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Solução de Maquinação de Alta Precisão para Caixa de Direcção em Alumínio ADC12
Este estudo de caso foca-se na maquinação complexa de uma caixa de direção automóvel utilizando alta performance Ferramentas PCD. A principal dificuldade reside em manter a precisão dimensional elevada em múltiplos ângulos de furação, ao mesmo tempo que se gere a instabilidade inerente de paredes finas Fundidos em alumínio ADC12. Ao implementar um abrangente Solução de ferramentas PCD, a Sundi garante a precisão e a estabilidade necessárias para a produção automóvel de alto volume.
Descrição geral do projeto
A peça de trabalho apresenta vários obstáculos técnicos que as ferramentas ISO padrão muitas vezes não conseguem resolver:
Construção de Paredes FinasA estrutura é propensa a vibrações e deformação térmica durante o corte de alta velocidade.
Geometria ComplexaA distribuição de furos em múltiplos ângulos requer ferramentas com alcance e estabilidade excecionais.
Restrições de espaçoEspaço de aperto limitado impede o uso de cabeças angulares, necessitando de soluções de ferramentas de comprimento personalizado.
Abrasividade do Material: O ADC12 com alto teor de silício causa rápido desgaste da ferramenta, levando a frequentes paragens.
| Nome do componente | Caixa de Direção |
| Material da peça de trabalho | ADC12 Liga de alumínio (Elevado Teor de Silício) |
| Segmento Industrial | Fornecedor Automóvel de Nível 1 – Sistemas de Direção |
| Tipo de Equipamento | Centro de Maquinação CNC de 5 Eixos (ou configuração de 4º Eixo) |
| Interface do Mandril | HSK63 Interface de Alta Rigidez |
| Desafios Centrais | Estrutura de parede fina, deformação de aperto e distribuição de orifícios em múltiplos ângulos. |
Solução Integrada de Ferramentas da Sundi
Desenvolvemos um conjunto completo de ferramentas PCD personalizadas para otimizar todas as fases do processo de maquinação:
Estação A: Mandrilagem de Degraus Internos e Externos de Precisão
Esta fase foca-se na remoção eficiente de material para os escalões internos e externos dentro da carcaça da caixa de direção.
O Desafio & A Solução:
Acesso Restrito: Resolve um problema crítico de interferência na “orelha de montagem”, onde os porta-ferramentas standard falham devido a elevados riscos de colisão.
Perfil Ultra-Fino: Apresenta um personalizado Corpo Ultra-Fino projetado especificamente para limpar vãos estreitos, mantendo a rigidez.
Eficiência Simultânea: Aumenta o débito ao processar passos internos e externos numa única passagem utilizando uma estável HSK63 interface.
Parâmetros de Corte:
| Operação (OP) | RPM (r.p.m.) | Vc (m/min) | fz (mm/Z) | Número de Dentes (Z) |
| Mandrinagem com degraus | 3,700 | 692 | 0.2 | 2 |
Estação B: Furação e Escareamento Integrados (Furo de Chaveta)
Design focado na eficiência que combina duas operações numa única passagem de alta velocidade.
O Desafio & A Solução:
Fluxo de Trabalho Consolidado: Tradicionalmente requer duas ferramentas (broca + escareador/fresagem de topo). A nossa solução integra a perfuração e a facejamento numa só etapa.
Construção em Rigidez: Características Soldado a topo design, combinando uma haste de aço resistente com uma cabeça de carboneto/PCD para amortecimento superior de vibrações e rentabilidade.
Capacidade de Alta Velocidade: Projetado para velocidades de corte extremas (Vc 1500 m/min) em alumínio ADC12.
Estação C: Acabamento do Furo Profundo do Cilindro Mestre
Solução de alta estabilidade concebida para aplicações em furos profundos de pequeno diâmetro.
O Desafio & A Solução:
Furo Profundo de Precisão: A maquinação de furos profundos e de pequeno diâmetro leva frequentemente a desvios da ferramenta e vibrações. Esta ferramenta foi concebida especificamente para superar estes desafios de rigidez.
Aparadeiras Integradas: Com um especializado Apoio design com apoios de guia que estabilizam a ferramenta dentro do furo, garantindo um excelente alinhamento e acabamento de superfície.
Dupla Função: Combina eficientemente as operações de mandrilar de precisão e chanfrar num único conjunto de ferramentas.
Parâmetros de Corte:
| Operação | RPM (r.p.m.) | Vc (m/min) | fz (mm/Z) | Z (Dentes) |
| Aborrecido | 3000 | 1200 | 0.1 | 4 |
| Chanfragem | 3000 | 600 | 0.05 | 4 |
Estação D: Fresagem Helicoidal de Alcance Profundo (Acesso Restrito)
Solução de alta remoção para cavidades profundas onde os cabeçotes angulares são restritos.
O Desafio & A Solução:
Restrição de Espaço: A aplicação requer um corte profundo (~110mm) num espaço confinado onde cabeças angulares standard não podem ser usadas devido a interferência com o gabarito.
Design de MRR Elevado Características Arranjo de Inserção Helicoidal (design em espiral). Este layout em estilo “Espiga de Milho” permite uma remoção de material agressiva (alto MRR) e estabiliza as forças de corte num longo balanço.
Desbaste Pesado: Projetado especificamente para grande remoção de material numa única passagem eficiente.
