Manufatura aditiva no fresamento com longos balanços

A inédita união da manufatura aditiva ao conhecido sistema antivibratório Silent Tools™ reverte em maior produtividade e estabilidade no processo de fresamento com longos balanços

*Por Vera Natale,editora da revista OMU e Francisco Cavichiolli, especialista em fresamento

Fotos e ilustrações Sandvik Coromant (Suécia) | Foto do autor: Renato Pizzutto

Ferramentas com montagens longas são principalmente usadas nas indústrias dos setores de petróleo e gás, aeroespacial ou de geração de energia, que lidam diariamente com a manufatura de componentes de grandes dimensões e, muitas vezes, com materiais nobres. Todavia, sempre representam um problema adicional nos exigentes processos de fabricação dessas áreas, o que aumenta a responsabilidade na escolha de métodos e processos e de ferramentas mais adequados às operações de usinagem.

Alguns problemas mais comuns nas operações de usinagem com longos balanços são as vibrações. Um evento familiar aos operadores e que pode ocorrer não apenas pelo uso de ferramentas ou montagens longas, mas também por diversos fatores como estabilidade na fixação da peça, características geométricas da peça, estabilidade da máquina, seleção dos dados de corte, entre outros. Consequentemente, há várias ações a serem tomadas para diminuição ou eliminação das indesejadas vibrações, e normalmente a primeira ação é a diminuição dos dados de corte, que impacta negativamente a produtividade, tornando a operação mais demorada e cara.

Outro fator que também dificulta a fabricação dos componentes dos setores acima mencionados é o fato de eles estarem se tornando cada vez mais complexos enquanto as operações de usinagem precisam ser ainda mais rápidas. Por isso, em muitos casos, não há tempo para se perder com setups de reposicionamento de peças e isso demanda o uso de montagens longas de ferramentas que possam alcançar todas as superfícies a serem usinadas em um único setup.

 

Xeque-mate nas vibrações

As ferramentas Silent Tools™, com sistema antivibratório, foram desenvolvidas para atender a essas demandas e já provaram sua eficácia e benefícios em inúmeras aplicações, seja em processos de torneamento, rosqueamento, fresamento ou furação.

Nas operações de fresamento, vale dizer que, além do uso dos adaptadores porta-fresa Silent Tools™, temos ainda outros fatores que podem minimizar os efeitos das vibrações, como a escolha do ângulo de posição da fresa, dos ângulos de posicionamento das arestas de corte, passo dos dentes, dados de corte e estratégias de corte específicas a serem aplicadas.

Tudo isso tem seu grau de importância e efeito no resultado final do processo, mas algo que é tão importante quanto o exposto acima é o peso da ferramenta. Sim, este é um quesito muito importante para a eliminação de vibrações e sobre o qual normalmente se tem pouca interferência.

Para ser efetivo, o mecanismo antivibratório precisa entrar na mesma frequência da vibração causada pela usinagem com o longo balanço, a fim de neutralizar o efeito de pêndulo e, quanto mais leve for a ferramenta na extremidade da montagem, mais eficaz será o adaptador antivibratório na sua função de neutralizar as ondas de vibração.

 

O peso de ser leve

Com isso em mente e como resultado do constante trabalho de pesquisa e desenvolvimento, a Sandvik Coromant lançou a CoroMill® 390 Lightweight, a primeira fresa do mercado totalmente produzida por manufatura aditiva e em liga de titânio.

Para reduzir o peso, o desenho da ferramenta foi topologicamente otimizado e só se deixou material onde era necessário e no formato geométrico adequado para suportar as forças de corte sem comprometimento da resistência da ferramenta.

Como resultado do novo desenho e da liga de titânio empregada em sua fabricação, temos uma fresa com mais de 80% de redução de peso comparado à sua similar na versão tradicional, produzida em aço e pela usinagem convencional ou por subtração, como também é chamado esse processo de manufatura.

Fabricar a fresa por meio da manufatura aditiva ainda possibilitou o controle preciso do projeto da ferramenta, bem como a produção de formatos e características antes impossíveis com a usinagem tradicional, como cavidades geometricamente desiguais, ângulos tidos como desfavoráveis aos processos de usinagem, além de permitir o uso de praticamente qualquer material na impressão, no caso, uma liga de titânio.

 

Sucesso na prática

Abaixo podemos observar os resultados bem-sucedidos do uso dessa fresa comparada a uma fresa convencional.

Material da peça-teste: Aço-liga AISI 4340

Dureza: 290 HB

Máquina: Centro de usinagem com interface ISO 50

Fresa 1: Convencional em aço

Fresa 2: CoroMill® 390 Lightweigth

Diâmetro: 50 mm com três cortes efetivos

Adaptador: Silent Tools com 220 mm de comprimento

Montagem total: 320 mm (cone + adaptador + fresa)

Operação: Abertura de rasgo com 100% de contato radial

Espessura máxima do cavaco, h: 0,15 mm

Contato radial, a_e: 50 mm (100%)

Velocidade de corte, v_c: 200 m/min

 

 

O desafio do fresamento com longos balanços

O fresamento de peças complexas em aplicações aeroespaciais e de petróleo e gás, por exemplo, pode ser comprometido por excesso de vibração. As cavidades profundas, característica típica do perfil dessas peças, exigem longos balanços que criam vibrações, o que pode retardar a produção, reduzir a vida útil da ferramenta e resultar em acabamento superficial insatisfatório.

No entanto, poder lançar mão de uma fresa mais leve para usinar esses perfis complexos foi uma solução certeira para minimizar esse tipo de problema. Comparada a uma ferramenta convencional, a CoroMill® 390 Lightweight oferece menos peso na extremidade de corte e menor distância entre o mecanismo antivibratório e a aresta de corte, para limitar as vibrações.

Aliada aos adaptadores de fresamento Silent Tools™, essa é uma combinação excepcional de ferramentas para aplicações com longos balanços e ferramentas delgadas.

O resultado não poderia ser melhor: uma redução significativa na vibração permite alta produtividade e boa segurança do processo em aplicações exigentes.