Porta-Ferramentas p/
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Porta-Ferramentas p/ Modernas Filosofias de Corte Version 050503. Como os porta-ferramentas podem ajudar a realizar usinagens modernas lucrativas. Switzerland, April 2005 Dipl. Eng. Hans-Peter Werner. Modernos metodos de corte Como fazer o corte mais lucrativo.

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Porta-Ferramentas p/ Modernas Filosofias de Corte Version 050503

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Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

Porta-Ferramentas p/Modernas Filosofias de CorteVersion 050503

Como os porta-ferramentas podem ajudar a realizar usinagens modernas lucrativas

Switzerland, April 2005

Dipl. Eng. Hans-Peter Werner


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

Modernos metodos de corte

Como fazer o corte mais lucrativo

Requisitos dos modernos métodos de corte

Desafios técnicos e influência dos porta-ferramentas

Porta-ferramentas do mercado

Sistemas disponíveis e suas indicações para o corte moderno

Reengenharia proc. de corte c/ escolha do porta-ferramenta

Como outros fizeram, como você pode fazê-lo

Conteúdo

1

2

3

4


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

1

Modernos métodos de corte

Como fazer o corte mais lucrativo

2

3

4


Objetivos da usinagem moderna tornar se mais lucrativa

Objetivos da usinagem moderna: Tornar-se mais lucrativa

Objetivos

Custo

Custo do corte

Maior produtividade

para redução custo

de fabricação p/ peça

Obter o maior retorno

sobre investimento

Material

/peça

Fabricação

/hora

c/ qualidade neces.

Capital

ao menor custo

Mao de obra

Economia c/ ferr.

de corte

Consumíveis


Corte tradicional

Corte Tradicional

Escolha Porta-ferram.

Suficiente força cortepara desbaste

Suficiente precisãop/ qualidade e acabam. necessário

Os menores invest.

Os menores preços

Mínimos estoques – Maior flexibilidade


Corte a alt ssimas velocidades hsc

Corte a Altíssimas Velocidades (HSC)


Corte com alt ssima performance hpc

Corte com Altíssima Performance (HPC)

  • HPC pode ser utilizado p/desbaste, combinado c/ acabamento HSC

  • Ferram. p/ HPC tbem. são boas p/ materiais críticos


Pesquisa m todos para aumento da produtividade

Pesquisa: Métodos para aumento da produtividade

Máquinas modernas necessárias para

  • Corte a altíssimas velocidades

  • Corte com Altíssima Performance

Máquinas convencionais necessárias para

  • Realizar altas veloc. de corte/avanço ou prof. de corte

  • Economia etapas produção, desbastando c/ qual.de acabado

  • Economia tempo parada maq. através redução qtd. ferramentas

  • Redução tempo parada maq. através aumento vida útil das ferram.


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

Restrições na produtividade de corte

Vibrações c/ aumento velocidid. 

  • Perda Qualidade

  • Redução de vida do Fuso, danos

  • Redução de vida útil de ferramenta

  • Condição de máquina instável

Aumento forcas c/ aum.avan/rot., prof.corte 

  • Erros Dimensionais

  • Escape ou Escorregamento da ferramenta

  • Vibrações

  • Redução de vida ferramenta (ou nec. ferr. > custo)

O porta-ferram. ajuda a

solucionar tais problemas 

Aumento ou garantia de produtiv.


Economia em custos ferramentas ferram corte consum veis

Economia em custos ferramentas (ferram. corte - consumíveis)

Estudo de Caso

5 centros usinagem, 2 turnos, 250 dias trabalhados

20 ferram/centro usin., c/ subst. 12 ferr./ turno, c/subst. 3 consumíveis

Custo por ferram. USD 20,00 – incluindo 3 reafiações


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

USD

USD 20 no

preço ferr. incl.

reafiações.

Dobro preco

significa.dobro

economia

meses


Economia no custo de ferramentas ferram corte consum veis

Economia no custo de ferramentas(ferram. corte - consumíveis)

O que aumenta na vida útil e tem sido obtido

Conforme nossa experiência, a vida da ferramenta tem sido aumentado apenas p/ escolha do porta-ferramenta


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

Conteúdo

1

2

Requisitos para os modernos métodos de corte

Desafios técnicos e a influência dos porta-ferramentas

3

4


Erro concentricidade

Erro concentricidade

Efeitos

  • Variação dimensional

  • Qualidade superficial prejud.

  • Desgaste desigual na ferram. corte  redução vida útil

Erro concentr. (paral., angular)

Fuso

Ferramenta

Vida ferram.* (c/ baixa força torsão), %

Interface

Porta-Ferramentas

* Universidade Stuttgart, Alemanha, 1993

Erro conc., microns


Minimiza o do erro de concentr do sistema de ferramentas

Minimização do erro de concentr. do sistema de ferramentas

Cone Limpo ?

Fuso?

Porta-ferr+ferr. limpos?

