As mais recentes inovações de ferramenta de corte são mais capazes de enfrentar a complexidade ao processar o desgaste pesado
Desgaste de ferramenta é, sem dúvida, uma das maiores ameaças para a produção de componentes automotivos. Com isso em mente, uma prática conhecida em oficinas automotivas de peças é mudar ferramentas antes que a vida máxima seja atingida; os custos da eliminação de uma inserção antes de estar totalmente gasta é muito menor do que sofrer uma falha catastrófica de inserção. Claro, há muitas maneiras diferentes de medir a vida da ferramenta. Algumas peças de contagem ou uso decorrido do tempo, enquanto que outros métodos baseiam-se na medição da quantidade de material removido. O que funciona melhor para a aplicação específica, é uma tática útil que pode economizar quantidades incalculáveis de dinheiro e tempo.
Em um ambiente de volume, é sempre uma tentação executar agressivamente, na velocidade mais rápida possível, mas, de fato, a velocidade é a principal causa de desgaste da ferramenta, uma vez que cria mais calor na zona de corte. Como resultado, inúmeras oficinas de peças automotivas são culpadas de comprar comparativamente barato, inserções de quatro arestas. No entanto, esta é uma falsa economia porque há muito maiores benefícios de custo a serem obtidos a partir de inserções de oito ou 16 pontas; embora o custo por inserção seja mais elevado, o custo por aresta inferior é, por vezes significativo.
Cortar fornecedores de ferramentas está sem dúvida, sob pressão para fornecer tecnologias que podem ajudar a atender às demandas anuais de custos de deslocamento. Se esses objetivos não forem atendidos, eles poderiam perder o estatuto de fornecedor preferencial. A Sandvik Coromant está entre os fornecedores cientes deste fato. Entre as mais recentes ferramentas da empresa destinadas a beneficiar oficinas de automóveis está a fresa CoroMill 5B90 para peças de alumínio acabado de fabricação, tais como cabeças de cilindros, caixas de câmbio, blocos de válvulas e virabrequim do motor de bloco. Em um exemplo, na usinagem de cabeçotes feitos de AlSi9Cu-1, a uma profundidade de corte de 0,7 milímetros, CoroMill 5B90 (160 milímetros de diâmetro, nove arestas de corte) alcançaram uma vida útil de 40.000 peças, a uma velocidade de rotação de 7,000rpm e uma taxa de alimentação de 12.500 milímetros/min.
Uma vez que cada cortador é para o componente feito sob medida, o que permite um número otimizado de pastilhas de corte a ser implantado, onde um é sempre um limpador para assegurar a alta qualidade da superfície. Alimentação de alta fabricação é, portanto, possível com um reduzido número de dentes em comparação com fresas convencionais. Os tempos de ajuste também podem ser reduzidos conforme o M5B90 é projetado com um axial e radial posicionado nas inserções que permitem que cada inserção corte lascas de imediato, sem quaisquer ajustes.
Os benefícios são destacados em um fabricante espanhol de cabeças de cilindro para motores de automóveis, onde vários problemas estavam sendo experimentados. Em primeiro lugar, o processo de usinagem era instável e criava rebarbas, enquanto um outro problema era a vida da ferramenta de inserção imprevisível, que dependia de ajustes de cartuchos que diferiam ligeiramente entre configurações.
Integrando quebra-cavacos
Outra inovação recentemente anunciada para a fabricação, finalização e semi-acabamento de liga de alumínio de peças automotivas, incluindo blocos de motor e caixa de velocidades, é o tipo LD BreakMaster e GD de ferramentas de corte diamantado com quebra cavacos integrante da Sumitomo Electric.
Um dos problemas encontrados na fabricação com materiais mais suaves, como a liga de alumínio é que a quantidade de cavacos ou de aparas produzidas tendem a aumentar, e quando cavacos se prendem ao material a ser trabalhado ou nas ferramentas usadas durante o processo de fabricação, pode resultar em paragens de produção. As últimas inserções Sumitomo superam isso, formando um quebra-cavacos 3D integrante no diamante sinterizado ao lado da borda de corte.
Mantendo o tema bloco de cilindros, Komet diz que a gama de operações de usinagem necessária a esses elementos desafiadores os quais exigem soluções específicas. Por exemplo, furamento de cilindro terminado com KomTronic M042, sistema de perfuração da empresa permite a usinagem de malha fechada, com rearme automático e correção de corte ocorrendo na máquina. A ferramenta oferece arestas de corte para fabricação, semi-acabamento e uma borda de corte para acabamento de fabricação durante a retirada.
