Tit Ex

...................... Usinagem de Roscas

A usinagem de roscas internas é uma aplicação desafiadora dentro da tecnologia de corte. O processo exige altos padrões de confiabilidade, pois as peças são caras e a quebra do macho deve ser absolutamente evitada. As roscas devem sempre ser produzidas conforme a medida estabelecida e respectiva tolerância, ressaltando-se que a quebra da ferramenta deve ser evitada ao máximo, a fim de não ser preciso retrabalhar a peça ou ainda, a cara produção de refugos. Por outro lado, nos dias de hoje, os responsáveis pela produção normalmente se confrontam com a tarefa de usinar diferentes materiais, com diferentes características de corte. Especialmente na área de usinagem de roscas, muitos machos diferentes, com um desenho especial, foram assim projetados para atender à tal demanda, sendo às vezes destinados somente à usinagem de um único grupo de material. Em clientes de médio e pequeno porte, que com freqüência são sub-contratados e portanto produzem peças diferentes, sem uma gama de produtos própria, isso também ocorre, pois muitos materiais diferentes devem ser usinados em lotes médios ou pequenos. Se esses clientes estocassem, para cada grupo de material, os seus respectivos machos para todos os diferentes tamanhos de roscas solicitados, eles teriam uma enorme variedade de machos e seria um verdadeiro pesadelo racionalizarem o uso das ferramentas

Dr. Roland Heiler, Titex Alemanha.

26

O Mundo da Usinagem

e o próprio estoque. Além do investimento em ferramentas que ficariam ociosas no estoque, haveria ainda a possibilidade e o perigo de se misturar os machos e usar o macho errado em uma aplicação errada. Considerando-se tais aspectos, pode-se ainda dizer que, certamente, sempre houve o desejo, por parte do pessoal de produção, de se usinar quase todos os materiais com um único macho, sem perder a segurança do processo ou a produtividade. A TITEX PLUS captou essa idéia e desenvolveu uma família universal e produtiva de machos de alta performance – a família SPRINT. Esses machos de alta performance permitem a usinagem de uma gama Figura 1:

extremamente ampla de materiais. A geometria especial para aplicações universais possibilita o processamento dos materiais macios de difícil usinagem mais comuns, proporcionando um auxílio ativo na redução dos custos com ferramentas e, finalmente, uma escolha de ferramentas significativamente simplificada. Aços de cavacos longos de baixa a alta tensão, aços-ferramenta com liga e aços inoxidáveis, bem como materiais de cavacos curtos e ligas de silício/alumínio, podem ser usinados com os machos SPRINT (figura 1). Especialmente para usinagem de materiais de cavacos curtos em centros de usinagem com refrigeração interna, o escoamento dos cavacos será otimizado com o

uso de machos MegaSprint, que possuem canais para refrigeração.

DE

QUE MATERIAL OS MACHOS SPRINT SÃO FEITOS ? A abordagem quase universal dessa família de machos de alta performance está baseada na conseqüente otimização do material açoferramenta, da geometria e da cobertura superficial. Os machos, são feitos de HSS-Co-PM. O aço-ferramenta combina uma alta dureza, que é importante para alta resistência ao desgaste, com uma tenacidade muito boa do macho, o que por sua vez é importante para uma alta segurança do processo. Os finos grãos de que se compõem o HSSCo-PM são muito regulares, dando uma homogêneidade dentro da micro- estrutura que torna possível tais propriedades (veja a figura da microestrutura). Em comparação ao HSS-Co padrão (tamanho do grão 10 – 30 µm), o tamanho dos grãos de HSS-Co-PM é apenas de 1 – 3 µm. Nos aços convencionais, há ainda uma tendência de se formarem linhas durante a transformação do aço-ferramenta, com algumas propriedades unisotrópicas. A maior dureza do material da ferramenta é resultado do maior teor de elementos de metal duro. O grande teor de cobalto dentro do aço-ferramenta (8,5 % Co) aumenta a resistência a temperaturas mais elevadas (maior resistência térmica em comparação ao HSS-Co padrão). Isso possiblita aos machos SPRINT trabalharem em velocidades de corte mais elevadas (Figura 2).

DESENHO DA

FERRAMENTA

Os novos machos são produzidos com dois desenhos principais e diferentes. Para furos passantes foram

Figura 2:

C O M P O S I Ç Ã O HSS - CO CONVENCIONAL

X

HSS - C O -PM

PM (M E TAL U R G I A D O P Ó )