Estação E: Mandrilagem de Precisão Multi-etapas
Acabamento simplificado para furos escalonados complexos com velocidades de corte extremas.
O Desafio & A Solução:
Redução do Tempo de Ciclo: Projetado com um Design Multi-Borda especificamente para minimizar o tempo de maquinação por peça.
Consolidação de Ferramentas: Integra vários passos pequenos num único perfil complexo. Isto substitui várias ferramentas ISO standard, reduzindo significativamente o tempo de troca de ferramentas.
Geometria Otimizada: Possui ângulos geométricos variados para garantir acabamentos de superfície consistentes e de alta precisão em diferentes diâmetros de furo.
Estação F: Ferramenta Modular Multifuncional Composta
Versatilidade total com uma cabeça de fresagem destacável e um sistema de cartuchos intercambiáveis.
O Desafio & A Solução:
Geometria Complexa: A peça requer mandrilagem, com a face inferior virada para baixo, e fresagem facial de grande diâmetro. Fazer isto com ferramentas separadas aumentaria drasticamente o tempo de ciclo.
Manutenção Económica Características Design Modular onde a fresa é separada da haste. Crucialmente, utiliza Cartuchos Intercambiáveis para as pastilhas de fresagem. Se ocorrer uma colisão ou se os assentos se desgastarem, substitui-se apenas a cartuxa, não o corpo da ferramenta dispendioso.
Corte de Alta Densidade O design de múltiplas arestas permite velocidades de avanço mais elevadas e tempos de ciclo reduzidos em todas as três operações.
Parâmetros de Corte:
| Operação | RPM (r.p.m.) | Vc (m/min) | fz (mm/Z) | Z (Dentes) |
| Aborrecido | 5500 | 1500 | 0.07 | 4 |
| Face de Baixo | 5500 | 1500 | 0.01 | 4 |
| Fresamento de face | 6500 | 5500* | 0.2 | 4 |
Estação G: Ferramenta Composta para Trepanação Leve de Alta Velocidade
Design avançado e leve utilizando tecnologia de impressão 3D para velocidades de corte extremas.
O Desafio & A Solução:
Fabrico Avançado: Para resolver os problemas de rigidez inerentes a ferramentas de parede fina, utilizamos Impressão 3D e Tecnologias de corte a laser. Isto permitiu-nos criar uma geometria complexa e leve que é impossível de fabricar com métodos tradicionais.
Otimização Estrutural: O design otimizado apresenta um especializado Estrutura em Nervuras/Teia . Este reforço aumenta drasticamente a rigidez e atenua as vibrações, mesmo com as paredes finas da ferramenta.
Design Inteligente em Custos: Adota um Design Modular Dividido onde a cabeça de corte é separada do corpo, reduzindo os custos de consumíveis a longo prazo.
Parâmetros de Corte:
| Operação | RPM (r.p.m.) | Vc (m/min) | fz (mm/Z) | Z (Dentes) |
| Trepanação | 9500 | 3500 | 0.18 | 2 |
| Brocas | 9500 | 2350 | 0.12 | 2 |
Estação H: Solução Composta Integrada de Fresagem-Torneamento-Furação
Uma potência 4 em 1 capaz de perfurar a partir de maciço e finalizar num único passe.
O Desafio & A Solução:
Perfurar a partir de Sólido Ao contrário das brocas de alargamento standard que necessitam de um furo prévio, esta ferramenta foi concebida para Usinagem de Sólidos . Proporciona pontas de broca substituíveis para realizar trabalhos de remoção pesados de forma económica.
Integração de Processos 4-em-1: Reduz drasticamente o tempo de ciclo combinando quatro operações distintas: Perfuração + Mandrilamento bruto + Mandrilamento de acabamento + Chanfro posterior.
Tecnologia Híbrida: Combina inteligentemente duas tecnologias:
Pastilhas intercambiáveis para a ponta da broca (redução de custos de consumíveis).
Corpo de PCD Soldado por Brasagem com um design de múltiplas arestas (Z=4 para Escareamentopara garantir uma elevada precisão na qualidade da superfície e uma vida útil prolongada da ferramenta.
Capacidades e Especificações da Ferramenta:
| Zona Operacional | Função | Dentes Eficazes (Z) | Características |
| Dica | Brocas | 2 Inserir | Ponta Substituível para Poupança |
| Corpo | Furo Bruto e Fino | 4 (PCD) | Rebarbação de Alta Estabilidade |
| Pescoço/Chaveta | Fresagem em Contrafresagem | 2 (PCD) | Capacidade de chanfragem traseira |
Resultados Comprovados e Eficiência
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Redução do Tempo de Ciclo
Diminuiu de 200 segundos para 140 segundos por peça.
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Estabilidade Aprimorada
Eliminou sucata relacionada com vibrações em secções de parede fina.
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Extensão da Vida Útil da Ferramenta
Os designs de PCD com múltiplas lâminas triplicaram o intervalo entre as mudanças de ferramenta em comparação com as soluções anteriores.
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Eficiência de custos
Os designs com ponta substituível e as ferramentas compostas reduziram significativamente o custo por peça.
Análise do Custo Por Peça (CPP)
Uma percentagem mais baixa indica uma maior eficiência de custo por peça.
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As soluções PCD personalizadas da Sundi resolveram os nossos complexos problemas de interferência e aumentaram a nossa eficiência de produção em 15%.
Robert Miller Engenheiro Sénior de Produção