De acordo com o Komet, outras operações de fabricação de blocos de cilindros que exigem soluções cuidadosamente considerados incluem: cilindro de cano de desbaste, talvez usando inserções com geometria guiada e um campo de até 0.4 mm; com usinagem pré terminada de furos de núcleo-plugue usando uma única ferramenta; e ferramentas curtas, compactas com inserções triangulares para canais de petróleo.
Claro, muitos blocos de cilindro ainda usam ferro fundido, mas isso tem seus próprios desafios, incluindo um fenômeno conhecido como 'fuga', no qual as bordas das lascas de peças são cortadas, em vez de serem cortadas de forma limpa. Inserções de corte da ferramenta que podem melhorar a qualidade de fabricação, reduzindo as forças de corte e impedindo cavacos, portanto, em grande demanda.
Entre as mais recentes inovações aqui temos a fresa indexável MFK da Kyocera, que apresenta, dez pontas de pastilhas negativas de dupla face. Embora pastilhas negativas ofereçam benefícios de custo porque arestas de corte podem ser formadas em ambos os lados da inserção, isto tende a aumentar a resistência de corte, causando uma diminuição na nitidez ou um aumento na vibração.
Para abordar esta questão, a Kyocera desenvolveu inserções de forma especial, utilizando tecnologia de moldagem proprietária, a qual, por meio da geração de uma grande inclinação axial, é projetada para reduzir efeitos indesejados. Aumentando o ângulo principal também reduz a resistência ao corte numa direção axial da peça de trabalho, enquanto que a qualidade da superfície é aumentada através de uma estrutura de ponta dupla na qual duas arestas de corte são fornecidas para os cantos de inserção. Estes amortecem o choque no momento do contato de peça, evitando inserções de fraturas ou fuga.
Ferramentas multi-tarefa para as juntas
Longe do motor, há uma abundância de outras peças fabricadas complexas que testam a coragem de tecnologias de ferramentas. Como juntas de direção, por exemplo. Durante o processo de perfuração, a excepcionalmente elevada ductilidade do material causa a formação de aparas longas a qual se enrola em torno da ferramenta. O desafio é quebrar as aparas tão rápido quanto possível e mantê-las pequenas. Igualmente altas exigências decorrem da forma complexa e precisão relacionada necessária para garantir a conexão exata para o mecanismo de direção.
No final do ano passado, um grande OEM automotivo queria produzir juntas de direção para carros de três classes diferentes em sua fábrica na Alemanha. O objetivo era produzir as juntas de direção em uma única máquina com o menor número de ferramentas possível. Para atingir este objetivo, Ferramentas de LMT, em colaboração com um fabricante de máquinas-ferramenta alemã, começaram a desenvolver um conceito de processamento viável, preciso e econômico que permite que o cliente possa produzir até 2.000 pares de junta de direção (esquerda e direita) para cada classe, todos os dias.
Então, como isso foi conseguido? LMT combinou várias etapas de produção e métodos de processamento (de perfuração, trituração, moagem) em uma única ferramenta. Isto permitiu engenheiros a reduzir todo o procedimento para apenas 22 ferramentas, a partir de um cortador circular PCD para pré-moagem da unidade de cubo de roda (na velocidade de corte 1,250m/min) e um disco de corte PCD para a moagem dos braços de suspensão (1300 m/min) e uma fresa esférica PCD para terminar o calote esférico (600m/min).
Juntas de direção são comumente feitas de ferro fundido cinzento, ou às vezes de aço. Devido às altas cargas, tolerâncias apertadas em forma e posição devem ser alcançadas durante a fabricação - tudo a um baixo custo, é claro. Por estas razões, Mapal é outro fornecedor de ferramentas a testemunhar a forte demanda por ferramentas de combinação, o que pode economizar em estações de revistas e de inventário, para não mencionar o tempo de ciclo.
Particularmente vantajoso para a maquinagem completa é a utilização de pastilhas tangenciais. Estas têm um corte suave devido ao seu ângulo de inclinação positiva e, devido à montagem compacta, são adequados para uso em ferramentas de pastilhas múltiplas com taxas de dosagem elevadas.
