Desde o final dos anos 1990, as fresas de topo de carboneto sólido (SCEM) tornaram-se um dos pontos focais na indústria de trabalho de metais. Vários fatores contribuem para essa proeminência. Em primeiro lugar, em comparação com cortadores de fresagem indexáveis, as fresas de topo de carboneto sólido (Fig. 1) oferecem vantagens distintas: maior precisão, adequação para designs de fresa de pequeno diâmetro e melhores opções para estruturas de ferramentas equilibradas. Além disso, SCEM supera suas contrapartes feitas de aço rápido (HSS), pois o material de carboneto mais duro oferece maior resistência ao desgaste e mantém uma ponta de corte afiada por mais tempo, resultando em vida útil estendida da ferramenta.
Compreensivamente, as vantagens conhecidas sozinhas não foram suficientes para explicar o rápido crescimento da participação de fresas de topo de carboneto sólido em produtos de fresagem que começou nos anos 1990. Havia elementos adicionais que contribuíram para o aumento do uso de SCEM na indústria. Os avanços na tecnologia de usinagem CNC e o crescente interesse em métodos de fresagem de alta velocidade (HSM) destacaram a necessidade de ferramentas adequadas para altas velocidades de corte, e as fresas de topo de carboneto sólido atendem perfeitamente a essas demandas. O salto quântico em máquinas CNC de retificação de ferramentas e sistemas CAD/CAM desempenharam um papel crucial no progresso significativo e crescente popularidade de SCEM durante esse período. Esse avanço considerável foi um fator chave, um verdadeiro divisor de águas, que deu origem a um avanço significativo:
• As capacidades aprimoradas das máquinas CNC de retificação de ferramentas permitiram precisão substancialmente aumentada e a
produção de ferramentas sólidas com geometrias de alta precisão.
• Os sistemas CAD/CAM permitiram o design e fabricação de fresas de topo com geometrias complexas que eram
anteriormente difíceis de alcançar. O software simulador de retificação de ferramentas permitiu uma análise virtual do
processo de retificação, contribuindo consideravelmente para a produção precisa de SCEM.
• A integração de sistemas CAD/CAM com máquinas CNC de retificação de ferramentas forneceu uma ferramenta poderosa para personalização de
fresas de topo de acordo com os requisitos específicos do cliente.
• A tecnologia CNC eficiente de retificação de ferramentas diminuiu os tempos de produção e reduziu os custos de fabricação,
tornando as fresas de topo de carboneto sólido de alta qualidade muito mais atraentes e comercialmente viáveis para o fabricante de ferramentas
e para o cliente.
• As máquinas CNC avançadas de retificação de ferramentas e os sistemas CAD/CAM também contribuíram para melhorar o controle de qualidade,
garantindo parâmetros consistentes das ferramentas.
Além disso, os avanços na ciência dos materiais e na metalurgia do pó levaram ao desenvolvimento de substratos de carboneto avançados com tamanhos de grão menores, proporcionando maior dureza e resistência ao desgaste. Combinados com novos revestimentos progressivos, como TiAlN, esses substratos formaram graus de carboneto com vida útil prolongada da ferramenta, tornando-os quase ideais para FCSM destinadas à usinagem em altas velocidades de corte e fresamento de materiais duros. Portanto, as fresas de topo de carboneto sólido se tornaram ferramentas essenciais para realizar operações de usinagem eficazes, e agora as FCSM ocupam uma parcela significativa do mercado de fresas. De acordo com várias estimativas, as fresas de topo de carboneto sólido representam aproximadamente 50% deste mercado. Além disso, a participação de FCSM tende a crescer. A expansão sucessiva da usinagem CNC, o aumento dos processos HSM e a diminuição do estoque de usinagem devido à fabricação precisa de peças usando fundição por injeção de precisão, forjamento e moldagem por injeção, por um lado, e os avanços adicionais nas tecnologias de materiais de carboneto e revestimento, por outro lado, determinam as tendências no desenvolvimento de FCSM e apresentam desafios apropriados ao fabricante de ferramentas. Essas tendências incluem:
• Nos graus de carboneto, o uso aumentado de carbonetos submicron e revestimentos resistentes ao desgaste como TiAlN,
AlTiN, revestimento de diamante e outros é prevalente.
• Nas formas de ferramentas e geometrias de corte, designs mais complicados e "inteligentes" estão se tornando comuns.
Passo angular desigual, hélice variável e arestas de corte com divisão de cavacos são frequentemente utilizados.
• Na usinagem de alta eficiência, há uma ênfase distinta em FCSM otimizadas para fresamento de alta velocidade (HSM)
e fresamento de alto avanço (HFM).
• Na precisão das ferramentas, a indústria de trabalho de metais exige ferramentas cada vez mais precisas e equilibradas para manter
tolerâncias de usinagem rigorosas e permitir operação estável em altas velocidades rotacionais, especialmente em acabamento
de cortes.
• Soluções personalizadas – para atender aos requisitos específicos de aplicação, os fabricantes de ferramentas estão desenvolvendo
produtos especialmente adaptados compreendendo graus de carboneto únicos e geometrias de corte.
• Multifuncionalidade – há uma demanda crescente por FCSM multifuncionais que combinam várias funções de corte
como fresamento, furação, chanframento e muito mais.
• Digitalização – o impacto da Indústria 4.0 no trabalho de metais destaca a importância dos companheiros digitais de ferramentas,
que incluem gêmeos digitais disponíveis, modelos 3D e desenhos 2D, fácil acesso aos dados de corte especificados,
cálculos de engenharia, estimativa de vida útil da ferramenta etc.
