ARESTA DE CORTE - capítulo 3

Quebrando cavacos com vibração de baixa frequência

*Cooperação com Citizen Machinery Co., Ltd.

Mudanças a partir dos princípios do controle de cavacos

O controle de cavacos é um dos desafios na usinagem de peças pequenas e precisas, como as autopeças, peças médicas e peças para equipamentos eletrônicos, que são usinadas em tornos automáticos pequenos. Quando o controle de cavacos não é eficiente, os cavacos se acumulam, o que pode afetar a vida da ferramenta, danificar a superfície usinada da peça e inclusive levar à parada da máquina.

Em outras palavras, o controle de cavacos é um fator de prioridade para prolongar a vida da ferramenta, obter qualidade estável e melhorar a taxa de operação da máquina. O uso de insertos com quebra-cavaco e refrigeração de alta pressão (fluxo direcionado para o cavaco para forçar a quebra) são algumas estratégias usadas para o controle de cavacos. Porém, a Citizen Machinery, fabricante de máquinas-ferramentas, realizou uma abordagem totalmente nova: o uso da “tecnologia de usinagem com vibração de baixa frequência”.

Em 2013, a Citzen Machinery apresentou a máquina com esta tecnologia, atraindo grande interesse do setor no Japão e no mundo. Acompanhamos o Sr. Yoshimitsu Oita (Departamento Comercial) e Sr. Akira Sato (Departamento de Desenvolvimento), da Mitsuibishi Materials, em sua visita à Citizen Machinery. Conversamos com o Sr. Takaichi Nakaya e Sr. Kazuhiko Sannomiya, da Divisão de Desenvolvimento da Citzen Machinery, sobre a “tecnologia de usinagem com vibração de baixa frequência” e suas perspectivas.

Usinagem com vibração de baixa frequência (LFV* - Low Frequency Vibration )

A tecnologia exclusiva da Citizen Machinery sincroniza a vibração do servo eixo com a rotação do eixo principal. Além disso, devido à inclusão de tempos de “usinagem em vazio“ durante o corte, os cavacos são quebrados em partes muito pequenas, facilitando a expulsão. Esta tecnologia previne os problemas causados pelo emaranhamento de cavacos na usinagem de materiais de difícil usinabilidade e na furação profunda. A LFV é uma tecnologia de usinagem avançada e de alta versatilidade, aplicável em diversos materiais e geometrias de corte.

Quebra eficiente dos cavacos devido à “usinagem em vazio"

Oita (Mitsubishi Materials): O controle de cavacos é um dos grandes desafios para os fabricantes de ferramentas de corte. Por isso, temos muito interesse em conhecer a história do desenvolvimento de máquinas Citizen com esta tecnologia.

Nakaya (Citizen Machinery): A oportunidade surgiu quando recebemos a proposta de um cliente, parceiro de longa data. Sabemos sobre as necessidades de controle de cavacos e nossas discussões levaram à ideia de que a tecnologia de usinagem LFV poderia ser uma solução. Assim, iniciamos um desenvolvimento conjunto.

Sato (Mitsubishi Materials): Pelo senso comum, as máquinas-ferramentas não deveriam vibrar, certo?

Nakaya: Correto. É muito importante evitar a vibração das máquinas-ferramentas. Quando recebemos a proposta envolvendo a LFV, eu me perguntava se seria possível manter a precisão de usinagem e se a máquina seria capaz de suportar as vibrações. Por outro lado, sentia que a tecnologia LFV tinha um grande potencial, o que me deu a confiança necessária para me dedicar a este desenvolvimento técnico.

Sato: O controle de cavacos é um grande obstáculo que restringe a automação na fábrica. Os cavacos geram muitos transtornos, por exemplo, causam danos à ferramenta quando se emaranham em torno dela. Além disso, os cavacos também prejudicam o acabamento da superfície usinada, reduzem a vida útil da ferramenta, sendo os causadores de diversos outros problemas.

Oita: Na produção em massa de peças usinadas em tornos automáticos, a taxa de operação da máquina é a chave para a produtividade (custo). Porém, quando os cavacos se enrolam na máquina, o fluxo de cavacos também é alterado, a superfície usinada é danificada e, na pior das hipóteses, causa a parada de máquina. Portanto, a geração de cavacos estáveis resulta no bom acabamento superficial, redução dos problemas de usinagem e aumento da produtividade total. Estamos muito entusiasmados com a utilização da LFV e nossas expectativas são muito positivas.

Nakaya: Na usinagem com a tecnologia “LFV” que nós desenvolvemos, a inclusão do tempo de “corte em vazio” durante a usinagem permite a quebra dos cavacos em pequenas partes, facilitando a expulsão. Ao mesmo tempo, previne o aumento da temperatura na aresta de corte, prolongando a vida útil da ferramenta.

Rumo a um período em que os materiais de difícil usinabilidade deixarão de ser “difíceis de usinar"

P: Em 2014, a Citizen Machinery lançou o VC03, um torno de dois eixos com a tecnologia LFV. Qual foi o maior desafio no desenvolvimento do VC03?

Nakaya: No início do desenvolvimento, estávamos em dúvida sobre a vibração da máquina, ou seja, a principal característica do VC03 (figura na página 27). Afinal, o conceito fundamental das máquinas é que, em primeiro lugar, não devem vibrar. Além disso, se a frequência de vibração da LFV coincidisse com a vibração de cada componente, causaria ressonância por toda a máquina, tornando a usinagem impossível. Mas continuamos o desenvolvimento tomando todas as precauções. A LFV pode quebrar efetivamente os cavacos, reduzir o esforço de corte sob condições específicas, evitar o aumento da temperatura na aresta de corte e prolongar a vida útil da ferramenta. Portanto, a LFV provou ser uma solução inovadora para a produção.

