Durante a usinagem CNC, quando aço, alumínio ou outros metais dúcteis são cortados em velocidades de corte baixas ou médias, uma pequena massa de metal pode aderir à face de corte da ferramenta. Esse metal aderido é conhecido como aresta postiça (ou formigueiro). Mas você sabe como uma aresta postiça se forma? E quais os efeitos que ela tem no processo de usinagem?
Causas da formação de bordas acumuladas (BUE)
Durante a usinagem CNC de materiais dúcteis, como o aço, em condições de velocidade de corte relativamente baixa, onde se formam cavacos contínuos, uma massa metálica triangular em forma de cunha adere frequentemente à face de ataque próxima à aresta de corte. Essa massa metálica aderida é conhecida como aresta postiça (BUE, na sigla em inglês), conforme ilustrado na figura. A dureza da BUE é extremamente alta, tipicamente 2 a 3 vezes maior que a do material da peça. Quando a BUE atinge um estado estável, ela pode substituir temporariamente a aresta de corte durante a operação de usinagem. O tamanho da BUE é comumente representado por sua altura, denotada por (H_b).
Durante o corte, ocorre um atrito intenso entre a parte inferior do cavaco e a face de corte da ferramenta. Quando a interface de contato atinge uma determinada temperatura sob alta pressão, o material da peça adere à face de corte por adesão, também conhecida como "soldagem a frio". À medida que o cavaco, em fluxo contínuo, passa sobre a camada de metal aderida, se a temperatura e a pressão permanecerem adequadas, o material na parte inferior do cavaco também é impedido. Ele adere à camada previamente soldada a frio na face de corte. Como resultado, a camada aderida cresce gradualmente e, eventualmente, forma uma aresta postiça.
A formação e o crescimento da zona de corte estão intimamente relacionados às propriedades do material da peça, bem como à distribuição de temperatura e pressão na zona de corte. Materiais com maior tendência ao endurecimento por deformação plástica são mais propensos a gerar zona de corte. Quando a temperatura e a pressão na zona de corte são muito baixas, a zona de corte não se forma. Por outro lado, quando a temperatura é excessivamente alta, o material amolece e a formação da zona de corte também é suprimida. Para o aço carbono, a altura da zona de corte atinge seu máximo quando a temperatura na zona de corte está em torno de 300–350 °C, enquanto a zona de corte desaparece automaticamente quando a temperatura ultrapassa 500 °C.
Quando a profundidade de corte (a_p) e a taxa de avanço (f) permanecem constantes, a altura da aresta de corte (H_b) está intimamente relacionada à velocidade de corte (v_c), pois o calor gerado durante o corte aumenta com o aumento da velocidade de corte. Como mostrado na figura:
- Região I: Zona de baixa velocidade onde não se formam BUEs (Unidades de Uso de Energia).
- Região II: A altura do BUE aumenta conforme (v_c) aumenta.
- Região III: A altura do BUE diminui à medida que (v_c) aumenta.
- Região IV: Sem formulários BUE
Influências da borda construída
(1) Aumento do ângulo de inclinação efetivo
A BUE aderida à face de corte aumenta efetivamente o ângulo de ataque real da ferramenta (ver Fig. ), reduzindo assim as forças de corte.
(2) Variação na espessura de corte
A porção frontal da BUE se estende além da aresta de corte, aumentando a espessura de corte real em um incremento de ( Δh_D ). À medida que a BUE cresce, ( Δh_D ) aumenta gradualmente. Assim que a BUE se desprende ou se separa da face de corte, ( Δh_D ) diminui rapidamente. Como a formação, o crescimento e o desprendimento da BUE ocorrem ciclicamente, as flutuações na espessura de corte inevitavelmente levam a variações na força de corte.
(3) Aumento da rugosidade da superfície
A porção da rebarba que se estende além da aresta de corte apresenta irregularidades tanto na forma quanto na altura, o que aumenta a rugosidade da superfície usinada. Além disso, fragmentos desprendidos da rebarba podem ficar incrustados na superfície usinada, degradando ainda mais a qualidade da superfície.
(4) Influência na vida útil da ferramenta
Uma camada de reforço estável aderida à face de corte pode substituir temporariamente a aresta de corte durante a usinagem, reduzindo assim o desgaste direto da ferramenta e prolongando sua vida útil. No entanto, se a camada de reforço se desprender repetidamente da face de corte, poderá arrancar partículas de material da própria face de corte — particularmente em ferramentas de metal duro — resultando em desgaste acelerado e redução da vida útil da ferramenta.
Medidas para prevenir o acúmulo de material nas bordas
A influência da aresta de corte não usinada (BUE, na sigla em inglês) no processo de corte apresenta aspectos tanto benéficos quanto prejudiciais. Durante o desbaste, onde os requisitos de precisão dimensional e acabamento superficial são relativamente baixos, a BUE pode auxiliar o processo de corte atuando como uma aresta de corte temporária. No entanto, durante o acabamento, a BUE deve ser minimizada ou eliminada para garantir a precisão dimensional e a integridade da superfície.
As seguintes medidas podem ser adotadas para suprimir a formação de BUE:
- Selecione adequadamente a velocidade de corte para evitar a faixa de velocidade média, onde é mais provável a formação de BUE (espuma de fundo de cilindro).
- Utilize fluidos de corte com excelente desempenho lubrificante para reduzir o atrito entre a parte inferior do cavaco e a face de corte da ferramenta.
- Aumente o ângulo de ataque da ferramenta para reduzir a pressão entre a face de ataque e o cavaco.
- Aumentar adequadamente a dureza do material da peça para reduzir sua tendência ao endurecimento por deformação.
