A indústria aeroespacial não é somente um dos maiores consumidores, mas também um dos propulsores mais importantes para o desenvolvimento de ferramentas de corte. A indústria aeroespacial apresenta esforços contínuos visando melhorar a eficiência de fabricação de componentes de aeronaves, aumentar a segurança de voos e reduzir possíveis danos ambientais.
Para atingir esses objetivos, a indústria aeroespacial deve melhorar constantemente o design dos motores e dos elementos estruturais do corpo da aeronave, para aumentar a proteção da aeronave contra a ação prejudicial de fatores perigosos, como raios e congelamento. Por sua vez, isso resultou em uma série de demandas da indústria, incluindo a introdução de materiais de engenharia que requerem novas tecnologias de produção, desenvolvimento de máquinas e ferramentas de corte apropriadas. O fabricante da aeronave precisa lidar com peças complexas, produzidas a partir de vários materiais e com o uso de diferentes estratégias de usinagem. É por isso que a indústria aeroespacial é considerada uma força poderosa e líder para o progresso no desenvolvimento de ferramentas de corte.
Muitos materiais usados na fabricação dos componentes das aeronaves têm pouca usinabilidade. Titânio com sua impressionante relação resistência/ peso, superligas de alta temperatura (HTSA) que não perdem sua resistência às altas temperaturas e compósitos são materiais de difícil usinabilidade. Para melhorar a taxa de produção e aumentar a produtividade, os fabricantes de componentes aeroespaciais devem usar máquinas capazes de realizar operações avançadas de usinagem. Em tais condições, o papel das ferramentas de corte é aumentado significativamente. No entanto, as ferramentas de corte podem representar o elo mais fraco de todo o sistema de fabricação devido à sua baixa durabilidade como elemento do sistema, o que pode diminuir a produtividade. Os clientes do setor aeroespacial esperam altos níveis de desempenho e confiabilidade das ferramentas de corte e os fabricantes de ferramentas têm sido desafiados e inspirados, em termos de desenvolvimento e algumas vezes integrando soluções não convencionais em seus produtos para atender a essas expectativas.
Materiais Básicos
A maioria das ferramentas de corte continua a ser fabricada em metal duro. Nos últimos anos, a ISCAR introduziu várias classes de metal duro projetadas especificamente para a usinagem de materiais aeroespaciais, incluindo IC 5820. A classe combina as vantagens de um novo substrato submicron, uma cobertura CVD dura progressiva e um tratamento pós-cobertura para aumentar substancialmente à resistência ao impacto e à resistência ao calor. As pastilhas desta classe destinam-se principalmente ao fresamento de titânio. A refrigeração localizada e de alta pressão (HPC) melhoram significativamente o desempenho da classe.
A cerâmica, outro material de ferramenta, possui dureza a quente e inércia química consideravelmente mais altas que os metais duros. Isso significa que o uso da cerâmica proporciona velocidades de corte muito maiores e elimina o desgaste por difusão. Um dos últimos desenvolvimentos da ISCAR, uma família de fresas de topo de cerâmica sólida, destina-se à usinagem de HTSA. Essas fresas de topo são feitas de SiAlON - um tipo de cerâmica à base de nitreto de silício compreendendo silício (Si), alumínio (Al), oxigênio (O) e nitrogênio (N). Quando comparadas às ferramentas de metal duro, as fresas de topo permitem um aumento na velocidade de corte de até 50 vezes, o que pode reduzir drasticamente o tempo de usinagem.
Para aplicações de torneamento, a empresa expandiu sua linha de pastilhas intercambiáveis SiAlON para usinagem de materiais HTSA. Os novos produtos (Fig. 1) já provaram sua eficácia no torneamento de peças de motores aeronáuticos a partir de super ligas como Waspaloy e diferentes classes de Inconel e Rene. Em contraste com outras cerâmicas de nitreto de silício, o SiAlON possui maior resistência à oxidação, mas menos tenacidade. Portanto, a chave da confiabilidade da pastilha SiAlON é a preparação adicional das arestas. A nova geometria da aresta "TE" da ISCAR foi desenvolvida para aumentar a vida útil da ferramenta em usinagens pesadas de operações de desbastes e cortes interrompidos.
Geometria Avançada
Melhorar uma geometria de corte é uma direção importante no desenvolvimento das ferramentas de corte. A geometria de corte é um assunto de pesquisas teóricas e experimentais, e os avanços da ciência e da tecnologia trouxeram um novo e poderoso instrumento para auxiliar no projeto de ferramentas: modelagem em 3D da formação de cavacos por computador. A equipe de P&D da ISCAR usa ativamente a modelagem para encontrar geometrias de corte ideais e dar forma à superfície de saída das pastilhas intercambiáveis e cabeçotes.
