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Ferramentas de torneamento de rebolos CNC: O guia de seleção completo
É necessária uma elevada precisão e velocidade para maquinar rodas de forma rentável. Este guia ajuda-o a escolher as ferramentas CNC corretas para grandes diâmetros e cortes interrompidos. Aprenderá a selecionar classes de pastilhas e geometrias que reduzem o seu custo por roda.
Que ferramentas de corte são necessárias para o torneamento de rodas CNC?
O torneamento de rodas é diferente do trabalho normal de torno porque lida com grandes diâmetros e materiais mistos. A maioria das rodas de automóveis de passageiros varia entre 380 mm e 560 mm. Por conseguinte, a ferramenta percorre um caminho muito longo sempre que a peça gira.
Não precisa de uma centena de ferramentas diferentes. A maioria dos trabalhos com rodas requer cinco tipos específicos. Estes incluem:
- Inserções de torneamento
- Barras de perfuração
- Ferramentas de ranhurar
- Insertos roscados
- Ferramentas PCD
- Pastilhas de CBN
É necessário ter uma estratégia de ferramentas dedicada porque o calor acumula-se muito mais rapidamente nestas peças grandes.
Estratégia de ferramentas para torneamento de rodas
As grandes rodas de alumínio ou aço criam forças centrífugas significativas. Se utilizar ferramentas normais, irá deparar-se com vibrações. A razão é que as rodas têm paredes finas e formas complexas.
É necessário ter em conta os cortes interrompidos quando a ferramenta passa sobre um raio ou um orifício de parafuso. Estes intervalos podem partir instantaneamente uma pastilha frágil. Por exemplo, uma roda com cinco orifícios para parafusos cria 2.500 impactos por minuto se trabalhar a 500 RPM.
Como ler um trabalho de torneamento de rodas antes de selecionar qualquer ferramenta?
Antes de escolher uma ferramenta, verifique a dureza do material. É alumínio fundido ou aço forjado? Veja no desenho se há tolerâncias apertadas no furo central.
Mesmo um pequeno desvio de 0,03 mm pode provocar a vibração do veículo a alta velocidade. Deve identificar onde se situam os cortes interrompidos. Se ignorar estes pormenores, escolherá uma pastilha que se desgasta demasiado depressa.
5 tipos importantes de ferramentas de torneamento de rodas CNC
Qual é a função de cada ferramenta de torneamento de rodas? Compreenda isto e não desperdiçará dinheiro com o equipamento errado.
Insertos de torneamento
Utiliza-se pastilhas de torneamento para remover a maior parte do material do diâmetro exterior e da face da roda. Neste caso, são necessárias pastilhas que suportem calor elevado e fricção constante.
Barras de mandrilar
O furo do cubo é a parte mais importante da roda em termos de segurança. Tem de estar perfeitamente centrado. Como o furo é profundo, é necessário um barra de perfuração. Se a barra for demasiado fina, irá fletir. Por conseguinte, deve manter a relação entre o comprimento e o diâmetro abaixo de 4:1.
Se utilizar uma barra de aço demasiado comprida, esta irá provocar vibrações. Utilize avanços de acabamento entre 0,05 mm e 0,1 mm por rotação para manter o furo liso.
Ferramentas de ranhurar
No assento do talão, o pneu encontra-se com a roda. É necessário um perfil específico. Utiliza-se ferramentas de ranhurar para cortar estes canais estreitos. O problema é que as aparas podem ficar presas nestes espaços apertados. Por isso, é necessário escolher uma ferramenta com um bom controlo das limalhas.
Para as ranhuras dos anéis de pressão, é necessária uma tolerância de mais ou menos 0,05 mm. Sugiro a utilização de pastilhas rectificadas porque são mais precisas do que as sinterizadas.
Insertos roscados
Algumas rodas requerem furos roscados para as hastes das válvulas ou parafusos decorativos. Para o efeito, utilizam-se inserções de rosca especializadas. A precisão é vital, porque uma rosca má significa que a roda não consegue reter o ar. Deve utilizar pastilhas de perfil completo para garantir que a raiz da rosca é forte.
