A cada dia novas tecnologias são apresentadas para diminuir cada vez mais o tempo e a qualidade de usinagem .
Uma outra vantagem que oferece o porta ferramenta intercambiável para torno e fresas, é que quando a aresta é trocada, este mantém a repetibilidade das dimensões e do acabamento.
É verdade que o custo inicial de um porta ferramenta intercambiável é maior do que uma ferramenta soldada. Porém o porta ferramenta passa a ser um novo equipamento da máquina, ao passo que a ferramenta soldada após perder o corte, deva ser retirada para uma nova afiação, ocasionando assim outra regulagem da nova ferramenta, e depois da pastilha completamente gasta a haste será descartada.

Para esclarecer as vantagens do porta ferramenta intercambiável, apresentamos algumas comparações entre este e as ferramentas com pastilhas soldadas.

FIXAÇÃO DA PASTILHA

Ferramenta soldada:
Durante e após a solda , a pastilha é submetida a tensões e esforços. São diferentes os coeficientes de contração do metal duro e do aço. Por isso, o resfriamento rápido da pastilha produz uma tensão entre a haste e a pastilha, o que pode facilmente causar rachaduras e quebras durante a afiação ou mais tarde, durante o trabalho.
Além disso, muitas vezes devido a um aquecimento demasiado e durante um tempo prolongado a ao uso de soldas inadequadas, a pastilha sofre uma modificação em sua estrutura, o que pode levar a uma quebra prematura ou então a um desgaste maior do que o normalmente esperado para um certo tipo de metal duro. Uma pastilha soldada de maneira inadequada pode também se soltar do seu assento durante o trabalho e causar a perda total da ferramenta depois de pouquíssimo tempo de trabalho.

Porta ferramenta intercambiável:
A pastilha é fixada mecanicamente por meio de parafuso, grampo ou alavanca, eliminando todas as desvantagens da solda. A pastilha e colocada sobre um calço de metal duro. Dessa maneira, os materiais que entram em contato com as duas superfícies maiores têm coeficientes de dilatação idêntica ao material cortante, não deixando que tensões prejudiciais, que podem ocasionar rachaduras e quebras apareçam durante o trabalho.

AFIAÇÃO

Ferramenta soldada:
Depois da solada pastilha, a mesma deve ser afiada para apresentar um fio de corte adequado.
Em muitas empresas não existem maquinas afiadoras adequada, equipadas com rebolos diamantados, que são os únicos que possibilitam uma afiação correta. Geralmente a afiação é feita com rebolos de carbureto de silício e, ainda mais , a mão livre, sem uma mesa graduada que venha garantir uma geometria correta da ferramenta.
Alem disso, um fio de corte não devidamente lapidado apresenta canto irregular, como uma serra, provocando sempre desgaste ou até a quebra prematura do canto de corte.
Isso demonstra que, para uma correta utilização de ferramenta soldada, se deve dispor de uma seção de afiação completamente aparelhada com máquinas dispendiosas, usando rebolos diamantados de alto custo e operários especializados, recebendo salários elevados.

Porta ferramenta intercambiável:
Não existe o problema de afiação na utilização desse tipo de ferramenta. As pastilhas são fornecidas com todos os seus fios de corte dentro de padrões rígidos de qualidade adequado a cada tipo de aplicação. As pastilhas são fornecidas com geometria, raios e quebra cavacos adequados para cada tipo de material, por isso a repetibilidade do acabamento e dimensões são mantidos dentro do especificado e o operador da máquina somente tem que trocar a pastilha quando a aresta perde o fio.

TROCA DE FERRAMENTA NA MÁQUINA

Ferramenta soldada:
Depois de gasto o fio de corte, deve-se retirar a ferramenta da máquina e colocar outra. A usada será entregue ao afiador e voltará depois de algum tempo, bem ou mal afiada. Geralmente o retorna da ferramenta afiada demora mais que o tempo necessário para um desgaste de um fio de corte. Isso significa que o operador deve dispor de uma quantidade de ferramentas, a fim de não interromper o trabalho por falta de ferramentas.
No caso de uma maquina CNC com mais de uma ferramenta em trabalho simultâneo, cada troca de ferramenta significa completa revisão da regulagem da maquina. Como a única maneira afetiva de controle é a usinagem de uma peça que depois é medida, a nova regulagem geralmente traz consigo uma quantidade de peças refugados por dimensionamento errado. Alem da perda de peças há um fator predominante: o tempo gasto na nova regulagem completa. Esse tempo é completamente improdutivo, significando perda de muitas horas de trabalho produtivo e conseqüentemente elevação do custo de produção, pois o tempo da maquina só é parcialmente utilizado. Levando em conta o altíssimo custo-hora das máquinas modernas que trabalham com ferramentas múltiplas, o tempo de regulagem pode ser decisivo no custo efetivo de produção e conseqüente preço de venda, uma vez\ que um concorrente pode apresentar um preço mais baixo, por ter conseguido reduzir sensivelmente as interrupções.

