Ferramentas na usinagem

Por que as ferramentas utilizadas na usinagem quebram?

A razão para a quebra das ferramentas é bem simples: elas rompem quando os esforços do corte excedem o limite de resistência do corpo. No entanto, compreender os fatores que influenciam e a geração desses esforços é um pouco mais complexo. Neste artigo entenderemos um pouco a respeito.

 À quais esforços uma ferramenta está sujeita?

Há basicamente dois esforços, a flexão, o principal deles, a torção. Este é proveniente da força exercida pelo material durante o corte, contrária ao sentido de rotação do sistema motor. Para uma melhor compreensão, podemos pensar na ação de torcer um pano para remover a água, sendo que uma mão é o motor e a outra é o material sendo usinado.

A torção resulta da multiplicação da força de corte pelo diâmetro da ferramenta. Assim, quanto maior o diâmetro, maior será o esforço exercido sobre a corpo. Já a força de corte é influenciada por vários fatores, incluindo o material usinado, geometria da ferramenta, rotação, altura de corte e, principalmente, o avanço.

A flexão é proveniente da força que o material usinado faz contra o sentido de avanço da ferramenta. É semelhante a um galho cheio de frutos, o peso gera flexão e pode até mesmo quebrar o galho. Na ferramenta, este esforço é calculado multiplicando a força de corte lateral pela distância que a ferramenta fica para fora do mandril, ou seja, quanto mais distante do mandril estiver a ponta da ferramenta, maior será este esforço.

Como o corpo da ferramenta sente esses esforços?

De maneira exata, este cálculo é bem complexo, principalmente nas regiões onde o corpo foi usinado, exigindo o uso de softwares específicos para esta finalidade. Entretanto, o fator que mais influencia é o diâmetro da ferramenta. Ele é tão representativo que a equação leva em consideração este fator elevado na terceira potência. Ao calcular o esforço nas hastes das ferramentas vemos que uma haste com 25 mm de diâmetro possui o dobro da resistência de uma de 20 mm e 10 vezes mais do que uma com 12 mm.

A flexão será maior conforme a distância em relação ao mandril, por isso, processos que exigem grandes profundidades estão bastante suscetíveis a quebra. Além do aumento do esforço, a fresa também terá maior excentricidade e, consequentemente, estará sujeita a vibrações. Por isso, recomenda-se o uso das ferramentas o mínimo possível para fora do mandril, de modo que este não colida com a peça de trabalho.

Em geral, as ferramentas possuem seus corpos construídos em aço ou metal duro. Eles possuem grande diferença na sua resistência e para serem eficientes, principalmente ferramentas com pequenos diâmetros, exigem o uso de materiais com grande resistência mecânica. A escolha da ferramenta correta é fundamental para evitar a quebra e para gerar uma produção eficiente.

Outros fatores que afetam a resistência

O principal deles, causador de inúmeras quebras, é a excentricidade. Em resumo, todo processo de usinagem possui excentricidade. Por menor que seja, ela causa uma desuniformidade durante o corte, fazendo o corpo sentir um esforço cíclico que gera fadiga. Quanto mais excêntrica estiver a ferramenta, maior será o pico de esforço, facilitando a quebra e aumentando a fadiga.

Por isso, o cuidado na fixação da ferramenta é fundamental para que a quebra não ocorra e para que a vida útil se estenda. Inclusive, recomenda-se o uso do relógio comparador na hora da colocação, entretanto, uma limpeza nos componentes de fixação já pode ser de grande ajuda.

 Parâmetros corretos

De nada adiantará entender como os esforços podem quebrar as ferramentas sem usar os parâmetros de corte adequados. Cada ferramenta aplicada em cada processo, possui uma rotação e um avanço ideais. Se o avanço for muito baixo, a produção não é eficiente, por outro lado, se ele for usado acima do recomendado, a ferramenta poderá quebrar.

Definir os parâmetros ideais não é uma tarefa fácil, por isso, leve em consideração o suporte técnico prestado pelos fornecedores de ferramentas, isso pode fazer toda a diferença para sua empresa.

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