Ao examinar duas fresas de topo de carboneto sólido de dimensões semelhantes, é difícil identificar diferenças visíveis. Mesmo o uso de uma lupa ou microscópio nem sempre pode ajudar nesta busca. No entanto, essas fresas podem exibir indicadores de desempenho significativamente diferentes, tornando as diferenças bastante evidentes. Vamos considerar os últimos desenvolvimentos da ISCAR e entender como a ISCAR aborda esses desafios. Mesmo uma rápida olhada na gama de produtos de fresas de topo de carboneto sólido da ISCAR revela uma tendência interessante em produtos FCSM de uma perspectiva de aplicação. No passado, a ênfase era em um conceito de design de uso geral que permitia que as fresas fossem usadas em um amplo espectro de materiais de engenharia. No entanto, muitos dos novos desenvolvimentos agora estão focados em fornecer o mais eficaz para fresamento de grupos de materiais específicos. Por exemplo, a família de fresas Ti-TURBO foi propositalmente projetada para usinagem de ligas de titânio. Esta família inclui FCSM com geometrias de corte de precisão, apresentando um design de quatro arestas para várias operações (Fig. 2), como fresamento de ranhuras até duas vezes a profundidade do diâmetro da ferramenta em material sólido. Além disso, oferece designs de sete e oito arestas para fresamento de alta velocidade usando a técnica trocoidal. O conceito de ferramenta Ti-TURBO é baseado em diferentes ângulos de hélice de aresta e passo variável para aumentar a rigidez dinâmica e melhorar o amortecimento de vibração ao fresar ligas de titânio, incluindo graus difíceis de cortar como "triplo 5" (Ti-5-5-5-3), em altas taxas de remoção de metal (MRR). A família popular se expandiu significativamente com novos produtos durante a campanha LOGIQUICK mais recente da ISCAR.
Designs livres de vibração baseados nos conceitos de hélice variável, passo de dente desigual e sua combinação caracterizam várias fresas de topo de carboneto sólido da ISCAR. Esses designs garantem alta estabilidade de usinagem e permitem produzir ferramentas com comprimentos de corte ampliados. Nos últimos anos, o portfólio de FCSM livres de vibração foi expandido com novos produtos oferecendo uma grande variedade de raios de canto, comprimentos de corte aumentados, um furo de arrefecimento central para fácil evacuação de cavacos e geometrias de divisão de cavacos para dividir cavacos largos em pequenos segmentos. Outro exemplo é o EC-A2-T – uma série de fresas de topo de duas arestas em miniatura, altamente precisas, na faixa de diâmetro de 0,3 a 4mm, projetadas para usinagem de alta velocidade principalmente de aço pré-endurecido e endurecido (Fig. 3). Essas ferramentas foram recentemente atualizadas com IC602 – um grau de carboneto submicron de alta dureza com um revestimento AlTiSiN PVD, melhorando o desempenho ao fresar aço com dureza até HRC 65 (grupo ISO H de aplicações). Para corte de alumínio e materiais não ferrosos (grupo ISO N de aplicações), a ISCAR oferece recém-introduzida fresa de três arestas SCEM feita de IC1508 – um grau de carboneto submicron com revestimento de carbono tipo diamante (DLC). As ferramentas multifuncionais de carboneto sólido ECD-S2 combinam capacidades de furação de ponto e fresamento de chanfro. Além das ferramentas existentes com ângulo de ferramenta de corte de 45°, a ISCAR introduziu ferramentas com ângulos de aresta de corte de 30° e 60° para atender às demandas dos clientes. Essas ferramentas versáteis encontram seu uso em quase todas as oficinas de usinagem (Fig. 4).
Os novos produtos também apresentam a família SOLID-FEED-MILL de SCEM multi-arestas para fresamento de alta alimentação. Seu design minimiza o componente radial da força de corte para diminuir a carga de flexão e permitir usinagem em altas taxas de alimentação, mesmo ao usinar com grande balanço.
As fresas de topo de carboneto sólido de formato oval NEOBARREL recentemente reveladas (Fig. 5) são destinadas à usinagem de superfícies 3D complexas em 5 eixos. Essas ferramentas garantem corte preciso e produtivo de perfis complicados. Nos últimos anos, a ISCAR expandiu substancialmente seu componente de ferramenta digital, que é baseado no padrão ISO 13399. Este componente inclui várias opções, como representações de ferramentas 3D e 2D para modelagem por computador, programação CNC e planejamento de processos. Também gera um arquivo STEP (.p21) para troca de dados e oferece funções aprimoradas para montagem virtual e busca de ferramentas. Além disso, fornece a capacidade de selecionar a solução de ferramenta ideal para aplicações específicas, entre outros recursos. Como esperado, todas essas opções também se aplicam a fresas de topo de carboneto sólido.
No catálogo eletrônico ISCAR (e-catalog), as funções de busca de ferramentas, incluindo a seleção de SCEM, foram consideravelmente estendidas. As novas opções de busca orientadas ao cliente permitem encontrar uma fresa de topo de carboneto sólido mais adequada de acordo com o tipo de material usinado, adaptação, dimensões, grau de material de corte, características como o número de arestas, e outros parâmetros-chave que tornam a seleção de fresa de topo mais fácil e eficaz.
Os exemplos mostrados de novos produtos ISCAR no campo de fresas de topo de carboneto sólido são boas ilustrações da resposta da empresa às tendências de desenvolvimento mais recentes em termos de desempenho, faixa de aplicação, precisão e confiabilidade. Mantendo-se atualizada com essas tendências, a equipe sólida da ISCAR continua a desenvolver soluções inovadoras que atendem às necessidades em evolução da indústria de usinagem.
