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Como aplicar refrigeração e fluido de corte em torneamento

Como aplicar refrigeração e fluido de corte em torneamento
 

As principais funções do fluido de corte são o escoamento de cavacos, a refrigeração e a lubrificação entre a ferramenta e o material da peça. Quando aplicado corretamente, ele maximizará o resultado, aumentará a segurança do processo e melhorará o desempenho da ferramenta e a qualidade da peça.

Em alguns casos pode ser um benefício ambiental e de custo para a máquina sem refrigeração (usinagem sem refrigeração). Entre em contato com seu especialista Sandvik Coromant para escolher a melhor ferramenta, geometria e classe, caso opte pela usinagem sem refrigeração.

Muitas aplicações requerem refrigeração por conta da tolerância, superfície e fatores de usinabilidade. Se a refrigeração for necessária, ela deve ser otimizada para maximizar o potencial.

Há diferentes aspectos da refrigeração que são importantes para o processo de corte:

  • Meio de refrigeração
  • Saída da refrigeração
  • Pressão de refrigeração
 

Meio de refrigeração

Há diferentes meios de refrigeração empregados no torneamento:

  • Emulsão, uma mistura de água e óleo (5-10% de óleo na água) é o meio de refrigeração mais comum
  • Óleo, em algumas máquinas, o óleo substitui a emulsão
  • Ar comprimido, usado para o escoamento de cavaco não remove eficientemente o calor
  • MQL - lubrificação em quantidade mínima - ar comprimido com uma quantidade mínima de óleo para lubrificação
  • Refrigeração criogênica, uma gás liquefeito usado como refrigeração para maximizar o efeito da refrigeração

Emulsão, óleo e ar podem ser aplicados através dos canais de refrigeração nas ferramentas de torneamento. Quando falamos em refrigeração de modo geral, estamos nos referindo à refrigeração com emulsão ou óleo. A refrigeração MQL e criogênica exigem equipamento especial.

 

Saída da refrigeração

As ferramentas de torneamento mais modernas são equipadas com refrigeração interna através da ferramenta, muitas delas oferecem a combinação de refrigeração superior e refrigeração inferior de precisão. As saídas na ferramenta podem ser dos tipos a seguir, oferecendo benefícios diferentes para sua usinagem:

  • Refrigeração de precisão, ou refrigeração superior de precisão, um olhal (ou semelhante) direciona um feixe de refrigeração diretamente em direção à zona de corte no lado da saída. Reduz a temperatura e melhora o controle de cavacos. Pode ser usada com alta pressão para melhorar a quebra de cavacos
  • Refrigeração inferior, um feixe de refrigeração no lado do flanco, que remove calor da pastilha de forma eficiente e oferece vida útil mais longa da ferramenta
  • Saída de refrigeração convencional, por exemplo, olhais ajustáveis que, na maioria dos casos, têm um diâmetro de saída maior que os olhais de refrigeração de precisão. Destinada à vazão da refrigeração através da pastilha e da peça durante a usinagem (pode ser chamada de refrigeração por imersão). Estas ferramentas não são projetadas para uso com alta pressão

Refrigeração convencional comparada à refrigeração de precisão

Refrigeração de precisão

As ferramentas de torneamento modernas apresentam olhais que fornecem refrigeração de precisão direcionada exatamente à zona de corte no lado de saída, o que controla a quebra de cavacos e oferece uma usinagem segura. Para otimizar a capacidade da máquina e melhorar ainda mais a vida útil da ferramenta e a formação de cavacos, a refrigeração e a velocidade podem ser precisamente ajustadas com a troca do diâmetro do olhal.

Os efeitos positivos da refrigeração de precisão começam com a baixa pressão de refrigeração, porém, com a pressão mais alta, materiais mais difíceis podem ser usinados com sucesso

 

Com a refrigeração de precisão, você melhora o controle de cavacos, aumenta a vida útil da ferramenta, melhora a segurança do processo e aumenta a produtividade.

Sem a refrigeração de precisão, o entupimento de cavacos pode ser um problema, causando paradas de máquina, serviços de manutenção, aumento do desgaste da ferramenta e acabamento superficial insatisfatório.

Refrigeração inferior

Os conceitos de torneamento mais modernos também são obtidos com refrigeração inferior. A refrigeração controla o calor na zona de corte, melhorando a vida útil da ferramenta e oferecendo uma usinagem mais previsível.

