Um novo padrão de pastilhas intercambiáveis: uma geometria complexa cuidadosamente projetada para uma ação de corte eficaz
Pastilhas intercambiáveis de metal duro são parte integrante das ferramentas de corte atuais. As pastilhas de metal duro foram introduzidas no início dos anos 60 e mudaram substancialmente os desenhos utilizados, deixando as ferramentas com pontas de metal duro soldadas em segundo plano. A fixação mecânica das pastilhas intercambiáveis proporcionou vantagens significativas na produtividade, uso eficiente do metal duro e manutenção da ferramenta.
Os avanços da tecnologia e da metalurgia facilitaram o desenvolvimento das pastilhas intercambiáveis, muito mais do que suas antecessoras, com geometrias complexas que substituíram as geometrias simples que caracterizavam as pastilhas no passado.
O formato de uma pastilha é um fator-chave para a geometria de corte de uma ferramenta como um todo. Por exemplo, durante o fresamento, a variação da geometria por meio da mudança da posição da pastilha na ferramenta é muito limitada, e os resultados estão longe de ser ideais. A usinagem eficaz exige ângulos de saída e alívio constantes ao longo da aresta de corte, o que, por sua vez, requer contornos complicados na parte superior da pastilha (e também inferior para pastilhas bifaciais) e sua periferia. Uma fase fortalecida e um ângulo da aresta de corte menor melhora as operações de fresamento em rampas, aumentando ainda mais a complexidade do projeto.
A pastilha deve garantir um controle preciso do fluxo de cavacos produzidos pela ação de corte, através de um quebra-cavacos com geometria específica na face de saída da aresta. Isso é particularmente importante para as operações de torneamento, especialmente em materiais que produzem cavacos longos; O quebra-cavacos controla a direção e o fluxo dos cavacos, virando e quebrando-os em segmentos menores.
Encontrar a geometria ideal de uma pastilha, para a usinagem e o controle de cavacos eficientes não é uma tarefa simples, e os fabricantes de ferramentas aproveitaram as novas tecnologias para desenvolver soluções bem-sucedidas.
Pastilhas intercambiáveis são produtos sinterizados. A integração de sistemas automatizados e controlados por computador, dedicados nas instalações de fabricação, garantiu estabilidade e repetibilidade dos processos na metalurgia do pó. Como resultado, a prensagem de geometrias complexas tornou-se possível sem medo de trincas ou quebras, com isso, uma base tecnológica para a formação de geometrias desafiadoras de pastilhas foi desenvolvida.
Uma superfície que garante um controle satisfatório, particularmente a quebra dos cavacos, é gerada por uma combinação de elementos côncavos e convexos: ranhuras, saliências etc. A fabricação dessa superfície pelo processo de afiação é muito limitada e cara. Esta é uma das principais razões pelas quais as primeiras gerações de pastilhas intercambiáveis apresentavam formas planas. Com o uso da metalurgia do pó e o ângulo de saída, uma pastilha pode ser configurada como desejada.
Atualmente, os engenheiros envolvidos nos projetos de ferramentas de corte têm à sua disposição ferramentas de trabalho avançadas, como o CAD (Desenho Assistido por Computador) e modelagem, que mudaram essencialmente o processo de desenvolvimento das pastilhas. Os novos métodos abriram a possibilidade de simular diversos processos, como formação e fluxo dos cavacos. Consequentemente, uma geometria ideal pode ser projetada em um computador alterando vários parâmetros virtuais. O progresso em ambas as frentes – tecnologia de fabricação e métodos de projeto – levou a avanços importantes na produção de pastilhas intercambiáveis.
A pastilha IQ845 SYHU 0704 para as fresas de facear é um bom exemplo de como a modelagem computacional e a prensagem avançada resultaram em um produto de sucesso (Fig. 1). A modelagem computacional do fluxo de cavacos também contribuiu significativamente para otimizar a geometria do ângulo de saída da pastilha CNMG-F3M (Fig. 2, 3) que foi projetada especialmente para as operações de torneamento em acabamento de materiais ISO M (aços inoxidáveis austeníticos, endurecidos por precipitação e duplex). A metalurgia do pó é aplicada na face da pastilha, bem como na sua aresta de corte. Por exemplo, as pastilhas P290 ACKT da família MILLSHRED possuem arestas de corte serrilhadas sinterizadas (fig. 4). A aresta de corte serrilhada fragmenta os cavacos e melhora muito os resultados em condições instáveis.
O conceito de uma ferramenta de corte com pastilhas mecanicamente fixadas deixou de lado as ferramentas com pontas soldadas após a indústria aprender a produzir pastilhas sinterizadas com precisão e estabilidade dimensional aceitáveis. No entanto, para aplicações de alta precisão, o metal duro inteiriço e rotativo e as ferramentas soldadas ainda mantêm a liderança. Uma ferramenta inteiriça afiada, com rigorosos limites de tolerância, sempre tem a vantagem na precisão em comparação com uma ferramenta montada com pastilhas. Há uma alternativa intercambiável que não apenas supera a falta de precisão, mas melhora a ferramenta, tornando-a versátil e econômica: uma ferramenta modular inovadora e simples que pode incorporar e substituir várias cabeças de metal duro.
As famílias de ferramentas da ISCAR visam diferentes tipos de usinagem: MULTI-MASTER (fresamento e furação); T-SLOT (fresamento de ranhuras e canais); SUMOCHAM, CHAMIQDRILL e CHAMDRILL (furação); BAYO T-REAM (alargamento). A fabricação de cabeças intercambiáveis é baseada em processos tecnologicamente avançados de prensagem e sinterização. Existem dois tipos de cabeças. A primeira é uma ferramenta de comprimento reduzido geralmente produzida e finalizada no processo de sinterização do metal duro, enquanto que a segunda apresenta uma geometria específica pré-sinterizada que é levada às dimensões finais por um fino processo de retificação. Os avanços na metalurgia do pó influenciaram o segundo tipo de cabeças, enquanto o progresso tecnológico conseguiu produzir formas altamente específicas para melhorar a ação de corte e o controle dos cavacos que são muito difíceis ou simplesmente impossíveis de alcançar usando operações de retífica (Fig. 5).
O crescimento da tecnologia moderna abriu as portas para a produção de pastilhas e cabeças intercambiáveis com metal duro. Isso reflete o resultado de anos de pesquisa e desenvolvimento no campo e ilustra ainda mais o compromisso da ISCAR com o desenvolvimento do desempenho na usinagem. Essencialmente, uma ferramenta de corte intercambiável compreende apenas três componentes: o corpo da ferramenta, a pastilha ou a cabeça e um elemento de fixação.
A área da geometria de corte cuidadosamente fabricada desta moderna ferramenta remove o material diretamente, apesar de sua pequena dimensão e estrutura uniforme. A divisão de pesquisa e desenvolvimento da ISCAR está comprometida com a evolução de soluções e tecnologias de ferramentas de corte inteligentes para melhorar os processos de produção em corte de metais.
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