Sannomiya (Citizen Machinery): A tecnologia que nós desenvolvemos tem a capacidade de solucionar os problemas de usinagem dos nossos clientes e isto nos traz um sentimento de grande realização. Ao ser lançada, a tecnologia LFV teve uma ótima aceitação e o fato de sermos bem avaliados nos deixa muito satisfeitos.

P: Como a manufatura mudará no futuro?

Nakaya: Desde 2013, adotamos na Citizen Machinery o conceito de negócios “Ko No Ryosan"* (customização em massa). Neste conceito, buscamos a alta produtividade em todo tipo de produção, mantendo a mesma eficiência, não apenas na produção em massa, mas também na produção de baixo volume e grande variedade de itens. Neste tipo de produção, peças variadas com geometrias e materiais diferentes serão processados em sequência na mesma linha de produção. Portanto, seria inviável corrigir os problemas de controle de cavacos através de ajustes de programa para cada peça. Por isso, acredito que sejam crescentes as necessidades de tecnologias de usinagem como a LFV, cuja aplicação é abrangente e compatível com diversos materiais e tipos de usinagem.

Sannomiya: Ampliando o nosso campo de visão, acredito que os chamados “materiais de difícil usinabilidade” deixarão de ser difíceis de usinar em breve... Mesmo que continuem sendo difíceis de usinar, os cavacos serão menores, não haverá emaranhamento, facilitando o manejo e, dependendo das condições, o volume de cavacos será reduzido de 1/3 para 1/5. Isto também diminuirá as viagens dos caminhões que transportam os cavacos até as empresas de reciclagem, beneficiando o meio ambiente.

Nakaya: Acredito que a LFV promoverá mudanças significativas nos conceitos das tecnologias de usinagem. Com a mudança de conceitos, tomando a LFV como base, as geometrias e os projetos das ferramentas também mudarão. Se partirmos do princípio de que não há emaranhamento de cavacos, aumentará a flexibilidade nos diversos projetos que envolvem usinagem. Acredito que todas as possibilidades serão ampliadas no futuro. Novos temas de pesquisa surgirão e, com isso, certamente os fabricantes de ferramentas também terão que realizar intensas pesquisas.

Oita: Seria muito interessante se pudéssemos pensar juntos sobre as geometrias das ferramentas, as combinações com os adaptadores e os tipos de ferramentas compatíveis com esta tecnologia. Isto poderia mudar as bases das estratégias de usinagem nas fábricas.

Nakaya: Como exemplo de usinagem em máquinas de grande porte, há casos em que os operadores mantêm a porta da máquina aberta para remover manualmente os cavacos longos e contínuos durante o processo de usinagem, o que gera problemas de segurança. Eles fazem isso para evitar que os cavacos aranhados
causem danos às peças, mas é uma operação perigosa com risco de causar ferimentos. Já a tecnologia LFV oferece um excelente controle de cavacos, permitido que a máquina opere com segurança no modo automático. Vamos continuar expandindo a aplicação da tecnologia LFV para outras máquinas além da VCO3, para promover a operação segura em outros processos de produção.

Sato: Nós também estamos empenhados no desenvolvimento de ferramentas, considerando o ponto de vista dos nossos clientes e queremos fornecer métodos de usinagem inovadores para as fábricas em todo o mundo.

Oita: Atualmente a Mitsubishi Materials também dispõe de uma equipe de desenvolvimento de tecnologia avançada e teremos grande prazer em contribuir. Os jovens engenheiros também estão engajados no desenvolvimento de ferramentas.

Sato: Se a LFV permite a expulsão efetiva de cavacos pelo lado da máquina, vejo a possibilidade de criação de ferramentas completamente diferentes, com novas capacidades e ainda mais compatíveis com a LFV. Com base nestas novas tecnologias e progressos das máquinasferramentas, vamos continuar empenhados no desenvolvimento de ferramentas, contribuindo com os clientes para a melhoria da produtividade.

Mecanismo para alta precisão do VCO3

A estrutura e o barramento com sistema de aquecimento simétrico, o cabeçote tipo “wing“ e o tanque de refrigeração externo são os conceitos fundamentais do VC03 para evitar que o calor da usinagem ou a deformação por variação térmica ao longo do tempo sejam conduzidos até a estrutura da máquina. O spindle com sistema integrado de resfriamento de alta eficiência minimiza as vibrações e proporciona rotação estável devido à ausência de correias, o que resulta em excelente precisão dimensional. Além disso, para atender diversas necessidades de automação, é possível combinar dispositivos periféricos como o compartimento para armazenagem de peças de entrada e saída, ou o sistema de carga e descarga automática de peças de alta velocidade com tempo de serviço de 3,5 segundos.

 

O assunto ARESTA DE CORTE é muito importante e também extenso, por esse motivo foi dividido em 5 capítulos (clique sobre o nome do capítulo para ler o texto):

Capítulo 1: Fresas de Cerâmica

Capítulo 2: Mecanismo de rotação do Inserto

Capítulo 3: Quebrando cavacos com rotação de baixa freqüência

Capítulo 4: Slot Die

Capítulo 5 (parte 1): Materiais de difícil usinabilidade 

Capítulo 5 (parte 2) Materiais de difícil usinabilidade

 

 

Link da Mat�ria Original: http://www.ferrusi.net/blog-da-usinagem

Autor: Blog da Usinagem

Data de Publica��o: 23/04/2020

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