A refrigeração inferior já é bastante eficiente com baixa pressão de refrigeração, porém, quanto mais alta a pressão maior o efeito observado no aumento da vida útil da ferramenta. É possível aumentar a velocidade de corte ou o avanço para melhorar o resultado.

Refrigeração superior ou inferior? Ou ambas?

Se usar uma ferramenta que possui refrigeração superior (refrigeração de precisão) e refrigeração inferior, desligar a refrigeração superior pode favorecer certas operações. Isto depende muito de que material da peça, classe e dados de corte serão usinados.

Para classes com cobertura finas, como classes PVD de primeira escolha para ISO S, é melhor usar a refrigeração superior e inferior para proteger a pastilha do calor e evitar deformação plástica.

Classes com cobertura espessa, como classes CVD de primeira escolha para ISO P e ISO K, têm uma boa proteção contra calor na cobertura. Estas classes podem oferecer melhor vida útil da ferramenta apenas com refrigeração inferior em aplicações de desbaste a usinagem média. Consulte abaixo o diagrama azul e as explicações para ISO P.

Para classes com cobertura média, como as classes CVD de primeira escolha para ISO M, recomenda-se usar refrigeração superior e inferior. Entretanto, se ocorrer craterização na aplicação, tente usar apenas refrigeração inferior e compare a vida útil da ferramenta.

Leia mais sobre desgaste da pastilha.

Recomendações de refrigeração para torneamento de aço

  • Aplique refrigeração inferior para prolongar a vida útil da ferramenta
  • Use refrigeração superior (e refrigeração inferior) quando for preciso melhorar o controle de cavacos, geralmente necessário na área azul de profundidade de corte (ap) e avanço (fn)
  • Fora da área azul, a refrigeração superior pode causar um pequeno desgaste da aresta e aumentar a craterização. A craterização pode ser difícil de avaliar e torna a vida útil da ferramenta imprevisível e mais curta. Por este motivo é recomendada a refrigeração inferior. (Se a refrigeração inferior não estiver disponível, use uma ferramenta com uma saída de refrigeração convencional)
ap (mm)
fn (mm/r)

Benefícios com refrigeração superior e inferior em materiais diferentes

Material da peça Tipo de classe Refrigeração superiorRefrigeração inferior
P​CVDControle de cavacosVida útil da ferramenta
​PVDControle de cavacos / vida útil da ferramenta
MCVD​Controle de cavacos
PVD​Controle de cavacos / vida útil da ferramenta
K​CVDVida útil da ferramenta
CerâmicaVida útil da ferramenta
NSem coberturaControle de cavacos / vida útil da ferramenta
​PVDControle de cavacos / vida útil da ferramenta
PCD (diamante)Controle de cavacos / vida útil da ferramenta
S​PVDControle de cavacos / vida útil da ferramenta
CerâmicaControle de cavacos
 

Pressão de refrigeração

A refrigeração de alta pressão aumenta o consumo de energia, o que precisa ser considerada do ponto de vista de sustentabilidade e custo. Contudo, a alta pressão também pode aumentar a produtividade de maneiras diferentes.

Refrigeração de precisão com alta pressão

A alta pressão na máquina juntamente com o bocal cria um jato de refrigeração de alta velocidade o qual, por sua vez, cria uma cunha hidráulica. Os jatos de refrigeração têm três efeitos principais

  1. Para proporcionar uma refrigeração mais eficiente da pastilha na zona de contato (A)
  2. Afastar os cavacos rapidamente da face da pastilha, reduzindo o seu desgaste (B)
  3. Ajudar a quebrar os cavacos em pedaços pequenos e retirá-los da zona de corte

Use a pressão certa

7-10 bars (100-150 psi)

A refrigeração de precisão oferece melhor controle de cavacos e segurança do processo em aço e em outros materiais comuns. Graças à precisão, você pode aumentar os dados de corte mantendo a segurança do processo.

70–80 bars (1000–1200 psi)

Com uma pressão mais alta, também é possível obter a quebra de cavacos. Usando geometrias desenhadas para a refrigeração de pressão, você pode obter resultados ainda melhores.

150-200 bars (2200-2900 psi)

Para materiais difíceis, como aços inoxidáveis duplex e materiais HRSA, é necessária pressão de refrigeração mais alta. Use porta-ferramentas com olhais para fornecer refrigeração de precisão e geometrias específicas para refrigeração de precisão.

 

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