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Dec 17, 2023

O desafio e a promessa das microferramentas

É difícil fazer uma ferramenta de corte com apenas um milímetro ou menos de diâmetro.

É difícil fazer uma ferramenta de corte com apenas um milímetro ou menos de diâmetro. Também é um desafio usar essa ferramenta. Mas quando ambos os lados da equação acertam, os resultados são surpreendentes: pequenas características que não podem ser totalmente apreciadas sem um microscópio. E as aplicações estão crescendo.

Uwe Heinrich, gerente de desenvolvimento de novos negócios da Mastercut Tool Corp., Safety Harbor, Flórida, observou que "as microferramentas desempenham um papel muito importante em todos os setores". Além de exemplos óbvios como placas de circuito impresso e dispositivos e implantes médicos e odontológicos, Heinrich apontou para a ótica – não tanto para cortar vidro, mas para fazer os minúsculos moldes necessários para produzir peças.

Oliver Rapp, gerente de P&D do Ceratizit Group, com sede em Balzheim, Alemanha, disse que os clientes da Ceratizit estão usando microferramentas principalmente nas indústrias médica, de construção de máquinas e joalheria. Sherry DePerno, presidente e CEO da Advanced Tool Inc., com sede em Marcy, NY, disse que bicos de combustível e fixadores de segurança para automóveis e aeroespaciais são uma grande parte de seu mercado de microferramentas.

Brent Broderick, gerente sênior de contas estratégicas e especialista nacional em produtos para ferramentas redondas sólidas da ARCH Cutting Tools, Bloomfield Hills, Michigan, concorda. Ele acrescentou que os fixadores Inconel e de aço inoxidável na indústria aeroespacial são outro uso importante. Broderick também disse que as fresas de topo são o tipo de ferramenta de crescimento mais rápido, já que a microperfuração "quase maximizou". Além disso, "mais e mais empresas estão começando a usar fresas de topo como ferramenta de perfuração". Ele explicou que, para recursos como um furo pequeno com rebaixamento, os avanços na tecnologia de ferramentas e máquinas-ferramenta possibilitam mergulhar e interpolar um furo, combinado com o rebaixamento, usando uma fresa de topo especializada. Heinrich acrescentou que o fresamento também pode produzir um furo mais preciso do que a furação. O rosqueamento é, obviamente, outra operação chave para essas ferramentas.

Esta rápida pesquisa aponta para um desafio crítico para o fabricante de ferramentas: a melhor forma de otimizar a geometria e o material da ferramenta para cada aplicação única, desde titânio e cromo molibdênio em implantes médicos até Inconels em bicos aeroespaciais.

Como explicou Heinrich, "uma chave na usinagem é sempre entender as características de usinagem de um determinado material. Por exemplo, o alumínio é bastante macio, portanto deve ser bastante fácil. Mas as características de usinagem significam que você normalmente tem problemas como acúmulo borda, onde o cavaco realmente pousaria em uma parte do canal e, com o tempo, tiraria a nitidez da aresta de corte." Isso prejudica o acabamento superficial da peça e leva rapidamente à quebra da ferramenta.

Heinrich comparou isso com o titânio, com seu baixo módulo de elasticidade. "Você tem muita vibração e normalmente três vezes a quantidade de calor porque o calor não está sendo evacuado no cavaco. Portanto, você precisa de uma microferramenta extremamente resistente, com uma geometria que reduza a vibração e um revestimento que possa proteger contra o calor excessivo."

Resumindo, Heinrich vê quatro parâmetros significativos na criação de uma microferramenta de alta qualidade. Primeiro, ele precisa de um desenho geométrico que acomode as características de usinagem da peça de trabalho. Em segundo lugar, o grau de metal duro mais adequado deve ser identificado. Em terceiro lugar, esmerilhe a ferramenta com a melhor superfície possível. E, finalmente, "complete com um revestimento adequado". Para um implante dentário feito com zircônia, o melhor revestimento é "crescer um cristal de carbono (ou seja, diamante) no substrato de carboneto com CVD", acrescentou. Uma aplicação de corte de metal pode ter um revestimento PVD completamente diferente.

Embora todos os principais players nesse campo tenham produtos padrão, a personalização está se tornando comum. Broderick deu o exemplo da necessidade de cortar um recurso com uma profundidade de 0,020" (0,5 mm). corte." Isso porque, para um determinado diâmetro, uma ferramenta com um maior comprimento de corte seria mais fraca, todas as coisas sendo iguais. E as microferramentas são inerentemente "suaves e quebradiças", disse Broderick. "Se você pode fazer a ferramenta específica para o aplicativo, na maioria das vezes você pode superar em muito o desempenho de um produto padrão de prateleira."