Você já se perguntou como o fluido de corte correto pode transformar seu processo de usinagem? Este artigo aborda os aspectos essenciais da seleção de fluidos de corte para usinagem CNC, destacando seu impacto na vida útil da ferramenta, na qualidade da superfície e na eficiência. Descubra dicas práticas e insights para aprimorar suas operações de usinagem e obter resultados superiores.
No corte mecânico, há vários métodos usados ao utilizar máquinas-ferramentas CNC, incluindo torneamento, fresamento, perfuração e mandrilamento. A quantidade de material removido é dividida em três categorias: usinagem de desbaste, semiacabamento e acabamento.
Os materiais de ferramentas de corte usados podem ser classificados em cinco tipos: aço rápido, liga dura, cerâmica, diamante e nitreto cúbico de boro.
As máquinas-ferramentas usadas podem ser divididas em quatro categorias: as que exigem fluidos de corte à base de óleo, as que não exigem, as ferramentas de produção de pequenos lotes de peças únicas e as linhas de produção automáticas ou em lote (sistemas flexíveis de fabricação).
É importante observar que métodos de corte diferentes têm características de corte diferentes para o mesmo metal e podem resultar em níveis variados de dificuldade de processamento.
Por exemplo, ao usar Q235 aço carbono como material, pode ser um desafio usinar roscas e, ao mesmo tempo, garantir o índice de qualidade de rugosidade da superfície desejado. O processo de acabamento é mais desafiador do que o de desbaste.
Processos de corte difíceis geralmente exigem fluidos de corte de alta qualidade. O uso adequado do fluido de corte pode garantir a qualidade do processamento, prolongar a vida útil da ferramenta e melhorar a eficiência do processamento.
Ao separar o desbaste e o acabamento em um Máquina CNC ou quando a peça de trabalho não é acabada em uma única máquina, é possível escolher o fluido de corte com base nas características de desbaste e acabamento.
Durante a usinagem de desbaste, uma grande profundidade de corte e avanço resultam em resistência de corte e calor significativos. Isso faz com que a peça de trabalho se deforme e a ferramenta se desgaste devido ao aumento da transferência de calor.
Deve-se usar um fluido de corte à base de água que resfrie principalmente e tenha alguns efeitos de lubrificação, limpeza e prevenção de ferrugem, com uma alta taxa de fluxo.
No fresamento ou na usinagem de formas irregulares, margens irregulares e usinagem intermitente, a velocidade de corte é menor, e o impacto do choque e da vibração na ferramenta e na peça de trabalho é maior do que o calor de corte. O fluido de corte deve ter um efeito equilibrado de lubrificação e resfriamento.
Quando as condições permitirem, você pode usar furos internos de suprimento de líquido na barra de furos interna, na faca de mandrilar e no grooving para o processamento de furos, ou use a pressão e o fornecimento de spray para a usinagem de desbaste de materiais difíceis de usinar para obter melhores resultados.
Em geral, as tolerâncias de usinagem para peças de usinagem de desbaste são grandes, e os requisitos de precisão para rugosidade da superfície não são altos no processamento de materiais difíceis de usinar e metais não ferrosos.
Portanto, as emulsões de pressão extrema à base de água podem ser usadas sem componentes químicos elevados no fluido de corte. Na fundição bruta de ferro fundido e metais não ferrosos frágeis, uma característica comum é o lascamento de cavacos durante o corte.
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Os cavacos finos se tornam fluidos quando atingidos pelo fluido de corte, e a maioria deles se deposita quando o fluido de corte circula pelo tanque de fluido de corte.
No entanto, alguns cavacos fluem com o fluido de corte e se acumulam em pequenas partes do tubo de transporte do fluido de corte, o que pode bloquear o bocal de resfriamento e fazer com que os cavacos adiram às peças móveis da máquina-ferramenta, como o par de trilhos-guia.
Além disso, o fluido de corte reage quimicamente com determinados componentes do ferro fundido, levando à deterioração do desempenho do fluido de corte.
Devido aos desafios associados aos fluidos de corte, eles geralmente são evitados. Se as condições permitirem, um dispositivo de extração de poeira pode ser usado para remover poeira, cavacos finos e um pouco de calor para reduzir seu impacto.
Se for necessário usar fluido de corte, recomenda-se o uso de fluido de corte à base de água, e é importante filtrar e purificar o fluido de corte adequadamente para evitar sua deterioração e a diminuição da concentração.
