Novas ferramentas e usinagem a seco, MQL e HPC

(*) Moshe Goldberg

(11/07/2010) – Introdução – A utilização de fluidos durante a usinagem tem diversas funções, como lubrificação e resfriamento na interface da ferramenta/peça, bem como eliminação dos cavacos. A falha na expulsão de cavacos pode resultar em ocorrências como a compressão do material removido contra a superfície recém-usinada ou a solda de fragmentos de cavaco na ferramenta, o pode danificar o acabamento superficial da peça usinada.

Porém, o uso de fluidos de lubrificação também apresenta aspectos negativos, como propagação de bactérias, geração de odor e danos à saúde dos trabalhadores. Sem contar os custos de aquisição, descarte, manutenção e mão-de-obra. Outros problemas são manchas na peça ou contaminação.

Para fins de expulsão dos cavacos, as operações de furação requerem o uso de refrigeração no ponto de contato da broca com o material da peça, com o objetivo de ejetar o material removido do furo. A falta de fluido irá fazer com que os cavacos fiquem aderidos nas paredes do furo e a rugosidade média da superfície usinada poderá ficar duas vezes maior em comparação com a operação com refrigeração. A lubrificação na interface entre a ponta da broca e o furo pode levar a uma redução significativa do torque durante a operação.

Em fresamento e torneamento, a transferência de calor da zona de corte para os cavacos removidos é um indicador de características de usinagem positiva. Um bom projeto de geometria de quebra-cavacos possibilita a deflexão de 85% do calor gerado da zona de corte, enquanto o calor restante flui para a peça ou se dissipa na ferramenta. Este fenômeno de geração de calor tem um efeito de deterioração na ferramenta de corte em termos de vida útil. Durante a operação de usinagem, por exemplo, as arestas de corte tendem a se aquecer e resfriar na medida em que saem da peça que está sendo usinada. Estas oscilações na temperatura criam uma sequência de expansões e contrações que conduzem a esforço de fadiga e fissuras térmicas. A introdução de fluido lubrificante normalmente torna a situação ainda mais insatisfatória.

Há muito tempo especialistas discutem se o fluido de corte realmente atinge a zona de interface entre o lado inferior do cavaco e a ferramenta de corte. Se atingir, seu efeito é limitado, assumindo que eles resfriam apenas a adjacência de cisalhamento. Esta interação de quente/frio apenas intensifica os gradientes de temperatura e aumenta o choque térmico.

Com relação às considerações econômicas, 20 anos atrás, a compra, gerenciamento e o descarte de fluidos lubrificantes eram responsáveis por menos de 3% dos custos de produção. Hoje, em comparação, as mesmas operações constituem 16% dos custos de uma peça usinada em média. Alinhados com esta tendência significativa, e com uma noção de que as ferramentas de corte correspondem a custos relativamente baixos (cerca de 3%, em média), os fabricantes estão dispostos a aceitar uma vida útil da ferramenta um pouco mais curta para compensar a eliminação dos custos da aquisição e manutenção de fluidos lubrificantes.

Consequentemente, um número crescente de fabricantes está mudando para soluções de usinagem sem refrigeração ou o MQL (mínima quantidade de lubrificação), com a intenção de se beneficiar das economias com custos com refrigerante ou uma melhor vida útil da ferramenta. A usinagem sem refrigeração refere-se à usinagem sem nenhum fluido, enquanto que a MQL consiste do uso de quantidade mínima de fluido aplicada diretamente na aresta de corte (interna ou externamente). A usinagem com MQL oferece vaporização do fluido durante o processo, deixando os cavacos secos. A prática da usinagem sem refrigeração ou com MQL já foi comprovada em diversos estudos de casos de usinagem em condições de corte muito mais rápidas podendo ser aplicadas de maneira bem-sucedida.

Novas ferramentas e usinagem a seco, MQL e HPC – II

Novas ferramentas e usinagem a seco, MQL e HPC – III