Insertos para torneamento de materiais de difícil usinabilidade
HISTÓRIA DA MANUFATURA
Equipe de Desenvolvimento de Ferramentas: Hiroki Sugaya (Líder de Projeto), Kenji Sugawara, Osamu Ichinoseki e Tomoyuki Masuno
Alta resistência à fratura na usinagem de superligas
Na indústria, a demanda por materiais de difícil usinabilidade tem crescido continuamente. Com isso, tornou-se necessário o desenvolvimento de
ferramentas standard capazes de atender diversas aplicações na usinagem de materiais de difícil usinabilidade.
Leia abaixo a entrevista que fizemos com os quatro membros da equipe de desenvolvimento da Mitsubish da série MP/MT90.
Pergunta:Qual era o cenário que envolvia o desenvolvimento destes insertos?
Sugaya: A indústria aeroespacial, automobilística e médica, que utilizam os materiais de difícil usinabilidade, estão em expansão. Para atender esta demanda, iniciamos o projeto de desenvolvimento de produtos para usinagem de materiais de difícil usinabilidade. Porém, esta usinagem abrange uma grande variedade de materiais e peças, sendo que o desempenho exigido da ferramenta em cada aplicação varia significativamente. Portanto, definimos um objetivo que era desenvolver uma ferramenta standard capaz de atender condições de corte variadas.
Neste processo, juntamente com o Departamento de Vendas que tem contato com os clientes, e a equipe de Desenvolvimento de Materiais, aprofundamos a discussão até definirmos o alvo principal. Por fim, escolhemos a indústria aeronáutica como o nosso principal foco e então iniciamos o desenvolvimento de insertos para usinagem de ligas resistentes ao calor e ligas de titânio.
P: Quais foram os desafios enfrentados durante o processo de desenvolvimento?
Sugaya: O mecanismo que provoca danos à aresta de corte na usinagem de ligas de titânio e ligas resistentes ao calor é muito diferente das condições de usinagem de materiais metálicos em geral, como ferro fundido e aços. O nosso foco era tornar a aresta de corte mais resistente à fratura e prolongar a vida útil da ferramenta.
Sugawara: Primeiro, fizemos uma profunda análise das ferramentas existentes. Leves variações nas condições de corte acabavam causando danos à ferramenta, o que dificultava a avaliação do desempenho. Portanto, utilizamos o maior número possível de amostras para os experimentos e, para cada amostra, aplicamos um número de critérios maior do que o habitual.
Durante esta análise, percebemos que o ângulo de saída e a preparação da aresta eram os elementos mais importantes na redução dos danos à aresta de corte.
Sugaya: Como já era previsto, o protótipo com um grande ângulo de saída e uma pequena preparação de aresta reduziu os danos na usinagem inicial. Mas a vida útil da ferramenta foi menor. Seria ótimo se os danos apresentados na usinagem inicial nos permitissem prever com precisão a vida útil da ferramenta.
Porém, na usinagem de ligas resistentes ao calor, isto era muito difícil. Para prolongar a vida útil da ferramenta, era preciso controlar as fraturas na aresta de corte até o final da usinagem. Além disso, era necessário alcançar um desempenho estável em diferentes condições de corte.
Fizemos inúmeros testes até chegar ao formato
de aresta mais efetivo.
Ichinoseki: Passamos por uma sequência de tentativas e erros. Analisamos cuidadosamente a influência do ângulo de saída e da preparação da aresta de corte, e só depois partimos para o desenvolvimento. Por isso, em comparação aos desenvolvimentos anteriores, este projeto exigiu um esforço muito maior em termos de preparação de amostras, inspeção da geometria, testes de usinagem e avaliação. Houve uma ocasião em que ficamos confinados na sala de inspeção por 3 dias seguidos para inspecionar um lote de amostras.
Evidentemente contamos com a ajuda dos computadores para aumentar a eficiência do desenvolvimento, mas no final, o trabalho manual e repetitivo era inevitável e a dedicação do desenvolvedor é decisiva. (risos).
Assim, conseguimos identificar o tamanho de preparação de aresta mais eficiente para cada ângulo de saída.
