Como obter boa qualidade da peça no torneamento

O controle de cavacos é um dos fatores mais importantes a serem considerados para se obter uma boa qualidade das peças torneadas. Escolha os dados de corte corretos e siga as dicas de aplicação para obter uma boa qualidade da peça.

Controle de cavacos bem-sucedido

O controle de cavacos é um dos principais fatores no torneamento e há três alternativas principais referente a quebra de cavacos:

• Quebra automática (por exemplo, ferros fundidos cinzentos)
• Quebra contra a ferramenta
• Quebra contra a peça

Quebra automática

Quebra contra a ferramenta

Quebra contra a peça

Fatores que influenciam a quebra de cavacos

• Geometria da pastilha: Com base na largura do canal de cavacos e do desenho da micro e da macrogeometria, os cavacos poderão ser abertos ou mais compactos
• Raio de ponta: O raio de ponta menor controla melhor os cavacos que um raio de ponta maior
• Ângulo de posição (ataque): Dependendo do ângulo, os cavacos são direcionados de diferentes maneiras; na direção do canto a 90 graus ou para fora do canto
• Profundidade de corte: Dependendo do material da peça, a profundidade de corte maior influenciará a quebra de cavacos, levando a forças maiores para quebrar e remover os cavacos
• Avanço: Um avanço mais alto irá gerar cavacos mais fortes. Em alguns casos, pode ajudar na quebra e no controle dos cavacos
• Velocidade de corte: A mudança na velocidade de corte pode influenciar o desempenho da quebra de cavacos
• Material: Um material com cavacos curtos (por exemplo, ferros fundidos) é fácil de usinar em geral. Para materiais com excelente resistência mecânica e resistência à deformação
  (tendência para sólidos que se movem lentamente ou se deformam sob tensão, p. ex. Inconel), a quebra de cavacos é um ponto importante a ser considerado

Dados de corte para torneamento

Ao escolher as velocidades e os avanços corretos para torneamento, considere sempre a máquina, a ferramenta, a pastilha e o material.

• Inicie com uma taxa de avanço baixa para garantir a segurança da pastilha e o acabamento superficial, depois aumente a taxa de avanço para melhorar a quebra de cavacos
• Usine com profundidades de corte maiores que o raio de ponta. Isso minimizará a deflexão radial da pastilha, o que é importante na usinagem interna
• Definir uma velocidade de corte muito baixa resultará em vida útil da ferramenta inadequada. Trabalhe sempre com a velocidade de corte recomendada, v_c m/min (pés/min.)

Melhore a qualidade da peça do torneamento com refrigeração

Quando a refrigeração é aplicada corretamente, aumentará a segurança do processo e melhorará o desempenho da ferramenta e a qualidade da peça. Considere o seguinte quando usar refrigeração:

• As ferramentas com refrigeração de precisão são fortemente recomendadas para aplicações de acabamento
• A pressão de refrigeração necessária para quebrar os cavacos depende do diâmetro do olhal (saída), do material usinado, da profundidade de corte e do avanço
• A vazão de refrigeração necessária depende da pressão e da área total dos canais de refrigeração
• Em aplicações médias e de desbaste, recomenda-se o uso de refrigeração
• Para operações de acabamento, recomenda-se o uso combinado de refrigeração de precisão e de refrigeração

Soluciona os desafios com refrigeração aplicada corretamente

• Problemas com controle de cavacos: Use a refrigeração superior
• Problemas com dimensões: Normalmente causados pela temperatura muito alta – use a refrigeração superior e inferior e o máximo de pressão possível
• Acabamento superficial insatisfatório: Use refrigeração superior se o defeito for causado por cavacos
• A vida útil da ferramenta é imprevisível em operações de desbaste: Use refrigeração inferior somente
• A vida útil da ferramenta é imprevisível em operações de acabamento: Use a refrigeração superior e a inferior
• Escoamento de cavacos insatisfatório em operações internas: Use a refrigeração superior e inferior e pressão mais alta possível

Como aplicar refrigeração e fluido de corte em torneamento

Como obter um bom acabamento superficial no torneamento das peças

Regras gerais para acabamento superficial:

• Geralmente o acabamento superficial é melhorado usando velocidade de corte mais alta
• A geometria da pastilha (ângulos de saída neutro, positivo e negativo, bem como ângulos de folga positivos) influencia no acabamento superficial
• A seleção da classe da pastilha tem influência no acabamento superficial
• No caso de tendência à vibração, selecione um raio de ponta menor

Pastilha Wiper (alisadora)

As pastilhas Wiper são capazes de tornear peças com altas faixas de avanço, sem perder a capacidade de gerar bom acabamento superficial ou de quebrar cavacos.