Porta ferramenta intercambiável:
Depois de gasto um fio de corte na pastilha , só é necessário soltar o parafuso e girar a pastilha para colocar um novo fio de corte na posição de trabalho e apertar novamente o parafuso. O porta ferramenta está pronto para mais uma etapa de trabalho. A haste do porta ferramenta não é tirada da sua posição original, não sendo preciso uma nova regulagem da máquina. As pastilhas intercambiáveis são fornecidas com tolerâncias máximas de 0,13 mm, se a tolerância da peça for maior que essa, dispensa-se todo e qualquer novo ajuste da máquina. No caso de tolerâncias menores, deve-se usar pastilhas de precisão, que são fornecidas com tolerâncias máximas de 0,025 mm, o tempo necessário para girar ou trocar a pastilha é de apenas alguns segundos, representando assim uma sensível redução no tempo de parada da máquina e um proporcional aumento de produção diária.
Conseqüentemente, se obtêm uma elevação de produção, que pode representar a diferença entre um lucro ou um prejuízo sensível.
Um só porta ferramenta intercambiável é necessário para cada operação, pode-se ter mais um no estoque como reserva, caso este seja muito utilizado.
Também é preciso ter em estoque componentes sobressalentes e as pastilhas para os diversos tipos de aplicações. O custo destas pastilhas é sensivelmente mais baixo do que o de ferramentas com pastilhas soldadas, Alem disso o mesmo porta ferramenta pode ser usado para usinagem dos mais diferentes materiais, mantendo-se em estoque somente as pastilhas nas classes mais utilizadas.

VELOCICADE DECORTE E PRODUÇÃO HORÁRIA

Ferramentas soldadas:
Numa produção em série se deve achar a velocidade de corte e os avanços mais econômicos para cada tipo de peça. Estes dados são determinados pelo desgaste do fio de corte depois de ser usinado uma quantidade de peças. O desgaste não deve ser demasiado, pois se isso ocorrer, não se obtêm um número satisfatório de reafiação de cada ferramenta, pois será necessário retirar uma quantidade excessiva de metal duro para ter novamente a superfície correta. O desgaste também não deve ser muito pequeno, pois nesse caso o número de paradas da maquina para reafiação estaria acima do normal. Além disso, a necessidade de um maior número de reafiações, tomando o tempo do afiador e gastando rebolos dispendiosos, por um custo maior do que o normalmente calculado. As velocidades de corte utilizáveis também são limitadas por uma pastilha que já sofreu o esforço da solada e está sujeita as tenções de construção do material da haste.

Porta ferramenta intercambiável:
As velocidades e os avanços são sensivelmente superiores aos fixados para ferramentas soldadas.
Pela completa ausência de tensões de solda, é possível utilizar-se uma classe de metal duro mais resistente ao desgaste, porem com menor tenacidade. Uma pastilha cujo primeiro esforço efetivo é o trabalho, não tendo sido submetido a tensões da solda, obviamente suporta um esforço maior. Porem, não somente este fato concorre para utilização de maiores velocidades e avanços.
Como já dissemos acima, um fio de corte de uma pastilha que já vem com suas arestas de corte corretas e não traz consigo um cabo de aço sem nenhuma função técnica, é sensivelmente mais barato que uma ferramenta soldada. Isso sem levar em consideração os custos subseqüentes das reafiações das ferramentas soldadas.
Pode-se afirmar que, uma vez eliminada a reafiação, o custo horário da máquina é superior ao custo dos fios de corte utilizados no porta ferramenta intercambiável. Isso leva a conclusão de que podemos usar maiores velocidades de corte e avanços, aceitando uma vida mais curta do fio de corte. A maior produção por hora, combina com o tempo reduzidíssimo necessário para a troca de um fio de corte, resulta uma redução adicional do custo por peça. Naturalmente, existe um limite para a elevação de velocidades e avanços, alem do qual o porta ferramenta intercambiável deixa de ser mais econômico do que a ferramenta soldada.

RESUMO DAS PRINCIPAIS VANTAGENS DA PORTA FERRAMENTA INTERCANBIÁVEL

1. Eliminação de afiação: A pastilha já vem com todos os seus fios de corte já vem com suas arestas de corte corretas, e a geometria de corte permanece sempre a mesma.

2. Utilização do mesmo porta ferramenta em diversos trabalhos: Troca-se somente a pastilha para outra classe de metal duro ou outro tipo de quebra cavaco, eliminando o problema d reafiação para cada trabalho.

3. Reduzido tempo de troca do fio de corte: Melhor aproveitamento do custo hora-máquina.

4. Ausência de tensões de solda: Pastilha fixada mecanicamente sobre um calço de metal duro.

5. Utilização de pastilhas mais resistentes ao desgaste: Por exemplo, P20 em vez de P30 ou P10 em vez de P20. A ausência das tensões de solda possibilita esta melhoria, que resulta em menos trocas de fio de corte por hora e portanto menos para das improdutivas da máquina, ou então aumento da velocidade de corte, com maior produção de peças por hora.