Durante a usinagem de desbaste, a concentração do fluido de corte é normalmente menor do que durante o acabamento.
O acabamento pode ser classificado em acabamento de alta velocidade e acabamento de baixa velocidade com base na velocidade de corte.
Durante o acabamento em alta velocidade, o uso de fluido de corte à base de óleo pode melhorar a qualidade da superfície da peça de trabalho e prolongar a vida útil da ferramenta. No entanto, o óleo mineral contido nele tem baixa viscosidade e ponto de fulgor, e muitas vezes produz fumaça de óleo, névoa de óleo e vapor de óleo que podem liberar componentes tóxicos, afetando o ambiente de produção e prejudicando a saúde física e mental do operador.
Portanto, ao fazer o acabamento em alta velocidade, é melhor usar um fluido de corte à base de água com uma emulsão ou microemulsão que contenha aditivos de extrema pressão, e a concentração deve ser maior do que durante a usinagem de desbaste.
No acabamento de baixa velocidade, a temperatura de corte é baixa, e é menos provável que esses problemas ocorram.
Para manter a precisão da peça de trabalho, deve-se usar um fluido de corte à base de óleo.
Em comparação com o desbaste, a velocidade de corte durante o acabamento é maior. O calor de corte gerado pela deformação do cavaco é menor do que o calor de corte gerado pelo atrito no flanco da ferramenta, e a força de corte é menor.
Mesmo durante o corte de alta velocidade, a deformação térmica da peça de trabalho devido ao calor do corte não é tão pronunciada quanto durante a usinagem de desbaste.
A principal razão para usar fluidos de corte em ferramentas de corte é reduzir o desgaste do flanco da ferramenta.
Durante o acabamento, a velocidade de corte relativa é alta e a temperatura no momento em que o cavaco é removido da peça de trabalho é muito alta.
Mesmo com o uso de fluido de corte, se o fluido tiver baixa permeabilidade ou pressão insuficiente, ele não penetrará o suficiente na área de corte, o que fará com que a ferramenta fique altamente suscetível ao desgaste do flanco.
Mesmo que a ferramenta ainda possa ser usada, a qualidade da rugosidade da superfície da peça de trabalho não atenderá aos requisitos e a ferramenta ainda precisará ser substituída.
Portanto, durante o acabamento, é importante usar fluido de corte com boa lubrificação e permeabilidade para prolongar a vida útil da ferramenta e garantir a precisão da usinagem da peça e os requisitos de qualidade da rugosidade da superfície.
Para o acabamento em baixa velocidade de materiais ferrosos, pode ser usado o óleo de corte de extrema pressão ativo. Para acabamento em baixa velocidade de metais não ferrosos, deve ser usado óleo de corte de extrema pressão não reativo.
Para o acabamento em alta velocidade de metais não ferrosos, pode ser usada uma emulsão com aditivos inativos de extrema pressão.
Na usinagem CNC, a usinagem de furos envolve principalmente perfuração, alargamento, torneamento de furos internos em um torno e mandrilamento em uma máquina de mandrilamento.
Devido aos desafios de remoção de cavacos e dissipação de calor, a ferramenta (haste) tem pouca rigidez, e a velocidade de corte para a usinagem de furos é menor e mais difícil do que para a usinagem de contorno externo.
A perfuração geralmente usa um broca helicoidalque é considerada usinagem de desbaste.
A remoção de cavacos é difícil durante perfuraçãoAlém disso, é difícil dissipar o calor do corte, o que muitas vezes faz com que a lâmina amoleça e afeta a vida útil da broca e a eficiência do processamento.
O uso de um fluido de corte com bom desempenho pode prolongar significativamente a vida útil da broca e aumentar significativamente a produtividade.
Normalmente, é usada emulsão de extrema pressão ou fluido de corte sintético de extrema pressão. Esse último tem baixa tensão superficial, boa permeabilidade e pode resfriar a broca imediatamente, o que o torna muito eficaz para aumentar a vida útil da ferramenta e melhorar a eficiência do processamento.
Para materiais difíceis de cortar, como aço inoxidável e ligas resistentes ao calor, podem ser usados óleos de corte de extrema pressão e baixa viscosidade.
Durante a perfuração, seja ela normal ou profunda, as condições ruins de dissipação de calor geram muito calor de corte. A direção da descarga dos cavacos é oposta à direção de avanço da broca, e o fluido de corte precisa penetrar na broca para lubrificar, resfriar e ajudar na remoção dos cavacos.
