Seleção de ferramenta para o corte interrompido do aço AISI 8620 tratado termicamente

Abstract

O torneamento duro, feito em metais com durezas normalmente acima de 45 HRC, tem sido cada vez mais utilizado em substituição a operações de retifica. Esse processo é usualmente utilizado para o acabamento de peças em tornos CNC. As ferramentas de nitreto cúbico de boro (CBN) são as mais indicadas para o torneamento de materiais endurecidos. No entanto, seu custo elevado torna recomendável um estudo de desempenho e custo/benefício antes de sua adoção. Este trabalho tem como objetivo a seleção de ferramentas de corte de materiais alternativos ao CBN para a produção com menor custo de peças em uma empresa do ramo metalúrgico. A peça estudada foi uma engrenagem cônica de dentes retos com um rasgo de chaveta interno, fabricada em aço AISI 8620 e tratada termicamente para a obtenção de uma dureza superficial entre 58 e 60 HRC. A operação estudada foi a usinagem interna dessa peça, caracterizada por duas situações complexas: o torneamento duro e o corte interrompido. Foram realizados testes com três diferentes ferramentas de corte, sendo uma cerâmica e duas em metal duro com diferentes coberturas e raios de ponta. Os resultados obtidos demonstraram que para a pastilha de cerâmica ter melhores resultados, seus parâmetros de corte não poderiam ser os mesmos utilizados para as ferramentas de metal duro. A ferramenta que apresentou melhor desempenho nos testes foi a de metal duro com cobertura de PVD e menor raio de ponta, usinando todas as peças utilizadas no experimento sem apresentar nenhum tipo de quebra. Mesmo não tendo sido testado até seu fim de vida, esse inserto apresentou um melhor desempenho econômico em comparação com a de CBN em termos de custo com ferramenta por peça produzida.

Hard turning, of metals with hardness above 45 HRC has been increasingly used in substitution of grinding operations for finishing parts on CNC lathes. Cubic boron nitride (CBN) tools are best suited for turning hard materials. However, their higher cost when compared with other cutting tool materials points toward a thoughtful cost-benefit study prior to its adoption. The goal of this work is the selection of alternative cutting tools for the production of parts in a metallurgical company that currently uses CBN. The case studied was the internal finishing turning of a conical spur gear with an internal keyway, made of AISI 8620 steel and thermally treated for a surface hardness between 58 and 60 HRC. This operation was characterized by two complex situations, i.e. hard turning and interrupted cut. Tests were performed with three different cutting tools, one ceramic and two carbide tools with different coatings and nose radius. Results obtained demonstrate that for better results of a ceramic insert, its cutting parameters are not the same used by carbide tools. The tool that presented better performance in the tests was a carbide tool with PVD coating and lower nose radius, that allowed the machining of more parts without reaching any tool-life criteria. Even though too-life was not reached due to time restrictions, this insert presented better economic performance in terms of tool cost per machined part when compared with CBN tools.