi comprometida com a modernização de suas linhas de produtos.

O produto mais recente de seus esforços de pesquisa e desenvolvimento é um conjunto de ferramentas de corte que dão ao usuário final maior versatilidade ao usinar materiais duros de cortar, como ligas de titânio.

Os engenheiros da Sumitomo conseguiram criar ferramentas CBN (nitreto de boro cúbico) sem ligante e PCD (diamante policristalino) sem ligante.

Estes produtos ligam diretamente partículas de nível nanômetro ou submicrométrico sem usar materiais ligantes metálicos. Esta tecnologia "sem ligante" é mais dura e tem melhor condutividade térmica que CBN/PCD convencionais, permitindo maior eficiência e oferecendo um grande benefício para maquinistas que valorizam produtividade, vida útil da ferramenta e versatilidade.

A Ciência do CBN e PCD Sem Ligante

Sob um processo recém-desenvolvido, engenheiros da Sumitomo desenvolveram pequenos grãos de cristal de carbono que podem ser dispostos compactamente e são 100 vezes menores que tamanhos de grão anteriores. Estes grãos são ligados uns aos outros diretamente, sem qualquer material ligante entre eles, oferecendo um grau muito alto de dureza.

"O método tradicional de usar um material ligante metálico introduz uma impureza na aresta de corte. Então quando o produto é feito sem ligante, você tem uma aresta de corte muito pura, e ela dura mais, e então pode ser muito custo-efetiva para o usuário", diz Schendel.

"Quando sinterizamos o material, as redes cúbicas entre estes grãos minúsculos se entrelaçam umas às outras e o tamanho do grão realmente cresce; eles crescem em grãos maiores que ainda são muito menores do que o que fornecemos em nossos outros produtos convencionais, mas esses grãos se ligam uns aos outros e o entrelaçamento da rede cúbica se torna muito forte", diz Schendel.

Ele explica que o objetivo final para este tipo de ferramenta de corte é ser dura. Então quando um ligante é usado em ferramentas convencionais para sintetizar material, ele enfraquece a ligação entre os grãos de material, significando que há um lugar onde a pastilha da ferramenta pode falhar e a aresta de corte pode perder sua forma, o que também significa que não pode mais performar.

"Ao não usar um ligante, fazemos a ligação entre os grãos mais forte que o próprio grão, então melhora as propriedades do material de corte", diz Schendel.

Aplicações de Materiais Sem Ligante

Os dois produtos sem ligante da Sumitomo são:

CBN Sem Ligante (NCB100):

• Ideal para acabamento de alta eficiência de ligas de titânio, ligas de cobalto-cromo, metal duro cementado, e outros materiais difíceis de cortar.
• A ferramenta também oferece precisão dimensional inigualável e rugosidade superficial reduzida, e vida útil da ferramenta drasticamente melhorada que resulta em eficiência de custo ótima.

PCD Sem Ligante (NPD10/DA90):

• Mais adequado para usinagem de acabamento de metal duro e materiais duros e quebradiços, principalmente tungstênio e metal duro cementado.
• Mantém excelente precisão dimensional por longos períodos.
• Alcança usinagem de alta precisão de metal duro com diamante nanopolicristalino, que tem excelente resistência ao desgaste.
• Reduz drasticamente o número de vezes que a ferramenta deve ser indexada comparado a ferramentas de diamante anteriores, melhorando eficiência de trabalho e reduzindo custo total.

Como declarado acima, CBN é altamente útil para titânio e ligas de titânio, enquanto PCD é usado para materiais duros e quebradiços como carboneto de tungstênio e metal duro cementado, que a maioria das pessoas agora retifica.

"Você poderia cortar uma fresa de topo de metal duro com a aresta de corte de PCD sem ligante NPD10, e alguns fabricantes de matrizes de fundição sob pressão usam para punções de metal duro, enquanto empresas que fazem cavidades de lentes ou moldes de lentes usam para cortar a cavidade real da lente", diz Schendel. "Normalmente você teria que usar retificação para fabricar aquele bloco, mas agora podemos fazer cortes diretos."

Como a nova tecnologia sem ligante permite vida útil da ferramenta muito melhor, ela aumenta o throughput para o usuário final, o que é significativo, explica Schendel.

"Ao encurtar o tempo de ciclo, um fabricante pode rodar operações mais rápido e pode fazer mais peças por dia — então isso aumenta o lucro", diz ele. "Ou uma oficina de serviços pode terminar uma série menor de unidades mais rapidamente para que a máquina fique disponível para o próximo trabalho, então eles terão mais peças passando pela porta a cada ano, o que é sempre um grande plus."

E quando oficinas são mais produtivas, não precisam de tantos operadores de máquina, ele adiciona: "Então se eles estão tendo dificuldade em encontrar trabalhadores agora, esta ferramenta ajuda tornando possível para eles produzirem mais com menos pessoas."

Benefícios para Indústrias Aeroespacial e Médica

Ferramentas CBN e PCD sem ligante têm usos em indústrias específicas.

Por exemplo, ferramentas CBN sem ligante são predominantemente usadas nas indústrias aeroespacial e médica. Aeroespacial usa muito titânio e ligas de titânio. As indústrias médicas também usam titânio, e cobalto-cromo para itens como joelhos e quadris artificiais.

Como produzir peças para estas indústrias pode ser caro, reduzir o custo por peça através do desempenho da ferramenta pode ajudar estes clientes com sua economia de custo geral.

Testes de corte no torneamento de ligas de titânio com CBN sem ligante NCB100 da Sumitomo retornaram os resultados abaixo:

• Controle consistente de cavacos e aresta duradoura, tornando as ferramentas ótimas candidatas para substituir processos atuais de acabamento estável usando metal duro
• 3X mais tempo no corte
• 9X a quantidade de material removido
• Tempo de inatividade minimizado
• Entrada do operador reduzida
• Necessidade de ferramentas redundantes eliminada
• Operação sem supervisão habilitada

Custos reduzidos são outro benefício, diz Schendel.

"Embora estes itens venham com uma etiqueta de preço mais alta, o retorno mostrou ao cliente um grande valor", diz ele.

Em muitos casos, nosso PCD tradicional (DA90) pode desbastar e acabar uma peça de forma custo-efetiva, Schendel adiciona. "Desbaste com DA90 e acabamento com NPD10 sem ligante, e essa é a maneira custo-efetiva de fazer."

"E se usuários estão procurando um acabamento espelhado em metal duro, ou eles têm que manter uma tolerância muito apertada em metal duro, eles podem controlar o tamanho da peça e obter consistência muito melhor, peça após peça, com a opção sem ligante em oposição ao PCD tradicional", ele adiciona.

"Nosso objetivo é sempre aumentar a linha de fundo para o usuário final, tornar seus processos tão lucrativos e eficientes quanto possivelmente podemos", diz Schendel. "Sempre olhamos para o custo por peça do usuário comparado a como eles estão processando uma peça agora, porque nosso objetivo é aumentar sua produtividade."

Quais ferramentas ajudaram a tornar sua oficina mais produtiva? O que você está usando para usinar materiais difíceis de cortar? Compartilhe seus pensamentos nos comentários abaixo.