Top 5 Técnicas de Retificação para Acabamento Superficial Excepcional

Melhorar o acabamento superficial pode ser feito ajustando um ou mais destes pontos: parâmetros operacionais, dressagem da roda, tamanho de grão, fornecimento de fluido de corte e condição da máquina.

Retificação CNC de produção de precisão brilha quando peças requerem tolerâncias geométricas apertadas e acabamentos superficiais de qualidade. Tipicamente, acabamentos superficiais na faixa de 32 micropolegadas Ra a tão baixo quanto 4,0 micropolegadas Ra e melhores são os números necessários a serem alcançados. Comparativamente, uma operação tradicional de fresamento ou torneamento pode alcançar um acabamento de cerca de 125 micropolegadas a 32 micropolegadas Ra.

Se o objetivo é melhorar o acabamento superficial atual de 20 micropolegadas Ra para 17 micropolegadas Ra, então simplesmente aumentar a velocidade da roda e/ou reduzir levemente a taxa de avanço pode ser suficiente. No entanto, se um acabamento superficial mais fino é requerido, então estes cinco fatores devem ser abordados.

1) Parâmetros Operacionais de Retificação

Ajustar os parâmetros de retificação pode ser a solução mais fácil e rápida para melhorar o acabamento superficial de uma peça. Aqui estão parâmetros-chave e ações recomendadas para fazê-lo com sucesso.

Retificação por penetração (creep-feed)/superfície:

• Aumente a velocidade da roda. Este é um bom ponto de partida. No entanto, certifique-se de que a roda é classificada para rodar na nova velocidade. A velocidade máxima de operação (MOS) será declarada no lado da roda.
• Reduza a taxa de avanço.
• Reduza a profundidade de corte.
• Aumente o número de passagens de spark-out.

Retificação de diâmetro externo (OD)/interno (ID):

• Aumente a velocidade da roda. Como mencionado antes, a roda deve ser classificada para rodar na nova velocidade. A velocidade operacional máxima será declarada no lado da roda.
• Reduza a profundidade de corte por revolução.
• Reduza a velocidade da peça (rpm): A taxa de penetração pode precisar ser ajustada para manter a profundidade por revolução.
• Aumente o tempo de dwell/spark-out.
• Use oscilação (uma prática comum em retificação ID por penetração).

Muitas máquinas de retificação hoje têm controladores de velocidade variável, então alterar a velocidade da roda pode ser realizado simplesmente editando o programa CNC ou ajustando o controlador de velocidade do fuso. Outras máquinas podem exigir mudança manual de polias e correias.

Reduzir as taxas de avanço também pode ser realizado editando o programa CNC ou ajustando o controle de taxa de avanço. No entanto, esta abordagem pode aumentar o tempo de ciclo, o que nem sempre é uma boa opção, particularmente em uma operação de produção onde o tempo de ciclo é crítico. Em aplicações onde o tempo de ciclo não é crítico, reduzir a taxa de avanço pode ser uma boa opção para melhorar o acabamento superficial da peça.

Quando a velocidade da roda é aumentada e a profundidade de corte e a taxa de avanço são reduzidas, a roda pode ficar cega. Isso aumenta a chance de dano térmico à peça e pode aumentar as forças de retificação. Portanto, deve-se ter cuidado ao ajustar esses parâmetros para não introduzir outros problemas no processo.

2) Dressagem da Roda de Retificação

As condições de dressagem para rodas de retificação convencionais e superabrasivas podem ser manipuladas para ajudar a melhorar o acabamento superficial. Isso é tipicamente realizado diminuindo a velocidade de travessia do dressador e/ou reduzindo a profundidade por passagem durante a dressagem. Reduzir a profundidade de dressagem torna a ação de dressagem menos agressiva e resulta em uma face da roda mais lisa, que tipicamente melhora o acabamento superficial da peça. Reduzir a velocidade de travessia do dressador reduz o lead de dressagem, que é a distância que a roda percorre em uma rotação da roda. O lead de dressagem pode ser aplicado a qualquer processo de dressagem onde a ferramenta de dressagem atravessa a face da roda. No entanto, o lead de dressagem não se aplica a operações de dressagem por penetração. Ajustar o lead é uma boa maneira de melhorar o acabamento superficial em processos existentes.