O fluido de corte deve ter boa permeabilidade e o método de fornecimento de fluido, a taxa de fluxo e a pressão também devem atender aos requisitos.
Quando se trata de melhorar os indicadores de vida útil da broca, os fluidos de corte à base de óleo são geralmente melhores do que os fluidos de corte à base de água, e as microemulsões de extrema pressão em fluidos de corte à base de água são as melhores.
De todos os fluidos de corte, o óleo sulfurizado ativo de baixa viscosidade em fluidos de corte à base de óleo tem o melhor desempenho geral.
O alargamento é uma operação de acabamento de velocidade média a baixa, portanto, ao alargar um furo, devem ser considerados dois indicadores de qualidade, a precisão dimensional e a precisão da rugosidade da superfície do furo alargado, bem como a vida útil do alargador e a precisão de retenção.
Em termos de controle do índice de diâmetro dos poros, todos os fluidos de corte à base de óleo aumentam o diâmetro dos poros, com o óleo mineral aumentando o diâmetro dos poros, o óleo de corte de extrema pressão diminuindo-o e o óleo ativo sulfurizado e clorado diminuindo-o.
Os fluidos de corte à base de água reduzem o tamanho dos poros, com microemulsões e microemulsões de extrema pressão contendo enxofre minimizando o tamanho dos poros, sendo a emulsão centralizada e o fluido de corte sintético o menor.
Portanto, para controlar o tamanho do furo alargado, ao usar um alargador novo, deve-se usar fluido de corte à base de água para dificultar a expansão do furo. Quando o alargador estiver desgastado até certo ponto, o fluido de corte à base de óleo pode ser usado para expandir ligeiramente a abertura.
Em termos de redução da rugosidade da superfície do furo escareado, o fluido de corte à base de água é melhor do que o fluido de corte à base de óleo.
Entre os fluidos de corte à base de óleo, o óleo clorado sulfurizado ativo tem o melhor efeito, seguido pelo óleo de extrema pressão contendo cloro, óleo mineral misto e óleo mineral puro, que são os piores.
Entre os fluidos de corte à base de água, as emulsões, microemulsões e microemulsões de extrema pressão contendo enxofre têm basicamente o mesmo efeito, e o fluido de corte sintético tem o pior efeito.
Em termos de controle da vida útil do alargador, o óleo de corte inativo de extrema pressão e o óleo de corte antifricção no fluido de corte à base de óleo têm o melhor desempenho.
Entre os fluidos de corte à base de água, o fluido de corte sintético tem o pior efeito.
O torneamento de furos internos e o mandrilamento, com exceção das ferramentas de mandrilamento flutuante, são operações de corte com um único gume.
As condições de dissipação de calor são piores do que as dos círculos externos.
Ao usar fluido de corte, como na perfuração e alargamento, o fluxo e a pressão devem ser aumentados adequadamente.
O processamento de roscas é um tipo de processo de formação.
Ao realizar as operações de rosqueamento e ajuste de rosca, ele se enquadra na categoria de corte com várias arestas e de baixa velocidade.
Devido ao material de corte que envolve a borda de corte, o torque de corte é significativo, e a remoção de cavacos é um desafio.
A falta de remoção adequada dos cavacos resulta no acúmulo de calor, o que pode fazer com que os cavacos fiquem congestionados e vibrem, levando ao desgaste da ferramenta.
As condições de rosqueamento são particularmente exigentes, pois o espaço de remoção de cavacos é estreito, dificultando a quebra e o escoamento dos cavacos. Isso resulta em uma alta força de corte e de atrito, o que aumenta o risco de quebra do macho.
Para atenuar esses problemas, é essencial usar um fluido de corte com baixo coeficiente de atrito e boa permeabilidade. Isso reduzirá a resistência ao atrito na ferramenta e prolongará sua vida útil.
Ao cortar materiais metálicos ferrosos, geralmente recomenda-se o uso de fluidos de corte à base de óleo que contenham altos níveis de aditivos de enxofre e cloro, com baixa viscosidade e boa permeabilidade.
Ao usar aço rápido para torneamento de roscas em baixa velocidade, os critérios para a seleção de um fluido de corte são os mesmos que os utilizados para rosqueamento de roscas e buchas.