Uma orientação geral é: Duas vezes a faixa de avanço, mesmo acabamento superficial. Mesma faixa de avanço, acabamento superficial duas vezes melhor.

As pastilhas Wiper são desenvolvidas para suavizar a superfície gerada enquanto a pastilha avança ao longo da peça, o efeito Wiper foi projetado principalmente para faceamento e torneamento reto.

Raio standard

Raio Wiper

Como escolher a geometria wiper

Comparação entre pastilhas standard e Wiper com base na faixa de avanço

Nota! Todos os valores para raios standard foram calculados teoricamente. Os valores para raios Wiper foram baseados em valores experimentais para aços baixa-liga.

1. Valores para raio de 1,6 mm (0,06 pol.) baseados em uma pastilha DNMX

Dicas de aplicação para torneamento externo

Peças com tendência à vibração

Corte em um passe (por exemplo, um tubo)

A recomendação é usinar o corte todo em um passe para direcionar a força no mandril/fuso na direção axial.

Exemplo:
Diâmetro externo (OD) de 25 mm (0,984 pol.)
Diâmetro interno (ID) de 15 mm (0,590 pol.)
Profundidade de corte, a_p, é 4,3 mm (0,169 pol.)
Espessura resultante da parede = 0,7 mm (0,028 pol.)

Um ângulo de posição próximo a 90° (ângulo de ataque 0°) pode ser usado para direcionar as forças de corte na direção axial. Reduz a força de deflexão mínima na peça.

Corte em dois passes

A usinagem com as torres superior e inferior sincronizadas nivelará as forças de corte radiais e evitará vibração e flexão da peça.

Peças delgadas/com paredes finas

Ao tornear peças delgadas/com paredes finas, considere:

• Use um ângulo de posição próximo de 90° (ângulo de ataque 0°). Mesmo uma pequena alteração (de um ângulo de 91/-1 graus para um de 95/-5 graus) afetará a direção da força de corte durante a usinagem
• A profundidade do corte,a_p, deve ser maior que o raio de ponta, RE. Um a_p maior aumenta a força axial, Fz e diminui a força de corte radial, F_x, o que causa vibração
• Use uma pastilha com aresta viva e raio de ponta pequeno, RE, que irá gerar baixas forças de corte
• Considere o uso de Cermet ou uma classe PVD para propiciar resistência ao desgaste e uma aresta de pastilha viva que é recomendada nesse tipo de operação

Fresamento/torneamento de cantos a 90 graus

Siga as etapas 1 a 5 para evitar dano à aresta da pastilha. Este método é muito favorável para pastilhas com cobertura CVD e pode reduzir as fraturas consideravelmente.

Passo 1-4:

Mantenha a distância de cada passo (1-4) como a mesma que a faixa de avanço para evitar o entupimento de cavacos.

Passo 5:

Usine o corte final em um corte vertical, começando do diâmetro externo para o interno.

Problemas também podem ocorrer com cavacos enroscados nos raios, se no faceamento de cantos a 90 graus o percurso da ferramenta for do diâmetro interno para o externo. Alterar o percurso da ferramenta pode reverter a direção dos cavacos e resolverá o problema.

Faceamento

Inicie com faceamento (1) e o chanframento (2). Se possível e se as condições geométricas na peça permitirem, usine o chanfro (3). O corte longitudinal (4) é a última operação e a pastilha terá uma entrada e saída suaves durante a usinagem.

O faceamento deve ser a primeira operação para ajustar o ponto de referência na peça para o próximo passe.

A formação de rebarbas é frequentemente um problema na extremidade do corte (na saída da peça). Deixar um chanfro ou um raio (rolagem em um canto) pode minimizar ou evitar a formação de rebarbas.

