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Ferramentas para a usinagem de peças endurecidas

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Existem hoje na área de usinagem algumas tendências bem definidas a saber: usinagem sem refrigeração (ou com mínima lubrificação por névoa), usinagem rápida, usinagem de peças já endurecidas, usinagem com maior precisão. Estas demandas têm sido o desafio dos fabricantes de ferramentas de corte e a usinagem de peças endurecidas está crescendo em importância.

No campo da construção de moldes e matrizes, em especial, mas também na indústria automotiva e de construção de máquinas, há um número crescente de peças a serem usinadas com essas características.

A usinagem pelo processo convencional consiste de duas fases: usinagem em estado mole e o endurecimento posterior. Em alguns casos é necessário uma terceira etapa como, por exemplo, o repasse de furos, roscas e superfícies que se deformaram após o tratamento térmico.

A eliminação de uma ou até duas etapas neste processo resulta num significativo potencial para redução de tempos e custos, além de melhorar a qualidade final do produto.

São considerados materiais endurecidos aqueles entre 45 e 65 HRC. A Titex Plus assumiu este desafio em particular e desenvolveu ferramentas de metal duro sólido para roscar e furar peças endurecidas.

Esse tipo de usinagem exige das ferramentas elevada resistência mecânica, térmica e ao desgaste para que suportem as altas forças de corte. Isso só se alcança com sucesso construindo-se ferramentas específicas, que consideram todos os fatores, como macro e microgeometrias, tipo de substrato, cobertura da ferramenta e tudo em relação à aplicação em particular.

Para o rosqueamento e furação de peças endurecidas até 65 HRC, só ferramentas de metal duro podem ser usadas, uma vez que a peça já possui em si dureza de aço rápido. A máquina também é fator importantíssimo devendo ter grande rigidez.

O torneamento e o fresamento de materiais, nesta difícil condição de usinagem, já estão estabelecidos na indústria. Assim, a conversão do processo de produção atual de materiais em estado mole para endurecido só será possível com todas as operações de usinagem incluídas.

Devido a isso, a demanda por furação e rosqueamento de peças endurecidas está em constante crescimento. Essas operações apresentam dificuldades muito maiores do que as de torneamento e fresamento, daí a importância de ferramentas especificamente projetadas para elas.

Rosqueamento - Como já se sabe, a operação de rosqueamento é normalmente a última a ser realizada no processo produtivo, significando que a peça já está quase pronta e com seu custo quase todo composto. Por isso, a ferramenta a ser utilizada deve ser muito confiável. Neste sentido, a Titex Plus desenvolveu dois tipos de machos de corte e alguns tipos de fresas para interpolar roscas, especificamente para atender a demanda nessa área.

Machos de corte - As condições de corte e dureza da peça são cruciais para a escolha do macho correto. Materiais até aproximadamente 55 HRC produzem cavacos longos. Nestes casos aplica-se o macho B 1271 TCN com três canais, já que essa ferramenta tem espaço suficiente para o escoamento de cavacos mesmo em furos cegos roscados até 1,5 x D de profundidade do furo.

O macho B 1278 TCN de cinco canais foi desenvolvido para materiais de cavacos curtos entre 55 - 65 HRC. O grande número de canais diminui a espessura do cavaco e reduz a tensão da ferramenta durante o processo de corte, além de aumentar sua vida útil.

A ferramenta se qualifica também por uma construção estável e um aumento na seção transversal do núcleo. Ambos os machos são construídos com ângulos de entrada negativos e, consequentemente, arestas de corte muito estáveis.

No rosqueamento com machos ocorrem apenas baixas temperaturas devido à baixa velocidade de corte. As ferramentas têm grande tendência ao desgaste devido aos carbonetos característicos dos materiais endurecidos. Para aumentar a vida dos mesmos, aplica-se cobertura multicamada TiCN (carbonitreto de titânio) que é extremamente dura (cerca de 3000 HV) e muito estável.

Fresamento de rosca por interpolação - As fresas são uma ótima alternativa para esse tipo de aplicação pela série de vantagens que apresentam: roscas M4 em diante (outros tipos de roscas também estão disponíveis); furos cegos e passantes; qualquer diâmetro de rosca com a mesma fresa desde que o passo seja o mesmo; produzem furos dentro de qualquer campo de tolerância; produzem sempre cavacos curtos; baixo torque; menor desgaste da máquina por não usar a reversão como no rosqueamento de corte.

Devemos observar, no entanto, que esse método de interpolar rosca é mais econômico para roscas acima de 12 mm; abaixo disso, recomenda-se o uso de machos de corte.

Furação - A broca A 3269 TFL Alpha Rc foi desenvolvida com geometria especial para materiais na faixa de 45 - 65 HRC. Ela é construída com a classe de metal duro microgrão K30F que combina a alta resistência ao desgaste com alta rigidez e excelente tenacidade.

A característica principal desta broca é a aplicação de uma correção do ângulo de saída, considerando as condições particulares da usinagem de materiais endurecidos, cujo maior problema é a enorme força de corte na aresta principal.

Para aumentar sua performance, a Alpha Rc recebe a cobertura Tinal-Futura. Esta cobertura multicamada, altamente resistente à temperatura, garante longa vida à ferramenta mesmo sob condições de corte extremas. Além disso, a alta dureza da cobertura TFL (3500 HV) isola e protege a aresta de corte do calor e tensão térmica e, assim, do desgaste prematuro. As dimensões do núcleo da broca (alma) também são otimizadas.

Apesar de não ser considerado um processo fácil, a usinagem de materiais endurecidos possui já alternativas com ferramentas modernas, de alta performance. Tais ferramentas podem responder ao desafio, acelerando consideravelmente os ciclos de produção, melhorando a qualidade do produto final e, além do mais, e tão importante quanto, reduzindo os custos de produção.

(*) Peter Müller, gerente de P&D, da Titex/Alemanha; Marcos Soto, é gerente da Titex/Brasil.

Artigo publicado na revista "O Mundo da Usinagem", da Sandvik Coromant

Peter Müller e Marcos Soto

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