Ferramentas PCD
As ferramentas de diamante policristalino são importantes para obter um aspeto brilhante de corte de diamante. O PCD é muito mais duro do que o carboneto. Por isso, proporciona uma superfície brilhante e reflectora. Pode manter um acabamento de superfície (Ra) entre 0,2 e 0,4 mícron durante muito tempo. Verá que um Pastilha PCD pode maquinar 3.000 a 5.000 rodas antes de necessitar de reparação.
Pastilhas CBN
Pastilhas de CBN não são normalmente utilizadas para a maquinagem de rodas de alumínio. São principalmente utilizadas para o torneamento duro de aço endurecido, ferro fundido ou outras peças abrasivas relacionadas com rodas ferrosas. Quando a dureza da peça é elevada, as pastilhas de metal duro convencionais podem desgastar-se rapidamente ou não conseguir manter um acabamento superficial estável.
Para rodas de aço endurecido ou componentes de rodas endurecidas, as pastilhas de CBN podem proporcionar melhor resistência ao desgaste, resistência ao calor e estabilidade dimensional durante o acabamento. No entanto, o CBN não deve ser tratado como uma ferramenta universal de torneamento de rodas. Para rodas de liga de alumínio, as ferramentas PCD ou pastilhas de carboneto polido afiadas são geralmente mais adequadas.
Que classe de pastilhas deve escolher para o material da sua roda?
Tabela de comparação das classes de pastilhas para torneamento de rodas CNC
Categoria de material | Grau de inserção recomendado | Tipo e espessura do revestimento |
Liga de alumínio (por exemplo, A356, A357) | Grau N | Sem revestimento ou DLC |
Alumínio com alto teor de silício (>12% Si) | Grau N (PCD) | N/A |
Ferro fundido | Grau K (revestido com CVD ou carboneto K10) | CVD (10-20 microns) |
Aço / Aço forjado | Grau P | PVD (2-5 microns) ou CVD |
Aço temperado (>45 HRC) | Grau H (CBN) | N/A |
A escolha do material determina a classe da pastilha. Se utilizar a classe errada, a ferramenta derreterá ou partir-se-á.
Jantes de liga de alumínio
A maioria das jantes de alumínio tem cerca de 7% de silício. Este material é macio, mas adere às ferramentas. A isto chama-se uma aresta construída. O carboneto não revestido é muito afiado, o que ajuda a cortar o alumínio.
Mas para a produção de grandes volumes, o PCD é melhor. Não reage com o alumínio, pelo que o metal não adere à ferramenta.
Alumínio com elevado teor de silício (A380 / A390)
As ligas como o A380 têm níveis de silício superiores a 12 por cento. Este silício é como areia. É muito abrasivo. Se utilizar carboneto normal em rebolos com elevado teor de silício, a ferramenta fica cega em minutos.
A razão é que o silício actua como uma pedra de amolar. O PCD é o único material suficientemente duro para resistir a esta abrasão. Dura 20 a 50 vezes mais do que o carboneto nestas condições.
Blocos de rodas de ferro fundido
O ferro fundido é frágil e produz aparas poeirentas. Cria muito calor. Deve utilizar pastilhas com revestimento CVD porque o revestimento é espesso, normalmente entre 10 e 20 microns. Estes revestimentos actuam como um escudo térmico. É possível trabalhar ferro fundido cinzento a velocidades entre 200 e 350 m/min.
Rodas de aço e forjadas
O aço forjado é muito forte. É necessária uma pastilha que seja resistente para não lascar, mas também dura para não se desgastar. Neste caso, deve utilizar revestimentos PVD porque são mais finos, normalmente 2 a 5 microns, e muito resistentes. Os especialistas recomendam velocidades entre 150 e 250 m/min para o aço forjado.
Tabela de comparação de classes de insertos e materiais
Material | Grau recomendado | Tecnologia de revestimento | Gama de velocidades (m/min) |
Liga de alumínio (A356/A357) | Grau N | Não revestido / Polido | 300 - 500 |
Alumínio com alto teor de silício (>12% Si) | PCD | N/A | 500 - 1,500 |
Ferro fundido (Cinzento/Dúctil) | Grau K | CVD (10-20 microns) | 150 - 350 |
Aço forjado | Grau P (P10 - P25) | PVD (2-5 microns) | 150 - 250 |
Aço temperado (>45 HRC) | Grau H (CBN) | N/A | Variável (Calor elevado) |
Guia de Geometria de Pastilhas para Rodas de Torneamento CNC
A geometria é a forma da ferramenta. Determina a forma como a ferramenta entra no metal e como o metal residual sai.