6. Baixo custo do fio de corte: Isso deve ser aproveitado com um aumento de velocidade de corte normal resultando em mais um aumento da produção horária.

7. Sensível redução no estoque: É necessário estocar somente as caixinhas de pastilhas.

8. Standartização progressiva: A crescente utilização de porta ferramenta e pastilhas de tamanhos, formatos e classes padronizados resulta na redução progressiva de ferramentas estocadas.

PORTA FERRAMENTA INTERCANBIÁVEL

ÂNGULO DE SAÍDA DE CAVACOS

Há naturalmente a possibilidade de combinar ângulos positivos com ângulos negativos ou neutros.
A combinação standard usada nas ferramentas intercambiáveis é a seguinte:

Os porta ferramentas positivos são usados normalmente nos seguintes casos:

- Na usinagem de peças compridas e finas, onde o ângulo negativo de inclinação tende a afastar a peça da ferramenta.
- No faceamento de peças com parede fina, pela mesma razão acima.
- Nos casos onde a ferramenta negativa apresenta vibração.
- Nos casos onde a potência da máquina não permite o uso de ferramentas negativas.
- N usinagem de metais ferrosos moles, que tem tendência a empastar e ferramenta negativa.
- Na usinagem de metais não ferrosos e plásticos.
- Na usinagem geral de peças com corte sem interrupção e altas velocidades, onde o ângulo positivo facilita a saída dos cavacos.
- Na maior parte de usinagem interna.
- Na usinagem de aços-liga de alta tenacidade por exemplo, aço inoxidável.

OS PORTA FERRAMENTAS NEGATIVOS SÃO NORMALMENTE USADOS NOS SEGUINTES CASOS:

- Na usinagem pesada, onde se necessita de um fio de corte resistente.
- Na usinagem em máquinas instáveis, sujeitas a choques.
- Em casos onde o fator econômico é decisivo, pois a pastilha negativa com 6 ou 8 fios de corte proporciona fios mais baratos do que os positivos com seus 3 ou 4 fios. Pressupõe-se naturalmente que se trata de uma usinagem na qual a ferramenta negativa possa trabalhar.
- Na usinagem de peças de aço temperado com dureza acima de 45 ou 50 HRC.
- na usinagem de aço manganês de 14 %. Aqui uma ferramenta positiva com chanfro negativo de 20 a 30 graus pode também, dar bons resultados.

GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE PARA TORNO

Embora a definição dos ângulos seja aplicável a todas as ferramentas, trataremos aqui de ferramentas com ponta de corte de metal duro, e todos números e tamanhos se referam somente a esse tipo de ferramenta.
Consideráveis forças se desenvolvem na remoção de cavados, e todas elas se concentram na pequena parte da ferramenta chamada fio cortante. Estas forças são:
- Pressão muito grande .
- Fricção-abrasão.
- Altas temperaturas, que tendem a decompor o metal duro.

Estas forças destrutivas podem ser compensadas por uma escolha cuidadosa do material cortante, classe de metal duro correta, adequadas velocidades de corte, avanços apropriados e uma correta geometria da ferramenta.

CÁLCULOS PARA USINAGENS EM TORNOS

Para a usinagem, depois de determinada a operação e escolhida a ferramenta adequada, é necessário ajustar no torno as seguintes medidas:
- Velocidade de corte.
- Avanço
- Profundidade de corte.

1. VELOCIDADE DE CORTE;
É medida em m/min (metros por minutos) e indica a velocidade com que a periferia da peça passa pelo fio de corte, e deve ser escolhida de acordo com a classe de metal duro a ser usada. A medida-base é o diâmetro original da peças e não o diâmetro resultante depois da usinagem.
A velocidade de corte é determinada pelas rotações por minuto (RPM) e o diâmetro da peça, sendo calculada da seguinte maneira;
V = D x PI x RPM / 1000 ou então V x 1000 / D x PI

onde;

V = velocidade de corte (velocidade periférica da peça) em m/min.
D = diâmetro original da peça em milímetros.
PI = 3.1416 (constante , número que se multiplica o diâmetro para se obter a circunferência de um círculo).
RPM = rotações da peça por minuto.

2 – AVANÇO:
É medido em mm/rot (milímetros por rotação da peça) e indica a espessura nominal do cavaco que o fio de corte removerá da peça. A espessura do cavaco será igual ao avanço somente no caso de um ângulo de ataque de 90 graus, sendo que de um ângulo menor resultará um cavaco mais fino.
Para o cálculo da espessura do cavaco aplica-se a seguinte fórmula:h

h = S x seno do ângulo
onde;
h= espessura do cavaco
S = avanço de trabalho ( de ataque)

3 – PROFUNDIDAE DE CORTE:
Atenção:
A profundidade de corte ( medida em mm) será sempre a metade da diferença do diâmetro original e o diâmetro usinado.
Para uma relação de diâmetro de, por exemplo, 12 mm a profundidade de corte da ferramenta será de 6 mm, dependendo da potência da máquina.
Aconselha-se, porem, não ultrapassar 2/3 do comprimento do fio corte disponível.