Como otimizar a vida útil das ferramentas de maquinagem utilizando os dados da máquina

O investimento económico em ferramentas, juntamente com o desmantelamento de peças defeituosas, significa que o prolongamento da vida útil da vida útil das ferramentas de maquinagem é um objetivo importante para as empresas de corte de metais. A maquinação tradicional baseava-se em ajustes determinados experimentalmente para determinar a vida útil de uma máquina-ferramenta. Os operadores podiam registar a contagem de peças até que uma ferramenta falhasse ou começasse a desenvolver peças fora de especificação. A média destas contagens de peças podia então ser utilizada para estabelecer um limite para a vida útil das ferramentas de maquinagem. A contagem de peças fornecida pelo fabricante da máquina-ferramenta também foi utilizada para estabelecer a taxa de troca de ferramentas.

Estas soluções são inexactas, o que conduz a uma de duas coisas:

• Uma ferramenta é subutilizada, o que significa que uma ferramenta é substituída antes de ter atingido o fim da sua vida útil
• Uma ferramenta é utilizada em excesso, resultando em peças de refugo e tempo de inatividade.

A monitorização de ferramentas permite que os fabricantes monitorizem e optimizem a vida útil das suas ferramentas para garantir que podem obter o maior retorno do seu investimento em ferramentas sem sofrer as consequências de uma falha catastrófica da ferramenta.

Qual é a vida útil das ferramentas de maquinagem?

A vida útil da ferramenta é a vida útil de uma máquina-ferramenta. Pode ser expressa no número de peças boas que uma determinada ferramenta é capaz de maquinar. Quando uma ferramenta se desgasta ao ponto de as peças que cria estarem fora das especificações, a sua vida útil termina e a ferramenta tem de ser substituída.

Desgaste da ferramenta, falha da ferramenta e desgaste da ferramenta e vida útil da ferramenta de maquinagem CNC são uma realidade. Todas as ferramentas sofrem desgaste e acabam por falhar se continuarem a trabalhar. No entanto, é ao gerir eficazmente a vida útil das ferramentas que os fabricantes podem obter a utilização mais eficiente das suas máquinas-ferramentas.

A única forma possível de aumentar a vida útil da máquina-ferramenta e, ao mesmo tempo, evitar peças de refugo e falhas é recolher dados da máquina-ferramenta e utilizá-los para determinar quando deve ser efectuada uma mudança de ferramenta.

Todas as ferramentas têm curvas de vida previsíveis, ou seja, o período de tempo que se espera que uma ferramenta dure e produza peças de acordo com os padrões de qualidade desejados. No entanto, a vida útil de uma ferramenta pode ser difícil de determinar com precisão, especialmente se for feita manualmente, devido à grande variedade de factores que afectam a vida útil de uma ferramenta. Por exemplo, o material que está a ser maquinado, o tipo de corte, a velocidade e a taxa de avanço, etc.

Formas de melhorar a vida útil das ferramentas de maquinagem

Há muitos factores que afectam a vida útil da ferramenta de maquinagem. Eis alguns métodos para reduzir o desgaste das ferramentas:

Utilizar velocidades e avanços adequados

Enquanto a ferramenta de corte está a rodar, a perfurar ou a cortar a uma determinada velocidade de corte, está também a mover-se ao longo da peça de trabalho. A utilização das definições correctas de velocidade e avanço aumentará significativamente a vida útil da ferramenta. Embora o tempo de corte efetivo seja sempre um fator a considerar, as definições adequadas de velocidade e avanço podem prolongar a vida útil da ferramenta.

Aplicar fluido de corte

O processo de corte gera muito calor devido ao contacto de metal com metal. O tipo correto de fluido de corte e a quantidade correcta de aplicação de fluido prolongam a vida útil da ferramenta.

Não cortar aparas

As aparas são a forma como o material metálico é removido da peça de trabalho após o corte. Também transportam o excesso de calor gerado durante o corte, mas as definições devem ser correctas para evitar o corte de aparas, o que resulta num maior desgaste do flanco, desgaste da cratera e outras causas de desgaste da ferramenta.

