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TECNOLOGIA DE CONTROLE NUMÉRICO

DESGASTE DE

FERRAMENTAS

DESGASTE DE FERRAMENTAS

• Ferramenta de corte solicitada térmica, mecânica

e quimicamente durante a usinagem.

• Série de avarias e desgastes de naturezas distintas

podem ser observados na ferramenta de corte ao

longo de sua utilização.

• Para evitar que ocorra o colapso total da ferramenta

fundamental estipular limites para as avarias e

para os desgastes de flanco e cratera (regulares e

previsíveis) .

Desgaste de Flanco (VB)

• Tipo mais comum de desgaste e o tipo preferido de

desgaste vida útil da ferramenta previsível e estável.

• Desgaste de flanco ocorre devido à abrasão, causada

por constituintes duros no material da peça.



• Incentivado pelo aumento da velocidade de corte

deterioração do acabamento da peça e, por modificar

a geometria do gume original peça mude de

dimensão (pode sair da faixa de tolerância).


Desgaste de Cratera

• Craterização localizada na saída da pastilha atrito

e reação química entre o material da peça e a

ferramenta, e é aumentada pela velocidade de corte.

• Craterização excessiva enfraquece o gume, e pode levar

à quebra da ferramenta.


Desgaste de Cratera

• Não ocorre ao usar-se ferramentas de MD recobertas

com Al2O3 (eficiente contra a craterização), ferramentas

cerâmicas, e quando o material da peça é frágil (gera

cavacos arrancados).


Gume Postiço

• Causado por solda por pressão do cavaco na pastilha.

• Mais comum na usinagem de materiais pastosos,

como aços com baixo teor de carbono, aços

inoxidáveis e alumínio.

• Baixa velocidade de corte aumenta a sua formação.



Entalhe

• Caracterizado por dano excessivo localizado na face e no

flanco da pastilha na linha da profundidade de corte.

• Causado pela adesão (solda por pressão de cavacos) e

deformação na superfície.

• Comum ao usinar aços inoxidáveis e HRSA (Heat resistant

super alloys Ni, Ti, Co).


Deformação Plástica

• Ocorre quando o material da ferramenta é amolecido.

• Temperatura de corte está muito alta para uma

determinada classe de ferramenta.

• Em geral classes mais duras e as coberturas mais

espessas melhoram a resistência ao desgaste por

deformação plástica.


Lascamento e Quebra do Gume

• Resultado de uma sobrecarga das tensões de tração

mecânica tensões podem ocorrer por vários

motivos, como martelamento de cavacos, pastilha

muito dura e pouco tenaz, profundidade de corte ou

avanço , ângulo de quina , inclusão de areia no

material da peça, gume postiço, vibrações.


Trincas Térmicas

• Ocorre quando a temperatura no gume muda

rapidamente de quente para frio

• Altas velocidades de corte.

• Várias trincas podem surgir perpendiculares ao gume

• Cortes interrompidos, comuns em operações de

fresamento e agravadas pelo uso de fluido refrigerante.

• Choques mecânicos na entrada e/ou na saída da

ferramenta na peça – principalmente em operações de

fresamento)

• Relativamente baixas velocidades de corte.

• Crescimento das trincas quebra da ferramenta. Para se

evitar a formação ferramenta mais tenaz, diminuir o

avanço, aplicação do fluido em abundância.

Trincas Mecânicas

MATERIAIS DE FERRAMENTAS

• Desgaste de flanco e cratera formas de desgaste

mais regulares e previsíveis procura-se estabelecer

condições de corte onde estas formas de desgaste

são dominantes sobre o fim de vida da ferramenta.

• Desgaste de flanco mede-se no flanco a largura

média do desgaste VB e a largura máxima da marca

de desgaste VBmáx nem sempre a marca de

desgaste é muito nítida, devido a mudanças de cor ou

oxidações que ocorrem no flanco, nas regiões limites

de contato.

• Além disso presença eventual de entalhes dificulta

a interpretação precisa da marca de desgaste de

flanco.


Desgastes X Avarias

• Em geral desgastes se apresentam como falhas

contínuas, isto é, possuem comportamento determinístico

(podem ser modeladas matematicamente) ao longo de sua

progressão até a deterioração completa da ferramenta

permite um controle maior da vida.

• Por outro lado avarias são falhas transitórias que

ocorrem aleatoriamente (não podem ser descritas

explicitamente por uma função matemática) colapso

(quebra total) detectadas frequentemente após o

ocorrido p.ex. lascamento do gume: superfície usinada

pode ficar extremamente danificada, que pode acarretar

danos irreversíveis à peça.


Deformação Plástica: desgaste ou avaria?

• Alguns autores classificam a deformação plástica como

um desgaste apresenta comportamento

determinístico ao mudar a geometria da aresta de corte

pelo deslocamento de material.

