A correta seleção e aplicação de ferramentas de corte são vitais para a eficiência, qualidade e custo-benefício em qualquer processo de usinagem, seja ela CNC ou convencional. A escolha errada pode resultar em falhas prematuras da ferramenta, acabamento superficial ruim, e aumento do tempo de ciclo.
1. Fatores Chave na Seleção de Ferramentas
A escolha da ferramenta ideal depende de uma análise multidisciplinar, focada principalmente em quatro elementos: Material da Peça, Material da Ferramenta, Tipo de Operação e Condições da Máquina.
A. Material da Peça (Workpiece)
O material a ser usinado é o fator mais crítico. Sua dureza, resistência à abrasão e condutividade térmica definem o material de corte e a geometria necessários.
- Aços: Necessitam de alta tenacidade para evitar lascamento.
- Aços Inoxidáveis: Requerem alta estabilidade térmica e boa resistência à craterização devido ao calor.
- Ligas de Titânio: Exigem baixa velocidade de corte para gerenciar o calor e ferramentas com boa resistência ao desgaste.
B. Material de Corte da Ferramenta
É o material da pastilha ou da ponta da ferramenta que entra em contato direto com a peça.
| Material | Vantagens | Desvantagens | Aplicações Comuns |
| Metal Duro (Carbeto) | Alta dureza, boa resistência ao calor, versátil. | Mais frágil que o aço rápido. | Fresamento e torneamento geral. |
| Cermet | Excelente acabamento superficial, alta estabilidade química. | Pouca resistência a choque mecânico. | Acabamento de aços e ferros fundidos. |
| Cerâmica | Extremamente resistente ao calor e alta velocidade de corte. | Muito frágil, não tolera vibração/interrupção. | Usinagem de alta velocidade em superligas. |
| CBN (Cúbico de Nitreto de Boro) | Maior dureza, ideal para materiais extremamente duros. | Alto custo. | Usinagem de aços temperados. |
| Diamante Policristalino (PCD) | Excelente para materiais não-ferrosos macios (Alumínio, Cobre). | Não pode ser usado em materiais ferrosos. | Acabamento de alumínio, plásticos e madeira. |
2. Geometria da Ferramenta
A geometria se refere à forma, aos ângulos e às arestas da ferramenta. Ela impacta diretamente na formação do cavaco, no consumo de potência e na qualidade do acabamento.
- Ângulo de Saída (Rake Angle): Define a direção do fluxo do cavaco. Ângulos positivos reduzem a força de corte (bom para materiais macios); ângulos negativos aumentam a resistência da aresta (bom para materiais duros).
- Ângulo de Folga (Clearance Angle): Evita o atrito da ferramenta com a superfície usinada.
- Raio de Ponta (Nose Radius): Afeta o acabamento superficial e a resistência da aresta. Raio maior melhora o acabamento, mas pode gerar mais vibração.
3. Aplicação e Otimização dos Parâmetros
A aplicação correta envolve o ajuste ideal dos parâmetros de corte em função do material e da geometria selecionada.
A. Parâmetros de Corte
Otimizar os parâmetros é essencial para atingir o equilíbrio entre taxa de remoção de material (MRR) e vida útil da ferramenta (TL).
- Velocidade de Corte ($V_c$): O principal fator que afeta a temperatura. Velocidades altas reduzem o tempo de usinagem, mas aceleram o desgaste.
- Avanço ($f$): Determina a espessura do cavaco e influencia o acabamento superficial.
- Profundidade de Corte ($a_p$ e $a_e$): Afeta a potência necessária.
B. Gerenciamento de Cavacos
O cavaco é o resultado da usinagem. Sua forma, cor e tamanho são indicadores da saúde do processo.
- Cavacos Longos e Emaranhados: São perigosos e podem danificar a peça e a ferramenta. Solução: Quebradores de cavaco e avanço adequado.
- Cavacos Fragmentados (Curto e Quebradiço): Geralmente indicam uma operação estável em materiais frágeis (ferro fundido) ou o uso correto de chip breakers (quebradores de cavaco).
C. Fluidos de Corte (Refrigerantes)
Os fluidos de corte (óleos integrais, emulsões solúveis ou ar comprimido) são usados para:
- Refrigerar: Reduzir a temperatura na zona de corte.
- Lubrificar: Reduzir o atrito e o acúmulo de arestas postiças (BUE).
- Remover Cavacos: Limpar a área de usinagem.
A escolha entre usinagem a seco ou com fluido depende do material e do material de corte. Por exemplo, ligas de titânio se beneficiam do fluido para dissipar o calor, enquanto o ferro fundido é frequentemente usinado a seco para evitar a formação de lama abrasiva.
4. Desgaste da Ferramenta
O desgaste é inevitável, mas deve ser gerenciado para evitar a quebra catastrófica. Os principais tipos de desgaste são:
- Desgaste de Flanco: O desgaste na superfície de alívio da ferramenta (paralela ao avanço). É o principal indicador da vida útil da ferramenta.
- Craterização: Desgaste na face de saída da ferramenta (por onde o cavaco desliza), comum em altas temperaturas e velocidades.
- Aresta Postiça de Corte (BUE): Acúmulo de material da peça na aresta de corte, comum em baixas velocidades e materiais macios (como alumínio).
Monitorar esses desgastes é fundamental para saber o momento ideal de troca da ferramenta e evitar refugo de peças.