É melhor calcular a razão de sobreposição de dressagem (que leva em conta a largura do dressador) ao desenvolver um novo processo ou mudar o tipo de ferramenta de dressagem. A razão de sobreposição é o número de vezes que qualquer ponto na face da roda de retificação contactará a face do dressador enquanto o dressador se move através da roda (Tabela 1).

A razão de sobreposição de dressagem determina a condição da superfície da face da roda. Isso, por sua vez, determina a rugosidade superficial da peça. Quando a razão de sobreposição aumenta, o dressador atinge o mesmo grão na roda mais vezes, criando uma topografia fina na superfície da roda. Isso torna a face da roda cega e fechada, resultando em um acabamento superficial mais fino na peça.

No entanto, deve-se ter cuidado para garantir que a face da roda não fique muito fechada após dressagem muito fina. Uma face de roda fechada pode resultar em maior potência de retificação devido à superfície da roda estar cega e poderia causar dano térmico à peça. A Tabela 2 mostra as equações para determinar o lead e a razão de sobreposição.

3) Composição da Roda de Retificação: Tamanho de Grão

O tamanho de grão da roda de retificação tem efeito direto no acabamento superficial. Quanto maior o tamanho de grão, mais grosso o acabamento. É importante selecionar o tamanho de grão correto com base nos requisitos de acabamento da peça. A Tabela 3 mostra tipos de grão, tamanhos e sugestões para vários requisitos de acabamento.

Antes de fazer uma mudança no tamanho de grão, dressar a roda usando parâmetros menos agressivos é aconselhado. Reduzir o tamanho de grão provavelmente significará que as taxas de avanço precisarão ser reduzidas e, como resultado, os tempos de ciclo poderiam aumentar. Tamanhos de grão menores não podem remover material em uma taxa de remoção tão alta quanto tamanhos de grão mais grossos. Além disso, dano térmico pode ser induzido em uma peça ao usar tamanhos de grão menores.

A composição de uma roda de retificação abrasiva convencional inclui tipo e tamanho abrasivo, estrutura da roda (espaçamento do grão), grau (dureza do ligante) e tipo de ligante. A composição de uma roda de retificação superabrasiva inclui tipo e tamanho abrasivo, concentração abrasiva, e grau e tipo de ligante. Abrasivos convencionais incluem óxido de alumínio, carboneto de silício e abrasivo cerâmico; e superabrasivos incluem diamante e nitreto de boro cúbico (cBN).

Antes de encomendar uma roda com tamanho de grão menor, é aconselhado contatar um fabricante/distribuidor de rodas de retificação para encontrar a melhor composição de roda para uma aplicação.

4) Fornecimento de Fluido de Corte

Se a aplicação de fluido de corte for insuficiente, cavacos de retificação podem ser reintroduzidos na zona de retificação. Os cavacos podem causar arranhões na peça, o que é frequentemente experimentado em retificação ID. É crítico garantir que o bico de fluido de corte esteja corretamente direcionado para a zona de retificação e haja fluxo e pressão de fluido de corte suficientes para expelir os cavacos da área. Direcionar toda a zona de retificação com precisão pode ser a chave para alcançar um acabamento superficial consistente através da peça. Em alguns processos de alta taxa de remoção, pode ser necessário ajustar a pressão do fluido de corte para igualar a velocidade da roda para evitar queimar a peça. Isso também ajuda a remover cavacos da zona de retificação.

Cavacos também podem grudar na roda de retificação, em alguns casos. Isso pode acontecer em retificação mais agressiva ou ao retificar certos metais que tendem a grudar na roda de retificação. Nestas aplicações, bicos de esfregação (scrubber nozzles) podem precisar ser implementados. Bicos de esfregação são tipicamente de alta pressão (500-1.000 psi), dispositivos de baixa vazão que são direcionados após a zona de retificação para remover cavacos da estrutura da roda.

Bicos de esfregação são improváveis de ser a resposta para retificação ID, porém, devido à quantidade limitada de espaço no furo da peça. Fluido de corte por inundação deve ser usado nestes casos. No entanto, para retificação OD e creepfeed/superfície, bicos de esfregação podem frequentemente ser implementados sem interferir com a peça ou fixadores.

Filtragem ruim de fluido de corte também pode afetar negativamente o acabamento superficial e/ou causar arranhões na superfície da peça. Se partículas não forem filtradas, elas podem ser bombeadas de volta para a zona de retificação junto com o fluido de corte. Quando a filtragem é suspeita como causa de arranhões e acabamento ruim, um filtro de mícron menor pode precisar ser usado. Uma regra geral para retificação de metal duro, por exemplo, é usar um filtro que filtre partículas, no mínimo, maiores que 10% do tamanho de grão da roda (veja Tabela 4).