Erro conc. do porta-ferram.?

O sistema

completo influi!

Pino fix.?

Erro conc. do cone fuso?

Erro conc. do Porta-ferram.?

  • 3...25 μ (posic. ferr. em 3 x diâmetro)

  • Prolongador porta-ferram. proporciona maior erro concentr.

HSK: -3 μBT: -5 μ


Forca de corte radial e rigidez do sistema de ferramentas

Forca de corte radial e rigidez do sistema de ferramentas

Considerações

  • Rigidez mantem dimensões contra forças radiais.

  • Requisitos de rigidez aumentam c/ distância aresta corte

  • A área mais deficiente influi. Aparência rigida não e suficiente.

  • Reduzir comprim. área deficiente, princip. parte frontal do porta-ferr.

  • Relação entre rigidez e dia. ext. porta-ferramenta, importante qdo. espaço de acesso for restrito

Força de torsão

Aumenta c/ dist.

da aresta corte

Força de corte radial

Porta ferr.

Fuso

Ferram.

Cone fuso

O sistema completo influi!


Vis o din mica do sistema de ferramentas rota o

Visão dinâmica do sistema de ferramentas: Rotação

Erro conc. sistema

Aumenta c/ quadrado da velocid. fuso  importante a média+alta velocidade

Forcas

excentr.

Sistema

desbalanc.

Redução

qualidade, vida

ferram. produ-

tividade,

Vibrações

Desbalanc. partes sist.

Redução vida

fuso

Porta Ferram.

Ferramenta


Balanceamento

Balanceamento

Benefícios

  • Balanceamento reduz vibrações geradas no sistema

  • Balanceamento tem um efeito positivo na vida do fuso máquina

Considerações

  • Mesmo se porta-ferram. balanceado, o erro concentric. do sistema podem estar fora centro (desbalanc.)

  • Balanc. conj.porta-ferr.+ferr.corte bomp/ balanc. do sistema, especialm.p/ conjuntos longos

  • Mesmo se balanc., o erro concentr.do sistema e baixa rigidez, podem deslocar a aresta corte

  • Precisão concentr. somado balanceamento apropriados, sao requisitos p/ melhorar corte

Q2.5 a 25,000 rpm = Espec. massa de 1 micron

fora centro. Mas apenas fuso HSK = 3 microns!


Vibra es

Vibrações

Problema se espaço for restrito: Furos profundos e Moldes & Matrizes

Rigidez Dinâmica (maximizar!)

Erro conc. sistema

Sistema desbalanc.

Forcas corte radiais

Rigidez (estática)

!!

minimizar!

Massa (minimizar!)

Geração de

vibrações

Amortec.

Vibrações

Transmissão de vibrações

Microfricção

nas superf.

Func. amort.

como óleo

minimizar!


Remo o dos cavacos de corte

Remoção dos cavacos de corte

Considerações

  • Cavacos devem ser removidos da aresta corte rapidamente.

  • Caso contrario aresta de corte cortara cavacos 2 vezes Maior consumo de ferr. corte

Métodos de remoção de cavaco

  • P/ ar comprimido

  • P/ fluído refrigerante através tubo externo

  • P/ passagem. interna refrig

  • Pelo fluído refrig. c/ jato paralelo haste ferram. de corte.

redução diâm. ferr. corte  risco de danos


Torque for a de fixa o

Torque / Força de Fixação

Requisitos p/ porta-ferramentas

Dependendo da

força de corte (tangencial)

+ axial (escorregam. ferr.)


Requisitos fixa o de ferramentas dependendo da aplica o

Requisitos fixação de ferramentas – dependendo da aplicação

Alargam., Furação acab.: Vide acab. Furação desb.: Vide Desb. Mas s/ força radial!


Outras considera es

Outras considerações

Produtividade e gerenciam. de risco

  • Porta-ferram. de longa vida útil

  • Simples manuseio

  • Risco de danos no porta-ferr., ferr. corte, etc. devido erro set-up

  • Seguro para o operador

Restrições

  • Corte de materiais especiais requerem alta força fixação, talvez combinada com alta rigidez dinâmica

  • Moldes & Matrizes ou furação prof. requerem ótima rigidez dinâmica c/ dim. Ext. reduzidas

Investimento versus flexibilidade

  • Investimento no Porta-ferr. e no dispositivo fixação

  • Flexibilidade e disponib. tamanhos e uso para diferentes aplicações


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

Porta-ferramentas do mercado

Sistemas disponíveis e suas indicações p/ corte moderno

Conteúdo

1

2

3

4


Pesquisa

Pesquisa

Todas aplic. incl.