• Outros avaria de origem térmica causada pelas altas

pressões e altas temperaturas aplicadas à ponta da

ferramenta com baixa resistência ao cisalhamento e alta

tenacidade deformação provoca deficiências no

controle de cavacos e deterioração do acabamento da

peça.


Deformação Plástica: desgaste ou avaria?

• Seu crescimento pode gerar a quebra do gume.

• Evita-se pelo emprego de uma ferramenta com maior

dureza a quente e maior resistência à deformação, ou

pela alteração das condições de corte e/ou geometria

da ferramenta com o intuito de diminuir os esforços e

a temperatura.


Mecanismos de Desgaste


Adesão

• Para ocorrer adesão afinidade entre o material da

peça e o material da ferramenta.

• Além disto temperatura, tempo, pressão de contato

devem estar situados em uma determinada faixa de

valores.

• Para materiais que apresentam um encruamento

acentuado adesão leva à formação do gume

postiço


Abrasão mecânica

• Ocorre devido à presença de partículas duras no

material da peça.

• Cisalhamento e saída de partes do gume postiço e

sua extrusão pela interface superfície de corte/flanco

levam a um desgaste acentuado.


Difusão

• Estado sólido transferência de átomos

pertencentes à rede cristalina de um material para a

rede cristalina de outro material, constituída de

elementos que apresentam afinidade entre si.

• Quanto maior for a afinidade, temperatura de contato,

tempo de contato maior será a difusão entre a

ferramenta e o cavaco.

• Superfície da ferramenta empobrecida dos átomos

responsáveis pela sua dureza.

• Temperaturas associadas à difusão de 850oC a

1200oC não promove a fusão do material


Difusão

• Átomos de Co do MD na usinagem de ligas de Ti, indo

para o cavaco cratera


• Difusão (causando cratera) na

usinagem de Aço usando-se

Nitreto de Silício (Si3N4)

• Vida mais longa na usinagem

de Ferro Fundido usando-se

Nitreto de Silício (Si3N4)


Oxidação

• Após o corte muitas vezes são observadas cores

de revenimento na região de contato entre o cavaco e

a ferramenta provocadas pela oxidação da

ferramenta.

• Só ocorre se a temperatura for suficientemente

elevada e se houver a presença de O2 na região

aquecida.

• MD em temperaturas de corte acima de 8000oC

mecanismo de oxidação ocorre de forma intensa.


Oxidação

• Camada oxidada, quando mais macia que o material

original da ferramenta cisalhada para fora expondo

um novo material para manter o processo de reação.

• Camada oxidada, quando mais dura (p.ex. Al2O3)

mais resistente que o material original da ferramenta

cisalhada para fora expondo um novo material para

manter o processo de reação.

• Assim materiais de ferramenta que não contém Al2O3

desgastam-se mais facilmente por oxidação.


Solicitações mecânicas e térmicas

• Danos ao gume como microquebras, fissuras

transversais e longitudinais, bem como deformação

plástica, advém de solicitações térmicas e mecânicas

excessivas


Vida da Ferramenta

• Tempo que a ferramenta trabalha

efetivamente (deduzido os tempos passivos), até

perder a sua capacidade de corte, dentro de um

critério previamente estabelecido.

• Grandezas avaliadas para definir a vida da ferramenta

tempo de corte, volume de material cortado,

número de peças fabricadas.


Vida da Ferramenta

• Fim da vida detectável quando ocorre mudança em uma ou

mais características do processo:

• Valores elevados de desgastes.

• Temperaturas excessivas atingidas pela ferramenta.

• Tolerâncias dimensionais fogem do controle.

• Acabamento superficial deixa de ser satisfatório.

• Componentes da força de usinagem aumentam

excessivamente.

• Mudanças no ruído

• Mudanças na forma de cavaco

• Vibrações entre a peça e ferramenta.


Vida da Ferramenta

• Curvas de vida de uma ferramenta para um determinado

material ensaios de usinagem de longa duração gume da

ferramenta trabalha em condições constantes de corte, sendo

utilizado um critério de fim de vida de desgaste previamente

fixado.

• Definição do critério de desgaste deve-se conhecer a forma

do desgaste e os mecanismos que regem seu surgimento.


Vida da Ferramenta


Vida da Ferramenta

• n relativamente constante para um determinado

material de ferramenta,

• C depende do material da ferramenta, do

material da peça e das condições de corte.


Exemplo de Dados de Vida da Ferramenta


• Apesar do desgaste de flanco ser o critério de fim de vida da

ferramenta na equação de Taylor, esse critério não é muito

prático no ambiente de uma indústria (dificuldades e do

tempo necessário para medir o desgaste de flanco).

• Critérios alternativos:

• inspeção visual do gume pelo operador da máquina para

determinar quando deve ser trocada a ferramenta,

• degradação do acabamento superficial da peça,

• troca da ferramenta após um determinado número de

peças terem sido fabricadas,

• troca da ferramenta quando um determinado tempo de

corte acumulado para a ferramenta tiver sido alcançado.

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