Usinagem CNC de Peças em Aço: Reduzir o Desgaste e a Quebra de Ferramentas

Por que o Desgaste e a Quebra de Ferramentas Acontecem na Usinagem CNC de Peças de Aço

Em um programa de melhoria de seis meses em um fornecedor de equipamentos pesados que usina carcaças de aço 4140:

• O consumo de pastilhas caiu 38%

• Os alarmes de quebra de ferramentas diminuíram 44%

• O tempo de ciclo melhorou 9%

As causas raiz antes da otimização eram:

• Excesso de calor na aresta de corte

• Revestimento inadequado para aços-liga

• Cortes interrompidos provenientes de brutas forjadas

• Saliência excessiva da ferramenta

• Dureza inconsistente do material bruto

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Padrões comuns de desgaste de ferramentas na usinagem de aço

Reconhecer o tipo de desgaste é a maneira mais rápida de escolher a correção adequada:

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Como Reduzir o Desgaste da Ferramenta na Usinagem CNC de Peças em Aço

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Ajustar a Velocidade de Corte à Classe de Aço

Aços diferentes exigem velocidades de corte diferentes:

Resultado na oficina:
Reduzir a velocidade de corte (Vc) de 195 → 165 m/min no aço 4140 aumentou a vida útil da pastilha em 35%.

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Selecione o revestimento e o substrato adequados

• AlTiN / TiAlN → Altas temperaturas, usinagem a seco ou com lubrificação mínima (MQL)

• TiCN multicamada → Cortes interrompidos

• Carboneto de microgranulação resistente → Configurações propensas a vibrações (chatter)

Evite ferramentas com revestimento DLC exclusivamente para alumínio — elas falham rapidamente ao usinar aço.

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Melhore a evacuação de cavacos

Um controle inadequado de cavacos acelera o desgaste.

Soluções comprovadas:

• Refrigeração em alta pressão (50–80 bar)

• Geometrias que quebram cavacos

• Aumente a avanço em 6–10% para espessar os cavacos

• Fresas e brocas com refrigeração interna

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Como Prevenir a Quebra de Ferramentas na Usinagem CNC de Aço

A quebra geralmente resulta de sobrecarga ou vibração , não de desgaste gradual.

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Encurte e reforce os conjuntos de ferramentas

• Mantenha a projeção abaixo de 4× o diâmetro da ferramenta

• Utilize porta-ferramentas hidráulicas ou por contração térmica

• Substitua por barras de mandrilar amortecidas para furos profundos

Melhoria medida: a excentricidade caiu de 6 µm → 2 µm.

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Reduzir a penetração radial

A fresagem de alta eficiência estabiliza as cargas:

• sobremarcha de 10–20%

• Cortes axiais profundos

• Trajetórias de ferramenta trocoidais

Isso reduziu os picos de força de corte em 40%em brutas forjadas.

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Monitorar a Carga e Configurar Alarmes

Utilizar sensores de carga do eixo principal ou de vibração para:

• Interromper as máquinas antes da quebra

• Acionar atualizações de compensação

• Identificar zonas de velocidade instáveis

Uma fábrica reduziu falhas catastróficas em 52%após ativar alarmes baseados na carga.

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Estratégia de Refrigerante para Maior Vida Útil da Ferramenta

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Plano de Ação Passo a Passo para Reduzir os Custos com Ferramentas

Antes da produção:

• ✅ Verificar a classe e a dureza do aço

• ✅ Escolher revestimento e substrato

• ✅ Planejar trajetórias de desbaste por HEM

• ✅ Projetar fixação rígida

Durante os ensaios:

• ✅ Registrar a vida útil da ferramenta por aresta

• ✅ Medir vibração e carga

• ✅ Ajustar as velocidades de forma sistemática

Na produção:

• ✅ Substituir ferramentas de forma proativa

• ✅ Utilizar ferramentas irmãs

• ✅ Acompanhar o custo das ferramentas por peça

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Perguntas frequentes: Desgaste de ferramentas na usinagem CNC de peças em aço

Com que frequência as ferramentas devem ser substituídas?

Para aços de médio teor de carbono, 250–500 partes por borda é típico quando os parâmetros são otimizados.

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Reduzir a velocidade sempre prolonga a vida útil da ferramenta?

Nem sempre — o atrito provoca acúmulo de calor. A espessura adequada da cavaco é mais importante do que baixas rotações por minuto (RPM).

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O uso de aço mais duro pode reduzir a quebra?

Às vezes — material pré-endurecido corta de forma mais consistente do que material recozido, que sofre endurecimento por trabalho.