Expand Expand Tabela 4. Uma regra geral para retificação de metal duro é usar um filtro que capture partículas maiores que 10% do tamanho de grão da roda.

O tipo de fluido de corte também pode influenciar o acabamento superficial, tipicamente devido ao impacto da lubrificidade no desgaste da roda. Fluido de corte de óleo reto geralmente promove menor desgaste da roda e, portanto, um acabamento superficial mais consistente.

5. CONDIÇÃO DA MÁQUINA

Fatores relacionados à máquina de retificação podem afetar o acabamento superficial da peça. Estes incluem:

Balanceamento do conjunto roda/cubo: Se o conjunto da roda de retificação não estiver balanceado a um nível aceitável, pode resultar em vibração e/ou acabamento superficial ruim. O balanceamento pode ser realizado usando equipamentos como balanceador estático, balanceador dinâmico/manual, ou um auto balanceador montado na máquina. A precisão e acabamento superficial requeridos da peça determinarão o tipo de equipamento a ser usado.

Sistemas de auto balanceamento montados diretamente no fuso de retificação são a melhor opção de balanceamento. Este sistema move automaticamente pesos dentro de um cubo para contrabalancear o desequilíbrio roda/cubo. Auto balanceadores são limitados a máquinas de maior porte, como creepfeed e máquinas tipo OD, e portanto não são práticos para rodas de pequeno diâmetro.

O próximo melhor método para balanceamento é o sistema de balanceamento dinâmico/manual, que pode ser usado em todos os tipos de máquinas. Ele balanceia o conjunto roda/cubo diretamente na máquina, mas requer movimento manual dos pesos de balanceamento.

Finalmente, balanceamento estático, que é realizado fora da máquina, tem suas limitações em termos dos níveis de balanceamento que pode alcançar. No entanto, é melhor do que não balancear e, em algumas aplicações, funciona bem.

Dito isso, nem todas as rodas requerem balanceamento. Algumas rodas pequenas que têm massa baixa não têm o peso para criar um desequilíbrio problemático. Então, a menos que essas rodas pequenas estejam rodando em velocidades muito altas ou se a máquina/sistema (canhão) não for rígido, balanceamento não é requerido. Além disso, rodas usadas para aplicações de menor precisão ou desbaste podem não requerer balanceamento.

Rigidez da máquina: Rigidez ruim da máquina pode levar a qualidade ruim da peça. Com o tempo, mancais do fuso podem desgastar e ficar frouxos. Mancais também podem ser danificados se a máquina tiver sofrido colisão. Onde possível, mancais do fuso devem ser verificados periodicamente ou continuamente usando equipamento de análise de vibração. Este equipamento é uma ótima ferramenta para ajudar a prever problemas iminentes com os mancais do fuso que poderiam resultar em qualidade ruim da peça. Métodos ruins de fixação e fixadores também podem resultar em vibração ou deflexão e, em última análise, acabamento superficial ruim.

Sistema de dressagem: Dressar a roda corretamente é crítico para alcançar um bom acabamento superficial, então o sistema de dressagem deve estar em boas condições. Ferramentas estacionárias devem ser substituídas se danificadas ou desgastadas. Ferramentas rotativas como o fuso de retificação devem ser verificadas para vibração excessiva, excentricidade e movimento.

Manutenção da máquina-ferramenta: É crucial seguir as instruções do fornecedor da máquina-ferramenta para lubrificação programada da máquina, monitoramento da qualidade do ar comprimido, frequência de troca de filtros, e assim por diante. Cubos e eixos de roda devem ser inspecionados por danos, bem como fixadores, apoios fixos, pontas de contraponto, e assim por diante. Inspecionar estes componentes da máquina deve ser parte da rotina diária de manutenção preventiva de uma oficina.

Além da manutenção regular, muitas empresas estão agora implementando programas de manutenção como monitoramento baseado em condição (CBM), onde a máquina é monitorada por sensores, como acelerômetros, medidores de temperatura, medidores de pressão, e assim por diante. Esta manutenção preditiva usa os dados coletados dos sensores para estabelecer tendências, prever falhas e ajudar a determinar quando componentes como mancais precisam ser trocados.

Publicado anteriormente no blog da Norton.