Ao tornear roscas com ferramentas de metal duro, a velocidade de corte é alta, a força de impacto é substancial, a temperatura de corte é elevada e a área da borda de corte é pequena. Isso resulta em uma alta força de corte, e o perfil da rosca deve ser preciso para evitar problemas que afetem a qualidade da superfície da rosca, como acúmulo de cavacos e espinhos de escamas.
Para manter a alta vida útil da ferramenta, é fundamental ter um fluido de corte que proporcione resfriamento, lubrificação e penetração adequados.
Nesse caso, é apropriado usar um fluido de corte à base de água que contenha aditivos de extrema pressão.
Para evitar danos causados pelo aquecimento desigual da ferramenta, o corte a seco é frequentemente usado no corte com ferramentas de metal duro.
No entanto, para obter eficiência máxima, economia de custos abrangente e qualidade de usinagem ideal, é melhor usar fluido de corte ao trabalhar em Máquinas-ferramentas CNC.
Ao usar ferramentas de metal duro para usinagem, os fluidos de corte à base de água são normalmente empregados quando a velocidade de corte é relativamente alta. É importante manter uma alta taxa de fluxo e monitorar cuidadosamente o alinhamento do bocal com a posição de corte.
Para cortes de baixa velocidade com ferramentas de aço de alta velocidade, normalmente são usados fluidos de corte à base de óleo que proporcionam lubrificação.
O uso de ferramentas de cerâmica, cermet, diamante e nitreto cúbico de boro é adequado principalmente para métodos de corte de alta velocidade, corte a seco e corte duro, e o fluido de corte nem sempre é necessário.
No entanto, para evitar temperaturas de corte excessivas, os fluidos de corte costumam ser usados na maioria dos casos ao usar essas ferramentas.
Devido à sua alta velocidade de corte, recomenda-se o uso de fluidos de corte à base de água ao usar essas ferramentas.
A seleção do fluido de corte deve levar em conta vários fatores, como a máquina-ferramenta, a ferramenta de corte e o processo de usinagem. O tipo de fluido de corte, seja ele à base de óleo ou à base de água, é determinado de acordo com as limitações de segurança e de tratamento de fluidos residuais.
Se a prevenção de incêndios e a segurança forem priorizadas, os fluidos de corte à base de água devem ser considerados. Ao escolher fluidos à base de água, os problemas de emissão de resíduos devem ser levados em conta, e as empresas devem ter instalações de tratamento de resíduos. Para algumas operações, como retificação, os fluidos de corte à base de água geralmente são a única opção. Para processos de usinagem que usam ferramentas de carboneto, os fluidos de corte à base de óleo são geralmente preferidos.
Para máquinas-ferramenta de alta velocidade que exigem o uso de fluidos de corte à base de óleo, não é aconselhável mudar para fluidos à base de água, pois isso pode afetar o desempenho da máquina. Após considerar esses fatores, é possível decidir o tipo apropriado de fluido de corte. Uma vez determinado o tipo de fluido de corte primário, uma seleção secundária pode ser feita com base no método de usinagem, na precisão necessária, na rugosidade da superfície e em outros fatores. Se o fluido de corte escolhido não atender às expectativas, ele deve ser reavaliado, a causa do problema deve ser identificada e corrigida, e uma decisão final deve ser tomada.
Com uma grande variedade de fluidos de corte disponíveis, a seleção inadequada pode levar a resultados adversos. Os fluidos de corte à base de água devem ser escolhidos nas seguintes situações:
Os fluidos de corte à base de óleo devem ser considerados nas seguintes situações:
O uso adequado de fluidos de corte desempenha um papel fundamental no aumento da eficiência da usinagem, na melhoria da qualidade da usinagem, no aumento da vida útil da ferramenta e na redução dos custos gerais durante o corte NC.
No entanto, os fluidos de corte podem representar riscos à saúde do operador e contribuir para a poluição ambiental por meio do descarte e da descarga de fluidos residuais.
Para apoiar a fabricação ecológica, é importante que os operadores explorem métodos alternativos que minimizem ou eliminem o uso de fluidos de corte.
O setor e as organizações de pesquisa devem continuar a desenvolver fluidos de corte com melhor desempenho, credenciais ecológicas, versatilidade e preço acessível para atender às necessidades dos usuários.
Os gerentes de máquinas-ferramenta, os técnicos de processo e os operadores devem se manter informados e promover ativamente o uso de novos fluidos de corte, tecnologias de resfriamento e lubrificação ecologicamente corretas na produção. Isso garantirá que os fluidos e as tecnologias de corte mais adequados sejam usados na prática.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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