O formador de cavaco F3S para as pastilhas ISO mais populares, como CNMG, WNMG e SNMG, foi projetado especificamente para o torneamento em acabamento de ligas resistentes às altas temperaturas a base de níquel e materiais exóticos (Fig. 2). Garante um corte fácil e suave com resultados notáveis nas quebras dos cavacos. A notável capacidade de trabalho da geometria de corte projetada é um resultado direto da modelagem do fluxo de cavacos.
Na abertura de furos, a aplicação de modelagem no processo de projeto contribuiu significativamente para a criação de uma geometria de cisalhamento de cavacos das cabeças de intercambiáveis de metal duro SUMOCHAM para abertura de furos com profundidades de até 12 vezes o diâmetro em aço inoxidável austenítico de difícil usinabilidade e duplex.
Customização Flexível
Os produtos aeroespaciais podem variar imensamente em materiais, dimensões, forma, complexidade e muito mais. Para produzir uma gama tão diversificada de produtos, o fabricante do produto precisa de dezenas de máquinas e processos tecnológicos. Nem todas as ferramentas de corte standard são ideais para executar determinadas operações de usinagem com produtividade máxima e, consequentemente, a indústria aeroespacial é uma consumidora líder de ferramentas customizadas.
Um cliente que produz peças de titânio pode estar interessado em soluções standard de fresas de faceamento e de canais estendidos; enquanto outro cliente que produz peças semelhantes pode preferir fresas especiais com corpo integral, para montagem direta no fuso da máquina.A ISCAR desenvolveu as famílias de ferramentas rotativas MULTI-MASTER e SUMOCHAM com cabeças intercambiáveis e diferentes configurações de corpo para garantir várias opções de montagem de soluções que simplificam a customização e diminuem a necessidade de produtos especiais e caros.
Um exemplo adicional de customização simplificada pode ser encontrado nas brocas modulares recém-lançadas da ISCAR para máquinas multifusos e do tipo suíço. As brocas combinam o design SUMOCHAM com uma conexão rosqueada FLEXFIT (Fig. 3). As máquinas multifuso e do tipo suíço geralmente têm um espaço limitado para ferramentas, o que significa que as ferramentas em operação precisam ser as mais curtas possíveis para evitar colisões e facilitar a instalação fácil. Uma ampla gama de adaptadores roscados FLEXFIT e hastes com chatos planos foram projetadas precisamente para encaixar as brocas e reduzir ao máximo o balanço da ferramenta.
Respondendo às demandas do setor aeroespacial, a empresa também expandiu a família MULTI-MASTER, introduzindo uma nova conexão de rosca para aumentar a faixa de diâmetro das cabeças de fresas de topo intercambiáveis para 32 mm (1,25 ").
Usinagem de Alumínio
Embora a usinagem do alumínio possa parecer um processo extremamente simples, o corte eficaz do alumínio representa na verdade todo um campo de tecnologia com suas próprias leis e desafios.
A necessidade de aumento de produtividade e das taxas de remoção de material no fresamento de peças de alumínio, especialmente peças grandes de componentes estruturais aeroespaciais, levou os fabricantes de máquinas-ferramentas a desenvolver máquinas de fresar com fusos potentes - até 150 kW – e rotações de até 33000 rpm. Para atender a essa demanda, a ISCAR expandiu sua família de fresas intercambiáveis a 90 °, introduzindo novas ferramentas com pastilhas de tamanhos grandes que permitem profundidade de corte de até 22 mm (0,870 pol.) (Fig. 4). As ferramentas foram projetadas para eliminar o deslocamento radial da pastilha, que pode ocorrer devido a altas forças centrífugas durante altas rotações. Este conceito facilita o fresamento confiável em uma faixa de até 31000 rpm.
Na abertura de furos, a empresa desenvolveu novas pastilhas para furação de alumínio que montam nas brocas da linha DR-TWIST. As pastilhas são retificadas perifericamente e apresentam arestas de corte afiadas e superfície de saída polida, proporcionando um corte suave e evitando a adesão do material da peça.
O programa de ferramentas de corte da ISCAR para o setor aeroespacial baseia-se em vários princípios: as necessidades complexas dessa indústria, levando em consideração as tendências da usinagem, e o esforço para fortalecer as parcerias com os usuários das ferramentas. A ISCAR acredita que essa abordagem tripla garante a realização bem-sucedida de ideias inovadoras para a usinagem eficiente dos materiais de difícil usinabilidade que caracterizam esse campo desafiador e dinâmico.
