Lucratividade de fabricação por meio de ferramentas de corte bem mantidas

Como em todo trabalho, há uma ferramenta certa para cada trabalho. Na manufatura, a usinagem bem-sucedida depende de ferramentas de corte afiadas e bem mantidas que garantem não apenas a precisão, mas também a velocidade. A afiação bem-sucedida das ferramentas de corte depende do uso do rebolo correto, configuração da ferramenta e método de retificação para cada tipo de ferramenta. Este artigo fornece algumas informações básicas, mas valiosas, sobre como afiar ferramentas de corte. O processo visa manter o fluxo de fabricação o mais eficiente possível, garantindo maior competitividade nacional e até global.

O método mais comum para afiar uma ferramenta desgastada é por meio de "retificação". Tanto as rodas convencionais (óxido de alumínio e carboneto de silício) quanto as superabrasivas (nitreto cúbico de boro, CBN) são utilizadas para esse propósito. No entanto, as rodas convencionais embotam mais rápido, tornam-se esmaltadas e polidas, reduzindo assim a produtividade de retificação e causando danos térmicos / metalúrgicos à ferramenta que está sendo retificada. Ao considerar a escolha de um rebolo e os custos de melhoria versus o efeito no resultado final, aqui estão alguns fatores importantes que tornam os rebolos de CBN uma escolha melhor do que os rebolos convencionais para afiar ferramentas de corte:

Os grãos de CBN têm 55 vezes mais condutividade térmica, quatro vezes mais resistência à abrasão e duas vezes a dureza dos abrasivos de óxido de alumínio. Esta combinação torna as rodas CBN especialmente adequadas para o desbaste de ferramentas de aço superligado e de alta velocidade, proporcionando:

• vida longa da roda com altas taxas de remoção de material;
• pouco ou nenhum dano térmico à aresta de corte devido à ação de corte fria;
• arestas de corte consistentes, afiadas e sem rebarbas, sem perda de dureza;
• controle fácil e mais eficaz sobre os tamanhos, formas e acabamentos das ferramentas; e,
• aumento da produtividade de retificação da ferramenta devido ao menor tempo de inatividade devido à quebra e acondicionamento do disco, e menos tempo necessário para aferição, centelhagem e trocas do disco.

Os grãos de CBN não reagem quimicamente com os aços e retêm sua resistência acima de 10.000 graus Celsius. O esmerilhamento com discos de CBN também melhora a resistência à fadiga e estende a vida útil da ferramenta de corte.

No entanto, antes de substituir um rebolo de óxido de alumínio por um rebolo de CBN, é importante certificar-se de que o sistema de retificação pode aproveitar o potencial de produtividade que um rebolo de CBN oferece. Os principais fatores a serem considerados são:

• a retificadora (que deve ter rolamentos de fuso apertados e corrediças de encaixe justo para eliminar a vibração e trepidação, velocidade de fuso constante para aumentar a eficiência e taxas de alimentação confiáveis ​​para preservar a vida da roda);
• requisitos de potência (o material retificado com rodas CBN são geralmente difíceis e requerem mais potência para remover uma determinada quantidade de material da peça); e,
• o uso adequado do refrigerante.

Seleção de roda

Ao selecionar um disco de CBN para operações de retificação de ferramenta e cortador, os seguintes pontos devem ser considerados:

Tipo de vínculo: A ligação é uma consideração primária na seleção do rebolo de CBN adequado. Os discos de resina aglomerada são usados ​​para a maioria das operações de retificação de ferramentas e cortadores. Rodas galvanizadas são usadas na retificação de formas.

Tamanho do grão: Ao substituir uma roda de óxido de alumínio por uma roda de CBN, é aconselhável seguir as recomendações listadas na tabela a seguir com relação aos tamanhos dos grãos.
TAMANHOS DE GRITOS COMPARATIVOS Rodas de óxido de alumínio Rodas CBN 46-60 80-140 80-120 170-325 150-220 325-400
Concentração: Rodas com níveis de concentração de 75 a 100 são recomendadas porque fornecem boas taxas de remoção de material e vida longa da roda, e geralmente são as mais econômicas.