HSC, HPC, aumentaram

vida útil ferr. corte

Desbaste, (HPC)

Mandris

shrink fit

Alta

Weldon

Mandris Powrgrip

(alta precisão / alta força, conicidade da pinça de 1:100

Força fixação

P. pinças

de precisão

P. pinças

baratos

Mandris poligonais

Mandris hidráulicos

HSC,

Acabamento,

Aumento vidaútil ferram. corte

30 microns

baixa precisãodesbalanceado

3 microns

alta precisão

Balanc. fino

Precisão


Compara o de porta ferramentas aspectos tecnol gicos

Comparação de Porta-ferramentas – Aspectos Tecnológicos

Rigidez Dinâmica

  • Rigidez dinâmica depende muito da atual escolha e tamanho porta-ferr.

  • Mandris Poligonais: Tipo fino e muito fino mas c/ baixa rigidez dinam., Tipo robusto R e muito grande

  • Shrink fit: Restrito em amortecim.de vibrações

Precisão (geral)

  • Mandris Weldon não são balanceáveis

  • Influencia do aquecim. no shrink fit pode causar deformações

  • Influencia do aquec.no shrink fit pode causar restrição ao ajuste de comprim. ferramentas

Força de Fixação

  • Shrink fit e alta em grdes. diâmetros mas restrito em pequeno/médio diâmetros

Material haste da ferr.+tamanho

  • Shrink fit pode ter problemas p/ fixar ferram. HSS e de pequenosdiâmetros


Compara o de porta ferram riscos operacionais e limita es

Comparação de Porta-ferram. – Riscos operacionais e limitações


Compara o de porta ferramentas tempo de vida e investimento

Comparação de Porta-Ferramentas – tempo de vida e investimento


Porta ferramentas p modernas filosofias de corte version 050503

Reengenharia proc. de corte c/ escolha do porta-ferramenta

Como outros fizeram, como você pode fazê-lo

Conteúdo

1

2

3

4


Exemplo reengenharia hsc produ o de base de molde usa

neutral photo

Exemplo Reengenharia: HSC / Produção de Base de Molde (USA)

Acabamento (HSC)

Material: 4140 (AISI) /~1.7223 (DIN) / ~41CrMo4

20.000 rpm

Maquina: Makino, Fuso 20.000 rpm Ferram.: Fresa Esp. c/ cobert.diamante, USD 60.00/pc.Avanço 100 IPM, Prof. Corte= 0.05“, Duração teste 4.5 horas. (2 peças)

Porta-ferr. anterior:Porta-pinça

balanceado p/ 20.000 rpm

Porta-ferr. testado: Mandril PowRgrip, c/ anéis balanc., montado balanceado p/ 20.000 rpm

Problema:

Erro concentr.,vida ferram.–0.5 pc/ ferr. corte

Resultado obtido teste:

300% aumento vida útil ferramenta corte:

2 peças p/ ferramenta (ainda poderia ir alem)

Economia 3 ferram. p/ 2 peças = USD 90.00/pc


Examplo de reengenharia hsc ind stria automotiva usa

neutral photo

neutral photo

Examplo de Reengenharia: HSC / Indústria Automotiva (USA)

Acabamento (HSC)

Material: H13 (AISI) / 1.2344 (DIN) / X40CrMoV5

11.000 rpm

Maquina: Makino A55 Horizontal.Ferramenta: Fresa acab. 1/8“Avanço 60 IPM, Prof. Corte=0.008“,Duração Teste 8 horas.

Porta-ferram. anterior:Vários Porta-ferr. Conv.

Porta-ferr. testado:

Mandril PowRgrip

Problema:

Erro conc., quebra ferr., rigidez

Resultado obtido:

Giro ferr. concentr., tolerâncias dimensionais mantidas, < carga s/ fuso que outras ferrs. testadas, > vida útil ferram., etc. Economia custos USD 200.000,00/ano, estim. p/cliente


Exemplo de reengenharia desbaste de material cr tico ind stria m dica usa

Exemplo de Reengenharia: Desbaste de material crítico / Indústria Médica (USA)

Desbaste

Material: Inox 1740

1.600 rpm

Maquina: Mori-Seiki SA 50Ferram.: Fresa topo metal duro ¾“-6 cortes,

Avanço 6-8 IPM, 2.75“ prof. corte x 0.050“ larg. Duração teste 7 ciclos

Porta-ferram. anterior:Mandril Shrink fit / Weldon

Porta-ferr. testado: Mandril PowRgrip

Problema:

Escorregamento fresa topo de maior dia c/ Mandris Shrink Fit .

Fixação segura c/ Weldon, mas curta vida ferr. (4 ciclos/fresa topo)

Resultado obtido:

75% aumento vida útil, sem escorreg. ferramenta.

7 ciclos p/ fresa de topo.


Como explorar o seu pr prio potencial de redu o de custos

Como explorar o seu próprio potencial de redução de custos

Etapas

  • Definir objetivos ou linha de direção

  • Definir aplic. em amostras significat. (em máquinas novas ou existentes)

  • Selecionar porta-fer.(ver cap. 3)

  • Fazer testes práticos c/ novos porta-ferram. nas amostras

  • Estimativa apróx. de ganhos pelo aumento produtividade ou vida ferr.


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