Em relação a fabricação de juntas de direção, Mapal também observou que a moagem e perfuração de montagem do amortecedor pode ser concluída usando uma combinação de uma fresa tipo disco e broca de inserção para reduzir o número de trocas de ferramentas. Da mesma forma, quando internamente alinhada ao furo principal, uma ferramenta de multi-fase de combinação tangencial significa que os produtos semi-processados é guardado, enquanto que para o processamento externo do furo principal, uma ferramenta de combinação multi-fase com os bolsos de inserção fixa (sem pré-ajuste) é capaz de tolerâncias de menos do que ± 0,1 milímetros.
Machine Tool & Gear (MT&G) fazem mais de 112 mil eixos de caminhão por ano em sua fábrica em Owosso, Michigan, onde uma célula de trabalho é construída em torno de um Mori Seiki-NH 4000, centro de fabricação horizontal. No entanto, uma recente alteração de design para um dos eixos criou um desafio para o engenheiro de produção da empresa, Jeff Ochodnicky.
"O novo projeto de eixo inclui áreas planas a ser fabricada que são 90º de outras operações, de modo que elas não são facilmente acessíveis", diz ele. "A solução óbvia foi usar outra máquina para moer os planos, mas que foi um grande gasto que queríamos evitar. Eu estava determinado a encontrar uma solução melhor.
"Em vez disso, decidimos utilizar duas cabeças de moagem de 90º para processar os planos", continua ele. "No entanto, tivemos uma série de problemas com os insertos de ferramenta, incluindo desgaste excessivo e acabamento superficial inaceitável. Trabalhando com o fornecedor de inserção, tentamos diferentes profundidades de corte, várias inserções, rotações e taxas de alimentação sem sucesso. Finalmente entrei em contato com a Horn"
O desafio era moer de um longo plano de 38mm com 1,5 milímetros de profundidade, em um eixo, usando um cortador de 22 milímetros de diâmetro, salientando mais de 250 milímetros para fora do eixo. Não é uma tarefa fácil, mas a Horn sentiu que poderia ser feito com a ferramenta certa. Após análise cuidadosa, sugeriu-se que a empresa tente uma inserção de mini-moedor da Horn, que, graças à sua hélice axial positiva, aplicaria todas as forças de corte e liberaria o corte.
"Como resultado da mudança ferramental, que salvou a despesa de comprar outra máquina-ferramenta e manteve os custos trabalhistas adicionais fora do processo", diz Ochodnicky.
Adaptação às alterações materiais
Então, o que dizer do turbo compressor e seus componentes associados? Devido ao custo instável de níquel (2005-2013, as flutuações foram de entre €5 e €13 por kg), os produtores de turbo compressores agora usam materiais com baixo teor de níquel. Em resposta a estas mudanças da indústria, três centros de tecnologia Iscar independentes têm trabalhado no desenvolvimento de novos materiais, geometrias de corte e revestimentos. Os frutos deste P&D são inserções S845 SNHU 1305 ANR-MM MS32, que alcançam até 25% maior tempo de vida do que as ferramentas Iscar disponíveis anteriormente.
Peças do turbo compressor tais como caixas de turbinas, eixos de rotor, turbinas, bem como as rodas do compressor, são de primordial importância em termos de foco em componente da Iscar. Por exemplo, a empresa desenvolveu soluções especiais de ferramentas para a usinagem complexa V-band de abrigos de turbina - uma fresa de operação de imersão com inserções tangenciais. A ferramenta é constituída por um encaixe do tipo de inserção que pode ser acomodado por qualquer inserção de pastilha.
Para o contorno V-banda, Iscar recomenda tornar a estratégia de fabricação mais econômico - e porque o potencial de colisão também é evitado. Aqui, a inserção de cinco pontas em forma de estrela é preferida, com tamanho de seleção dependente da profundidade da ranhura em V-banda. A ferramenta de execução da inserção pode ser ajustada de modo radial e axial, de modo que as tolerâncias apertadas do contorno V-banda possam ser alcançadas. Uma solução de personalização para o torneamento de contorno por meio de um eixo radial U da unidade de deslizamento, bem como para a interpolação de viragem, também é oferecido.
Há claramente muitas coisas a considerar ao fabricar peças automotivas complexas, não menos o custo. No entanto, enquanto o custo por pastilha pode aparecer oferecer a eficiência de custo otimizado, o custo por aresta (utilizando as mais recentes tecnologias de inserção) terão um impacto muito maior sobre a rentabilidade.
