Aumente a Produtividade da Máquina com Técnicas Especialistas de Afinamento de Cavaco (Chip Thinning)

De estender a vida da ferramenta a abraçar ferramentas e técnicas patenteadas de taxa de remoção de metal, o afinamento de cavaco é central para maximizar a produtividade da máquina na metalurgia hoje.

Desde que torneiros estiveram diante de máquinas de fresar manuais, eles sabem que, à medida que a largura de corte diminui, as forças de corte também diminuem. O fuso fica mais silencioso; o manípulo mais fácil de girar. Faça um corte muito leve sem aumentar simultaneamente o avanço, no entanto, e a vida da ferramenta sofre pois a fresa de topo esfrega em si mesma — e fica cega como uma faca de manteiga velha. Aprenda como usar o afinamento de cavaco a seu favor com as tecnologias de hoje. Seja afinamento radial ou axial — ou caminhos de ferramenta trocoidais — a prova está na ferramenta e na técnica.

Avanços para Afinamento Radial de Cavaco e Fresamento de Face: Faça a Matemática

O afinamento radial de cavaco, que ocorre sempre que o engajamento radial do cortador cai abaixo de 50% do diâmetro do cortador, é tão relevante em centros de usinagem CNC quanto em fresadoras de joelho operadas manualmente. Por exemplo, uma fresa de topo de 1/2 polegada, 4 dentes, avançando a 0,01 polegada por dente (IPT) com um passo lateral (profundidade de corte radial) de 1/4 polegada ou maior produz uma espessura de cavaco igual ao avanço IPT programado, ou 0,010 polegada. Mas diminua o passo lateral para 10% (0,050 polegada) e o valor IPT deve ser aumentado para 0,0167 polegada para alcançar espessura de cavaco comparável.

Nem todo afinamento de cavaco, no entanto, é radial. Operações de fresamento de face são tipicamente realizadas com cortadores de insertos indexáveis de ângulo de ataque de 45 graus ou cortadores de botão de inserto redondo, ambos os quais afinam cavacos axialmente. Eles também direcionam forças de corte para cima e no fuso, que é exatamente onde você quer que elas vão. Em qualquer caso, o avanço provavelmente precisará ser aumentado para compensar o efeito de afinamento de cavaco, frequentemente muito mais alto do que o esperado.

O cenário de afinamento de cavaco se torna ainda mais complexo quando ferramentas de corte entram em cantos, correm ao redor de ilhas e mergulham fundo em bolsos. Avanços devem ser continuamente ajustados (assim como os próprios caminhos de ferramenta) para compensar ângulos variáveis de engajamento do cortador e seu impacto na espessura do cavaco. Felizmente, a maioria dos sistemas CAM hoje é bastante capaz de fazer esses cálculos, e muitos aproveitam o efeito de afinamento de cavaco para aumentar muito as taxas de remoção de metal.

Ficando Dinâmico com Caminhos de Ferramenta Trocoidais

Ao fazer cortes radiais mais leves em avanços mais altos e engajamento axial mais longo (frequentemente enterrando a fresa de topo ao longo de todo seu comprimento), as forças de corte são reduzidas e a vida da ferramenta melhorada. Esses caminhos de ferramenta “trocoidais” apresentam oportunidades substanciais para a comunidade de usinagem. Os dias de passo lateral estilo pista de corrida simples e cortes incrementais no eixo Z estão sendo abandonados em favor de “Movimento Dinâmico”, “Fresamento Volumétrico”, “Desbaste Adaptativo” e estratégias de desbaste patenteadas similares, a maioria prometendo taxas de remoção de metal 1,5 a 2 vezes maiores que métodos tradicionais.

Se sua oficina não investigou este novo paradigma de programação, é hora de fazer isso. Mas mesmo para aqueles que já estão usando tais caminhos de ferramenta, várias estratégias de usinagem adicionais devem ser implementadas se a produtividade máxima deve ser alcançada.

Use Fresas de Topo Mais Novas

Fresas de topo de ontem podem ser inadequadas para os caminhos de ferramenta de hoje. Avanços e velocidades de fuso mais altos são mais propensos a causar chatter, uma condição que é frequentemente exacerbada em máquinas-ferramentas de guias lineares mais leves e rápidas, comuns em oficinas hoje. Uma ampla variedade de fresas de topo de alto desempenho estão disponíveis, muitas equipadas com geometrias de alto cisalhamento, passo variável e, às vezes, hélice variável que param o chatter antes que ele comece. Algumas têm 5, 6 e até 7 dentes, tornando-as especialmente adequadas para cortes leves e avanços altos.