Forma da pastilha - CNMG vs. DNMG vs. WNMG
- CNMG: Esta é uma forma de diamante de 80 graus. É muito forte e óptima para desbaste.
- DNMG: Este é um diamante de 55 graus. É mais fino. Utiliza-se para entrar em ângulos apertados onde uma CNMG não cabe.
- WNMG: Tem seis arestas de corte. É muito económica, pois permite obter mais gumes pelo seu dinheiro.
Ângulos de inclinação e de alívio
O alumínio precisa de uma inclinação positiva. Isto significa que a ferramenta é como uma faca afiada. Deve utilizar ângulos de alívio entre 11 e 15 graus para o alumínio. O ferro fundido precisa de uma inclinação negativa. Isto significa que a aresta é romba e forte. Para estes metais duros, mantenha os seus ângulos de relevo entre 7 e 11 graus.
Seleção de quebra-cavacos
O alumínio cria frequentemente limalhas longas e fibrosas. Estas podem enrolar-se à volta da roda e arranhá-la. É necessário um quebra-cavacos que enrole o metal até que este se parta. Mas o problema é que os quebra-cavacos só funcionam se a sua taxa de alimentação estiver correta. Verifique sempre o guia do fabricante para saber qual a gama de alimentação correta.
Raio de canto
Um raio de canto grande torna a ferramenta mais forte. Para desbastar perto de furos de parafusos, utilize um raio entre 0,8 mm e 1,2 mm. Para o acabamento da face da roda, é preferível um raio de 0,4 mm a 0,8 mm. Se estiver a utilizar uma barra de perfuração, mantenha o raio pequeno, cerca de 0,2 mm, para evitar vibrações.
Inserções do limpa para-brisas
As pastilhas raspadoras têm uma área plana na extremidade. Isto limpa a superfície suavemente à medida que a ferramenta se move. Pode utilizar uma velocidade de avanço de 0,2 mm a 0,3 mm por rotação e ainda assim obter um acabamento perfeito. Isto é muito mais rápido do que a velocidade de avanço de 0,05 mm que seria necessária com uma pastilha normal.
CVD vs. PVD vs. Metal duro não revestido
Os revestimentos são camadas finas sobre a ferramenta que melhoram o desempenho.
CVD (TiCN / Al2O3)
Os revestimentos CVD são aplicados a temperaturas muito elevadas. Isto permite obter uma camada espessa que se mantém dura mesmo quando a ferramenta está a aquecer. Por ser espessa, é a melhor escolha para o torneamento de ferro fundido a alta velocidade.
PVD
Revestimentos PVD são mais finas. Como são finas, o gume da ferramenta mantém-se muito afiado. Utilize PVD quando precisar de cortar aço ou quando a ferramenta tiver de suportar muitos pequenos impactos sem lascar.
Carboneto não revestido e PCD
Para o alumínio, um revestimento pode por vezes tornar a aresta mais baça. Ferramentas sem revestimento ou PCD fornecem a borda mais afiada possível. A razão é que o alumínio não adere tão facilmente a estas superfícies. Para qualquer loja que produza mais de 1.000 rodas por mês, o PCD será sempre a opção mais económica a longo prazo.
5 Problemas comuns das ferramentas de torneamento de rodas e soluções
Mesmo com as melhores ferramentas, os problemas acontecem. Eis como os pode resolver.
Aresta de reforço (BUE) nas jantes de alumínio
BUE acontece quando o alumínio derrete na ponta da ferramenta. A razão é geralmente a baixa velocidade de corte. Para resolver este problema, deve aumentar a sua velocidade para mais de 400 m/min. Além disso, utilize uma ferramenta com uma superfície superior muito afiada e polida.
Inserção de lascas em cortes interrompidos
Se a pastilha lascar, é provável que seja demasiado frágil. Deverá mudar para uma qualidade mais dura. Tente também reduzir a velocidade de corte em 20 ou 30 por cento quando a ferramenta passa sobre os orifícios dos parafusos. Isto reduz a força do impacto.