Ampliação 100x

produzidos machos nas séries B..48 (código Titex) com ponta helicoidal (3,5 – 5 filetes no chanfro). Com essa ponta helicoidal, os cavacos finos são enrolados juntos, indo em direção ao centro do macho e sendo removidos para fora da rosca na direção do avanço ou seja, na direção do final do furo. Para a usinagem de furos cegos, os SPRINT nas séri es B.58 e B.57, ambos com chanfro tipo C de 2 a 3 filetas, foram desenhados para um corte otimizado de roscas. O perfil especial do canal helicoidal dos machos melhora a formação e o escoamento dos cavacos mesmo na usinagem de materiais de cavacos longos, como aços para construção de estruturas convencionais (baixo carbono) ou ligas de aço inoxidável. Além disso, também foram otimizados o perfil do canal e o robusto desenho da alma, a geometria de corte principal do ângulo de saída e o detalonamento. Essa geometria de corte especial possibilita o uso desses machos em uma ampla gama de materiais diferentes. As forças de corte resultantes ficam em equilíbrio e é possível usinar roscas com precisão mesmo em materiais muito “macios”, como aços baixo-carbono e ligas de AlSi. Em comparação aos machos convencionais, os SPRINT foram desenhados com um detalonamento maior, a fim de reduzir o atrito e a

conseqüente temperatura resultante mesmo com velocidades de corte mais altas. Devido à geometria especial, com eles é possível usinar roscas em máquinas convencionais, em aplicações de rosqueamento tradicional, ou em modernos centros de usinagem com fusos sincronizados ou, ainda, em adaptadores auto- reverso.

TRATAMENTO SUPERFICIAL DA FERRAMENTA Para melhorar a resistência ao desgaste, mesmo em velocidades de corte mais altas, os machos de alta performance são revestidos. A cobertura TIN (Nitreto de titânio, Dureza de 2500 HV) é excelente para um uso quase universal dos machos. Para condições de corte mais difíceis e melhor resistência ao desgaste na usinagem de aços de alta liga ou ferros fundidos, encontram-se disponíveis os machos SPRINT com revestimento TCN (Carbonitreto de titânio, Dureza de 3500 HV). Em comparação ao TIN, essa cobertura TCN tem dureza bem maior, com uma estrutura e um coeficiente de atrito superficial menor, o que dá uma vantagem no escoamento do cavaco.

ROSCAS MAIS PROFUNDAS QUE 1,5 X DIÂMETRO Uma exigência especial é a usinagem de roscas em furos cegos em profundidades maiores que 1,5 x ∅ nos materiais de cavacos longos,

Sandvik Coromant do Brasil

27

Figura 3:

Comparação entre Detalonamentos

como os aços inoxidáveis ou aços de baixo carbono com machos conven cionais com cobertura. A espessura da cobertura influencia o raio da aresta de corte e a micro-rugosidade da superfície da ferramenta impede (coeficiente de atrito) o transporte eficaz de cavacos. Ambos os fatores têm uma influência negativa em todo o processo de rosqueamento, pois os cavacos, longos e finos, resultantes da operação são formados de modo inadequado e freqüentemente caótico, acabando por dificultar todo o processo de rosqueamento e provocando problemas com a tolerância e o acabamento da rosca. Até agora, todos esses transtornos vem sendo solucionados com o uso dos machos convencionais sem cobertura ou com superfície oxidada a vapor. Comparando-os aos machos com cobertura, vale ainda ressaltar que só eram possíveis velocidades de corte moderadas ou baixas e que, além disso, era necessário óleo solúvel com Figura 4:

concentração mais elevada para se alcançar uma vida útil aceitável da ferramenta. Essa demanda também pôde ser atendida com o novo macho SPRINT 50 TFT (Figura 3). Esse novo macho foi projetado para usinar roscas, principalmente mais profundas que 1,5 x ∅ e em materiais de cavacos longos. A comparação de torque entre o macho convencional com cobertura TIN e o novo macho com TFT na usinagem de aços inoxidáveis mostrou uma grande diferença (figura 4). Com o macho convencional coberto com TIN, o torque aumentou enormemente depois de se atingir uma profundidade de 1,5 x ∅ devido ao mal escoamento dos cavacos. Com a nova hélice de 50° e o novo perfil dos canais helicoidais, o processo de formação dos cavacos melhorou (Figura 5) e a estrutura muito suave da nova cobertura TFT (TINAL Futura Top) simplificou o transporte dos

cavacos. Em comparação às coberturas convencionais à base de MoS2 or WC:C, a nova cobertura TFT é uma cobertura multicamada à base de TiAlN (titânio-alumínio-nitreto) com alta dureza ( 3500 HV) e uma estrutura superficial especial, que é tratada após o processo de revestimento em si. Esse tratamento superficial especial garante um bom escoamento de cavacos, desde a primeira rosca, e uma alta resistência ao desgaste. Resumindo, ressaltamos que a família SPRINT de alta performance foi projetada para um uso quase universal em diferentes materiais, em máquinas-ferramenta convencionais bem como em centros de usinagem para altas velocidades. É possível usar esses machos com dados de corte convencionais ou com velocidades de corte até 3 vezes maiores em comparação às velocidades usadas com os machos convencionais sem revestimento ou com superfície oxidada a vapor. Eles garantem uma alta segurança do processo de usinagem e possuem uma vida útil longa. Além da ampla gama de aplicação, esses machos podem auxiliar na redução da quantidade de diferentes machos em estoque e portanto influenciar na tão almejada busca por mais produtividade e redução de custos.

Comparativo de torque entre TFT e TIN acima de 2xD

Macho Standart coberto com TiN

SPRINT 50 com cobertura TFT

Figura 5:

28

O Mundo da Usinagem