Um chanfro na peça levará a uma entrada mais suave da aresta da pastilha (tanto no faceamento quanto no torneamento longitudinal).

Cortes interrompidos


Na usinagem de cortes interrompidos:

• Use uma classe PVD para oferecer maior robustez na aresta em aplicações com interrupções rápidas, por exemplo, barras hexagonais
• Use uma classe CVD mais difícil para proporcionar um grau de tenacidade em aplicações com peças grandes e muita interrupção.
• Considere usar um quebra-cavacos forte para aumentar resistência suficiente ao lascamento
• Pode ser útil desativar a refrigeração para evitar trincas térmicas

Acabamento de peças com saída para retífica (folga para retificação)

Usar o maior raio de ponta possível, RE, para torneamento longitudinal e frontal, leva a:

• Uma aresta robusta e mais confiabilidade
• Bom acabamento superficial
• Possibilidade de usar altos avanços

Não exceda a largura da saída para retífica e faça da saída para retífica a última operação para remoção de rebarbas.

Dicas de aplicação para torneamento interno

• Escolha a barra com o maior diâmetro possível, mas, ao mesmo tempo, garanta para que haja espaço suficiente para escoamento de cavacos entre a barra e o furo
• Certifique-se de que o escoamento de cavacos seja suficiente em relação aos dados de corte aplicados e que o tipo correto de cavacos seja produzido
• Escolha o menor balanço possível, mas, ao mesmo tempo, certifique-se de que o comprimento da barra de mandrilar permita os comprimentos de fixação recomendados. O comprimento de fixação nunca deve ser menor que três vezes o diâmetro da barra
• Use barras de mandrilar antivibratórias se forem produzidas peças sensíveis à vibração
• Selecione um ângulo de posição o mais próximo possível de 90° (ângulo de ataque de 0° ) para direcionar as forças de corte ao longo da barra de mandrilar. O ângulo de posição não deve nunca ser menor que 75° (ângulo de ataque de -15°)
• Como primeira escolha, a pastilha intercambiável deve ter formato básico positivo e geometria positiva para minimizar a deflexão da pastilha
• Selecione um raio de ponta da pastilha que é menor que a profundidade de corte
• O contato insuficiente da aresta de corte pode aumentar as vibrações causadas pelo atrito durante o corte. Escolha um contato de aresta de corte maior que o raio de ponta para uma boa ação de corte
• O contato excessivo da aresta de corte (maior profundidade de corte e/ou avanço) pode aumentar a vibração causada pela deflexão da ferramenta
• Pastilhas sem cobertura ou com cobertura fina normalmente produzem forças de corte mais baixas se comparadas com pastilhas com cobertura mais espessa. Isso é especialmente importante quando a relação entre o comprimento/diâmetro da ferramenta for maior. Uma aresta de corte viva normalmente melhora a qualidade do furo ao minimizar a tendência a vibrações
• Uma geometria com um quebra-cavacos aberto pode ser mais vantajosa para torneamento interno
• Uma classe da pastilha com maior tenacidade pode ser considerada em algumas operações, pois pode lidar com riscos de entupimento de cavacos ou tendência à vibrações
• Considere percursos alternativos da ferramenta se for necessária melhor formação dos cavacos

Dicas de aplicação para torneamento de peças duras

Além das recomendações gerais para torneamento, há alguns fatores essenciais a serem considerados no torneamento de peças duras (se o processo de produção incluir a preparação da peça antes do endurecimento):

• Evite rebarbas
• Mantenha as tolerâncias dimensionais estreitas
• Faça o chanfro e produza os raios no estágio verde
• Não entre ou saia do corte de forma abrupta
• Entre ou saia para fora ou dentro do corte por rolagem

Medições de superfície

Eixo X: Comprimento do recurso

Eixo Y: Desvio do diâmetro

Superfície crítica

Set-up

• Boa estabilidade da máquina, fixação e alinhamento da peça são cruciais
• Como orientação, uma proporção comprimento/diâmetro da peça de até 2:1 é aceita normalmente para peças com fixação somente em uma extremidade. Com fixação adicional com contraponta, essa proporção pode aumentar
• Observe que uma construção simétrica do contraponta e do cabeçote fixo da placa, agregará mais estabilidade dimensional
• Use o sistema Coromant Capto®
• Minimize todos os balanços para maximizar a rigidez do sistema
• Considere a barra de mandrilar de haste de metal duro e Silent Tools para torneamento interno

Geometria da micropastilha

Duas preparações de aresta típicas para pastilhas CBN são o tipo S e o tipo T.