Fatores como método de retificação, modo de retificação e velocidade e taxas de avanço usadas também afetam a eficiência da ferramenta e da operação de retificação da fresa. Por exemplo, o método de moagem pode ser úmido ou seco, e ambos podem ser usados ​​com sucesso. O desbaste a seco com um rebolo de CBN com aglomerado de resina provou ser eficaz. Baixas taxas de avanço são recomendadas para evitar a queima da peça durante o desbaste a seco. A moagem úmida tanto com óleo puro quanto com óleo hidrossolúvel para serviço pesado é muito eficaz. É importante que o fluido de corte seja aplicado diretamente na interface da roda de trabalho para o máximo resfriamento e lubrificação.

No que diz respeito ao modo de retificação, se a retificadora tiver força e rigidez suficientes, a retificação com alimentação lenta e passagem única é recomendada. Geralmente, esse modo de retificação produz a mais alta produtividade, a vida útil mais longa do disco e o melhor acabamento da peça. O desbaste convencional com várias passagens também é muito eficaz para a maioria das operações de desbaste de ferramentas e cortadores. As velocidades de roda recomendadas durante o desbaste a seco estão na faixa de 3.000 a 4.500 pés de superfície por minuto (15 a 23 metros por segundo). As velocidades mais altas da roda podem causar queimaduras nas bordas da ferramenta. No desbaste úmido, as velocidades do rebolo na faixa de 5.000 a 6.500 SFPM (25 a 33 m / s) fornecem resultados excelentes. Em geral, as velocidades mais altas melhoram a vida útil da roda e as taxas de remoção de metal.

A taxa de avanço transversal deve ser mantida constante devido às características frias e de corte livre dos rebolos de CBN. Sempre que possível, use o modo de retificação de passagem única e avanço lento. Use taxas de alimentação mais baixas ao moer a seco. Os cortes de desbaste devem ter cerca de 0,002 polegadas (0,05 milímetros) de profundidade, enquanto os cortes de acabamento têm geralmente 0,005 a 0,001 polegadas (0,01 a 0,02 milímetros) de profundidade. Os passes de centelhagem não são necessários ao usar rodas de CBN porque se a retificadora estiver em boas condições, o que quer que seja definido para a profundidade de corte é o que é removido da ferramenta que está sendo polida.

Para que a operação de retificação seja bem-sucedida, os discos de CBN devem ser montados em um adaptador de alta qualidade e mantidos juntos como uma unidade durante a vida útil do disco. Um relógio comparador deve ser usado para ajustar a roda a 0,001 polegada (0,02 milímetros) ou menos de excentricidade na superfície da roda. Além disso, um dispositivo de alinhamento apropriado deve ser usado para um determinado tipo de roda de CBN, e a roda deve ser tratada e devidamente vestida na máquina em que será usada.

Nos últimos anos, novos desenvolvimentos foram feitos em máquinas retificadoras de ferramentas que combinam automação com flexibilidade e prometem maior precisão e produtividade. O uso de rebolos de CBN para a retificação de fresas de topo, fresas, fresas e uma variedade de ferramentas de corte endurecidas pode reduzir o custo de retificação ao mesmo tempo em que produz arestas de corte de melhor qualidade. Como os rebolos de CBN duram muito mais do que rebolos convencionais e requerem pouco ou nenhum condicionamento, há menos tempo de inatividade para manutenção do rebolo. A economia nos custos de retificação com rebolos de CBN pode variar de 20 a 50 por cento, ou até mais dependendo das aplicações.

Sobre o autor:

Dr. Anil Srivastava é o gerente de tecnologia de fabricação da TechSolve em Cincinnati. Possui mais de 30 anos de pesquisa, ensino e experiência em manufatura, especificamente nas áreas de usinagem e retificação. Dr. Srivastava recebeu seu Ph.D. Graduado em Engenharia Mecânica pelo Instituto Indiano de Tecnologia em Kanpur, Índia. Ele gerenciou vários projetos industriais relacionados à otimização do processo de usinagem, usinagem econômica de materiais, avaliação de ferramentas de corte / desempenho de revestimentos e fluidos de usinagem. Ele está atualmente gerenciando um projeto de três anos e US $ 6 milhões concedido pelo NIST-ATP para desenvolver otimização inteligente e controle de processos de moagem.