Sugaya: Como resultado deste processo de tentativa e erro, nós desenvolvemos três tipos de quebra-cavacos com base nas necessidades do mercado e lançamos estes insertos em 2013.
É possível selecionar os quebra-cavacos de acordo com as condições de corte: o quebra-cavaco LS com ângulo de saída de 20 graus proporciona excelente controle de cavacos; o quebra-cavaco MS com ângulo de saída de 15 graus tem aresta de corte resistente, e o quebra-cavaco RS com ângulo de saída de 10 graus tem alta resistência à fratura. Após o lançamento, estes insertos têm sido muito bem avaliados quanto à agudez.
A alta versatilidade é outra característica bem valorizada, já que permite uma aplicação ampla, não apenas em ligas resistentes ao calor.
Masuno: Para o desenvolvimento das classes,aumentamos o conteúdo de alumínio na camada de cobertura, em comparação ao (Al,Ti) N convencional. Isto aumentou a dureza e a estabilização da fase de alta dureza, tornando os insertos mais resistentes ao desgaste e à soldagem. O resultado foi um desempenho 25% superior em relação aos produtos convencionais.
Com a combinação da nova classe e a geometria ideal da aresta de corte, acredito que alcançamos um novo patamar na usinagem de materiais de
difícil usinabilidade.
P: Quais eram as prioridades no desenvolvimento?
Ichinoseki: Além das propriedades de expulsão de cavacos, a aparência também era um ponto importante para nós. Neste caso, a inspiração veio das asas de uma aeronave. Nós queríamos que a aparência demonstrasse alto desempenho como inserto para superligas.
Sugawara: Por se tratar de uma série de insertos ISO para torneamento, este produto seria uma linha abrangente com grande variedade de itens. No processo normal, partimos das propriedades básicas do protótipo para ampliar a série, incluindo diferentes geometrias, variações de círculos inscritos, ângulos de ponta e raios de ponta. Mas este processo demanda tempo, o que acabaria atrasando o lançamento do produto no mercado, sendo que o formato padrão já estava pronto.
Então, estabelecemos uma estrutura que permitia o desenvolvimento de 1/3 de uma série convencional completa. Assim, poderíamos fornecer logo este produto aos nossos clientes.
Sugaya: A grande vantagem de reunir quatro pessoas de diferentes gerações e níveis de experiência é que compartilhamos o respectivo know-how com toda a equipe. Em especial, o Sr.Ichinoseki, com base na sua profunda experiência acumulada ao longo da carreira, elaborou um "manual de desenvolvimento" que foi muito útil para nós.
Recomendo a leitura deste manual para todos os jovens desenvolvedores. Quero continuar aprendendo sobre as tecnologias desenvolvidas pelos veteranos e transmití-las para as próximas gerações.
Ichinoseki: Outro ponto importante é que a alegria e as perspectivas positivas do nosso jovem líder de equipe tornaram o ambiente de trabalho mais leve, contribuindo para o desenvolvimento dos produtos. (risos).
P: Por favor, deixe uma mensagem para os seus clientes.
Ichinoseki: No momento, temos apenas os insertos negativos, mas planejamos expandir a série com insertos positivos em breve. Depois do lançamento no mercado, percebemos que este produto teria aplicação na usinagem de peças pequenas. Por isso, pretendemos desenvolver também insertos de tamanhos pequenos.
Sugaya: Embora o nome do produto esteja relacionado à usinagem de materiais de difícil usinabilidade, temos obtido bons resultados na usinagem de aços inoxidáveis e alguns tipos de aços. Por isso, experimentem a versatilidade deste produto.
Nosso objetivo é propor soluções para diversas indústrias, reforçando a nossa capacidade de resposta através de uma linha de produtos abrangente.
Sugawara: Nós implementamos novas iniciativas para aumentar a eficiência continuamente. O know-how acumulado neste projeto será útil para os desenvolvimentos futuros. Estou muito satisfeito por termos conseguido entregar este produto aos nossos clientes de forma tão rápida.
Masuno: Vamos continuar desenvolvendo novos materiais e novas tecnologias para fornecer produtos de alta qualidade e alto desempenho.
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Autor: Blog da Usinagem
Data de Publica��o: 28/06/2021
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