Utilizar as ferramentas de maquinagem correctas

A complexidade da peça, a rugosidade da superfície, a maquinagem CNC de precisão necessário, os requisitos de tolerância da peça acabada e outras considerações são fundamentais. Por exemplo, algumas peças podem ser suficientemente fortes para exigir uma ferramenta de aço rápido. O conhecimento destes parâmetros ajudará a selecionar a ferramenta certa para a combinação de factores.

Distribuir o desgaste na aresta de corte

Os programas e planos de corte devem ser concebidos para utilizar o máximo possível da aresta de corte. A concentração contínua numa parte da ferramenta de corte pode aumentar o desgaste da ferramenta.

Controlo da excentricidade

A idade do equipamento pode afetar a excentricidade na maquinagem. As máquinas modernas podem ter um porta-ferramentas automatizado. Este porta-ferramentas assegura o posicionamento e a fixação correctos da ferramenta. Nas máquinas mais antigas, a excentricidade resulta do desalinhamento ou da fixação incorrecta do centro do fuso da ferramenta em relação à linha central do fuso central e pode resultar em peças de refugo e na redução da vida útil da ferramenta.

Controlo do desvio

À medida que o calor se acumula e o corte está em curso, são produzidas enormes forças de corte, uma vez que as características do material afectam tanto a ferramenta como a peça de trabalho. As aparas que se formam à medida que o metal é removido e sai da peça de trabalho são empurradas para trás à medida que se acumulam. Se as variáveis não estiverem correctas, isto pode dobrar ou desviar a ferramenta.

Factores que influenciam o tempo de vida das ferramentas de maquinagem

Utilizando um cálculo do vida útil da ferramenta de maquinagemTal como acontece com a equação de vida útil de Taylor, podem ser traçados diferentes factores para projetar diferentes curvas de vida útil, dependendo da combinação de variáveis aplicadas. Estes incluem:

• Velocidade de corte

  A dureza da peça, os diferentes materiais das ferramentas, a complexidade dos cortes e outros factores implicam uma velocidade óptima para cada combinação de factores.

• Velocidade de avanço e profundidade de corte

  Para além da velocidade de corte, o avanço e a profundidade de corte também podem ser optimizados. E esse ponto ótimo será determinado pela agressividade do corte necessário.

• Dureza da peça

  As ferramentas utilizadas para cortar materiais muito duros desgastam-se mais rapidamente do que as utilizadas para cortar metais mais macios. A dureza diferente da peça de trabalho pode provocar diferentes tipos de desgaste da ferramenta. Em metais macios, como o alumínio, pode ocorrer a formação de arestas. Metais como o titânio podem causar uma falha catastrófica com uma ferramenta incorrecta.

• Material da ferramenta

  O material da ferramenta deve ter características de desempenho que satisfaçam ou excedam as da peça que está a ser cortada. Algumas ferramentas podem ser especialmente endurecidas para trabalhar em aço endurecido ou metais exóticos como o titânio. Mas também devem ser concebidas para trabalhar em metais com um acabamento superficial deficiente.

• Tipo de corte

  Algumas ferramentas de corte exercem uma abrasão ligeira para criar um acabamento superficial. Para além da velocidade de corte e da taxa de avanço, o tipo de corte deve ser tido em conta ao traçar as curvas de vida da ferramenta e ao reduzir o desgaste.

Técnicas para prolongar e otimizar a vida útil das ferramentas de maquinagem

A monitorização da ferramenta capta os dados da máquina diretamente do controlo da máquina, fornecendo dados precisos e em tempo real sobre o desempenho e o estado da máquina. O podem ser recolhidos dados para monitorizar as condições da máquina-ferramenta. e desenvolver limiares para determinar quando a falha da ferramenta é iminente.

Para além disso, estes dados podem ser utilizados para desenvolver algoritmos para prever e evitar falhas catastróficas nas máquinas-ferramenta. Em vez de recolher manualmente as contagens de peças ou utilizar a recomendação de vida útil da máquina-ferramenta do fabricante, os utilizadores podem tirar partido dos dados precisos da máquina-ferramenta para estabelecer parâmetros de vida útil mais eficazes.

A análise de máquinas-ferramenta pode ser utilizada para otimizar os processos em torno da máquina e, assim melhorar a produtividade da maquinagem de precisãopermitindo a comunicação e a automatização que apoiam a maximização da vida útil das ferramentas de maquinagem.