Aproveite a Evacuação de Cavacos

Opiniões variam sobre isso, mas poucos argumentariam que a maior parte do calor gerado durante operações de fresamento eficientes sai com o cavaco. Por causa disso, alguns sugerem que um jato de ar para tirar o cavaco da zona de trabalho e evitar recorte é tudo que é necessário ao usinar muitos aços e superligas. Outros juram por sistemas de refrigeração de alta pressão, capazes de enviar fluido de corte limpo e filtrado através da ferramenta a 1000 psi ou mais. Qual abordagem você toma depende do material, ferramenta de corte e revestimento da ferramenta, mas ambas valem consideração (assim como lubrificação de quantidade mínima, ou MQL, uma alternativa cada vez mais popular ao fluido de corte tradicional).

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Use Metal Duro Mais Duro

Métodos convencionais de “desbaste pesado” exigem um metal duro tenaz, capaz de suportar forças de corte pesadas e vibração que vêm com enterrar uma ferramenta. Mas profundidades de corte radiais leves e avanços altos significam que um grau mais duro de metal duro pode ser usado, na maioria dos casos prometendo vida útil mais longa da ferramenta. E como maiores quantidades de calor são geradas durante fresamento de alto avanço (HFM), um revestimento de ferramenta TiAlN ou multiphase comparável deve ser usado para fornecer lubrificidade, melhorar características de desgaste e estender ainda mais a longevidade e previsibilidade da ferramenta.

Encontre Excelentes Porta-Ferramentas

Rasgar um pedaço de aço inoxidável ou titânio a várias centenas de polegadas por minuto é uma coisa linda, mas apenas se não houver chance do cortador soltar, enviando estilhaços de uma ponta a outra da oficina. Estratégias HFM como estas requerem porta-ferramentas hidráulicos ou de contração de alta qualidade, alguns dos quais têm sulcos ou achatamentos especiais para prevenir extração. E se você vai girar a ferramenta a mais de 8.000 RPM (o que você quase certamente fará), você vai querer balanceá-la também. Runout e vibração são assassinos de produtividade.

Dê uma Firme Pegada

Enquanto você está nisso, como você está segurando a peça? É verdade que forças de corte são geralmente menores com HFM comparado à abordagem antiga de rasgar e rosnar, mas isso não significa que o torno de torneiro surrado que você usa desde a presidência do primeiro Bush pai é a primeira escolha para fixação. Uma variedade de soluções de fixação de alta precisão, poderosas e, em muitos casos, hidráulicas ou pneumáticas existem no mercado hoje. Enquanto você está nisso, confira algumas das opções de troca rápida, porque uma vez que você adote uma estratégia de fresamento HFM, você certamente estará preparando trabalhos com mais frequência.

Claro, há mais no HFM do que afinamento de cavaco e caminhos de ferramenta trocoidais. Ferramentas de corte devem ser introduzidas e retiradas do corte com movimentos de arco graduais. Cantos internos podem precisar ser “escolhidos” (picked) para evitar engajamento excessivo do cortador, possivelmente quebrando a ferramenta. Evite curvas fechadas e cantos de 90 graus usando caminhos de ferramenta com raio.

Crie um Processo Previsível e Repetível para Aposentadoria de Ferramentas

Acima de tudo, busque processos previsíveis. Todas as ferramentas de corte eventualmente falharão, mas saber quando e como o desgaste ocorre e então substituir ferramentas antes de falha catastrófica é óbvio, mesmo que signifique aposentar uma ferramenta antes de sua hora. Documente sua configuração, e mantenha um registro contínuo de mudanças de avanço ou velocidade, quais ferramentas foram trocadas e por quê, e quaisquer observações de usinagem que pareceram relevantes na época. Fazer isso evitará surpresas e permitirá que você maximize a remoção de metal.

Sua oficina está adotando técnicas de afinamento de cavaco? Compartilhe suas aplicações melhores, mais eficazes ou desafiadoras.