Suporte de ferramentas: construído para velocidade

Está cada vez mais difícil lembrar dos dias em que a usinagem era realizada em velocidades lentas e profundidades de corte rasas. Hoje, oficinas mecânicas de todos os tipos, não apenas aquelas que trabalham com ligas de alta tecnologia em centros de usinagem autônomos multieixos, estão focadas na velocidade.

Isto não é apenas velocidade pela velocidade. O objetivo é produzir mais peças boas, de forma mais lucrativa e segura. A usinagem de alta velocidade (HSM) é um meio de atingir esse objetivo, reduzindo as forças de corte, aumentando as taxas de remoção de metal, melhorando a dissipação de calor e proporcionando melhores acabamentos superficiais.

A Engenharia de Manufatura entrevistou vários especialistas do setor para obter suas opiniões sobre o HSM, com foco particular na fixação de ferramentas. Uma coisa ficou clara em nossa discussão: a evolução em alta velocidade continuará com o porta-ferramenta desempenhando um papel crucial.

Muitas tecnologias devem ser combinadas para obter o máximo benefício do HSM. “Quando você muda para uma operação HSM, sua mentalidade muda rapidamente”, disse Chris Herdman, engenheiro de suporte técnico de campo da Rego-Fix Tool Corp., Whitestown, Indiana. fusos de alta velocidade, ferramentas de corte avançadas, balanceamento e porta-ferramentas de alto desempenho para aproveitar ao máximo o HSM.”

A indústria metalúrgica adotou o HSM pela primeira vez na década de 1990. O termo “alta velocidade” significa coisas diferentes para lojas diferentes.

“A usinagem de alta velocidade é uma estratégia de alta rotação e alta taxa de avanço, mas com baixa profundidade de corte”, disse Brendt Holden, presidente da Haimer USA LLC, Villa Park, Illinois. “Mesmo com uma profundidade de corte menor, nessas velocidades e avanços mais altos, a taxa de remoção de material realmente aumenta, o que é o objetivo final, pois permite que as oficinas produzam peças mais rapidamente.”

Embora não exista uma linha específica de demarcação de rpm, nossos especialistas concordaram que as velocidades do fuso na faixa de 15.000 a 30.000 rpm são definitivamente altas. Na verdade, Herdman da Rego-Fix observou porta-ferramentas operando na faixa de 120.000 rpm em aplicações médicas e eletrônicas especializadas. “O que vemos agora como alta velocidade são máquinas menos rígidas, de quatro e cinco eixos, operando a 12.000 rpm ou mais”, disse Herdman. “As aplicações são corte radial baixo, grande número de dentes, alta taxa de avanço e a maioria delas utiliza algum tipo de software de fresamento dinâmico.”

Matt Goss, engenheiro de aplicações/desenvolvimento de projetos da Greenleaf Corp., Saegertown, Pensilvânia, disse que sua empresa considera a alta velocidade uma combinação de dois fatores: alta velocidade do fuso e alta taxa de avanço. “Isso se traduz em uma alta velocidade de alimentação (ipm), que ajuda não apenas a maximizar a quantidade de material removido, mas também reduz os tempos de ciclo.”

Preben Hansen, presidente da Platinum Tooling Technologies Inc., Prospect Heights, Illinois, disse que à medida que as velocidades do fuso aumentam acima de 20.000 rpm, as oficinas começam a abordar o trabalho de maneira um pouco diferente. “Você pode não retirar tanto material durante cada revolução da ferramenta, mas as taxas de avanço são normalmente mais altas”, disse ele.

À medida que a velocidade aumenta, aumenta também o potencial para sérios problemas de equilíbrio e precisão. Um porta-ferramenta perfeitamente equilibrado no fuso é essencial, de acordo com Dan Doiron, gerente de produtos de fresamento da Emuge Corp., West Boylston, Massachusetts. “Mesmo pequenas flutuações diminuirão a repetibilidade, reduzirão a vida útil da ferramenta e possivelmente danificarão as peças de trabalho. Com tempo e dinheiro investidos em cada componente, o deslizamento ou arrancamento de uma ferramenta de corte como resultado do uso do porta-ferramenta errado não é uma opção.”

Mandris convencionais (como porta-pinças ER e planos Weldon) podem ser facilmente empurrados além de seus limites e geralmente não se pode esperar que funcionem de maneira confiável no ambiente HSM. “As pinças ER são fracas em termos de força de fixação e excentricidade e os mandris de travamento lateral são fracos em excentricidade e amortecimento em aplicações de alta velocidade”, disse Doiron.

Em qualquer velocidade, o fuso está sujeito à força centrífuga. Em alta velocidade, a força centrífuga é suficiente para fazer o furo do fuso crescer ligeiramente. “Essa expansão pode atrair ferramentas cônicas acentuadas (CAT, BT, SK, etc.) para dentro do fuso, causando uma mudança na dimensão do eixo Z”, disse Holden da Haimer. “As ferramentas cônicas de haste oca (HSK), em contraste, crescem com o fuso em altas rotações, mantendo o contato frontal e eliminando o movimento do eixo Z.”