Acabamento superficial deficiente em faces cortadas a diamante
Se o acabamento parecer baço, é provável que a aresta PCD esteja desgastada. Poderá não ver o desgaste com os olhos, por isso utilize um microscópio. Se a ferramenta estiver boa, verifique a excentricidade da sua máquina. Mesmo 0,005 mm de excentricidade no fuso pode arruinar o acabamento.
Desgaste rápido de ferramentas em alumínio com alto teor de silício
Se o seu pastilhas de metal duro se desgastar após apenas 30 ou 50 discos, o material é demasiado abrasivo. É provável que esteja a cortar uma liga com elevado teor de silício. A única solução é mudar para PCD. Verá a vida útil da ferramenta saltar de 50 rebolos para mais de 2.000 rebolos.
Tagarelice na rotação do furo da roda
A tagarelice soa como um grito agudo. Acontece quando a barra de aborrecimento é demasiado longa. A regra é manter a barra o mais curta possível. Se a vibração não parar, verifique se o suporte da ferramenta está solto. Um suporte solto causará sempre vibração.
Como reduzir o custo por roda?
O lucro vem da eficiência. Eis como se poupa dinheiro.
Otimizar a velocidade de corte e o avanço
É possível trabalhar com PCD a velocidades muito elevadas, entre 800 e 1.500 m/min. Para metal duro não revestido em alumínio, mantenha-se entre 300 e 500 m/min. Se encontrar a velocidade correta, pode duplicar a vida útil da sua ferramenta. Isto significa que compra menos pastilhas ao longo do tempo.
Estratégia de refrigeração para o torneamento de rodas
O alumínio corta frequentemente melhor com ar ou muito pouco óleo. A razão é que demasiado líquido de refrigeração pode, de facto, fazer com que o alumínio adira mais à ferramenta. Para o aço, deve utilizar uma mistura de 10% de líquido de refrigeração para manter a peça fria e lubrificada.
Recondicionamento de ferramentas PCD
Não deite fora as ferramentas PCD gastas. Pode enviá-las para serem afiadas. Isto custa apenas 30 a 40 por cento do preço de uma ferramenta nova. Pode fazer isto 3 ou 5 vezes antes de a ferramenta ficar pronta. Isto torna o PCD muito acessível.
Quando indexar vs. substituir
Olhe para o lado da ferramenta. Se vir uma faixa lisa e desgastada, é altura de virar a pastilha para um novo canto. Mas se a parte superior da ferramenta tiver uma cratera profunda, a sua velocidade é demasiado elevada. Por conseguinte, deve corrigir a velocidade antes de colocar uma nova ferramenta.
Conclusão
A escolha das ferramentas de torneamento de rodas CNC corretas requer a correspondência da classe com o material e a geometria com a forma da peça. É necessário dar prioridade à rigidez e ao controlo das aparas. Seguindo estes passos, produzirá rodas melhores em menos tempo e reduzirá os seus custos totais com ferramentas.
FAQs
Qual é a melhor ferramenta de corte para maquinar jantes de liga de alumínio?
Recomendo o carboneto não revestido para o desbaste e o PCD para o acabamento. O PCD mantém a superfície muito lisa e dura muito mais tempo do que qualquer outro material no alumínio.
Posso utilizar as mesmas pastilhas de metal duro para os blocos de rodas de alumínio e de ferro fundido?
Não, não pode. O alumínio precisa de um rebordo muito afiado e positivo. O ferro fundido precisa de um rebordo rombudo e negativo com um revestimento espesso. Se os misturar, obterá ferramentas de má qualidade e partidas.
Porque é que as minhas pastilhas continuam a lascar ao rodar rodas com orifícios para parafusos?
Os orifícios dos parafusos causam um forte impacto sempre que a ferramenta passa por eles. Deve utilizar uma classe de carboneto mais resistente e um raio de canto maior para lidar com estes impactos.
Quantas rodas pode um inserto PCD maquinar antes de necessitar de reparação?
No alumínio normal, pode esperar 3.000 a 5.000 rodas. Em alumínio com alto teor de silício, pode ser mais próximo de 2.000 rodas. Isto continua a ser muito melhor do que o carboneto.
Qual é a melhor forma de pastilha para tornear o diâmetro externo e a face de uma roda numa única configuração?
A CNMG é a melhor escolha para a maior parte do trabalho. Se tiver cantos muito apertados, poderá ser necessário mudar para uma DNMG para essas áreas específicas.