• Tipo S: Tem a melhor resistência da aresta de corte. Resistente contra o microlascamento e assegura acabamento superficial consistente.
• Tipo T: Para melhor acabamento superficial em cortes contínuos e formação de rebarbas minimizada em cortes interrompidos. Forças de cortes mais baixas.

Tipo S

Chanfro com roneamento leve

Tipo T

Chanfro sem roneamento

Geometria de canto da pastilha

• Se as condições forem estáveis, use sempre a geometria Wiper para melhor acabamento superficial.
• Use a pastilha com uma abordagem de baixo ângulo de posição quando as exigências de produtividade forem altas.
• Um raio de pastilha normal deve ser usado somente quando a estabilidade for ruim (peças delgadas etc.).

Usinagem com ou sem refrigeração

O torneamento de peças duras sem refrigeração é a situação ideal e é totalmente viável. Ambas as pastilhas de CBN e cerâmica toleram altas temperaturas de corte que eliminam os custos e as dificuldades associadas à refrigeração.

Algumas aplicações podem precisar de refrigeração, por exemplo, para controlar a estabilidade térmica da peça. Nesses casos, assegure um fluxo contínuo de refrigeração durante toda a operação de torneamento.

Geralmente, o calor gerado durante a usinagem é distribuído pelos cavacos (80%), pela peça (10%) e pela pastilha (10%). Isso mostra a importância de escoar os cavacos da zona da aresta de corte.

Dados de corte e desgaste

Muito calor na zona da aresta de corte reduz as forças de corte. Portanto, a velocidade de corte que é muito baixa gera menos calor e pode quebrar a pastilha.

A craterização afeta a pastilha gradualmente a força da pastilha, mas não afeta o acabamento superficial num primeiro momento. Ao contrário, o desgaste do flanco afeta a tolerância dimensional gradualmente.

Compartilhamento da vida útil da ferramenta determinando o desgaste
*) Desgaste de flanco **) Craterização

Critério de troca da pastilha

O acabamento superficial (B) predeterminado é um critério prático e frequente para troca da pastilha. O acabamento superficial é medido automaticamente numa estação separada e é dado um valor para uma qualidade específica de acabamento.

Para um processo otimizado e mais estável, defina um número de peças (A) pré-definido como um critério de troca de pastilha. Este valor deve ser entre 10–20% menor que o acabamento superficial pré-definido, a figura exata é determinada de acordo com cada caso.

A: Número de peças predeterminado

B: Acabamento superficial predeterminado

X-axis: Número de peças

Eixo Y: Acabamento superficial

Linha azul: Desgaste da pastilha

Linha vermelha: Valor máximo R_a/R_z

Estratégia para um corte

Uma estratégia para remoção de metal em um corte é viável tanto para operações internas quanto externas. Um set-up estável é importante e o balanço da ferramenta não deve ser mais que uma vez o diâmetro da barra no torneamento interno (1×D). Para uma boa usinagem, recomendamos pastilhas chanfradas e levemente roneadas com avanço e velocidade moderados.

Vantagens

• O tempo mais rápido possível de usinagem
• Posição de uma ferramenta

Desvantagens

• Dificuldades em atender às tolerâncias rígidas dimensionais
• Menor vida útil da ferramenta (menor do que com dois cortes)
• Desvios de tolerância devido ao desgaste relativamente rápido

Estratégia para dois cortes

Uma estratégia de dois cortes permite a usinagem sem monitoramento de superfícies acabadas com alta qualidade. Recomendamos pastilhas para desbaste com 1,2 mm (0,047 pol.) de raio e pastilhas para acabamento com apenas um chanfro. As duas pastilhas na geometria Wiper.

Vantagens

• Ferramentas otimizadas para desbaste e acabamento
• Maior segurança, tolerâncias mais estreitas e operações potencialmente mais longas para a troca de ferramenta

Desvantagens

• São necessárias duas pastilhas
• Duas posições de ferramenta
• Uma troca extra de ferramenta