Estudo da geometria da aresta da ferramenta de corte durante a fresagem de aços com elevada dureza

Abstract

Este projeto curricular consiste num estudo acerca do efeito da geometria da aresta de corte na superfície maquinada e do seu respetivo desgaste, através da realização de ensaios de fresagem a alta velocidade numa operação de acabamento a seco no aço AISI D2, em dois estados endurecidos, 55 e 61 HRc. Foram utilizadas três ferramentas de corte de metal duro revestidas por PVD, duas delas por AlTiN e outra por TiAlN + TiN. A diferença entre as ferramentas de corte estava na sua geometria. Raio de ponta, zona da aresta de corte a 90 (face alisadora) e preparação da aresta negativa (chanfro) foram as características a serem estudadas. Foram realizados ensaios de corte longos e curtos. Os primeiros visaram avaliar o desgaste da ferramenta (VB) de modo a obter a curva de desgaste, numa operação onde as ferramentas maquinam em superfícies planas com diferentes durezas. Os ensaios curtos permitiram avaliar a rugosidade da superf ície maquinada onde a ferramenta maquinou em dois tipos de superfície, nomeadamente plana vertical e 3D. Efetuou-se um estudo e levantamento geométrico da ferramenta de corte já existente, que por sua vez, foi modelada com recurso ao software CAD, So- lidWorks. Posteriormente, no âmbito do projeto curricular, desenvolveu-se uma nova ferramenta de corte que pudesse conjugar todas as características das ferramentas de corte utilizadas, nomeadamente o raio de ponta, a face alisadora e chanfro. Concluiu-se que, para maquinagens em superfície plana vertical, a ferramenta com a geometria com menor raio de ponta e face alisadora apresentou maior tempo de maquinagem e menor valor de rugosidade, mesmo com o aumento da dureza do material. No entanto, para maquinagens em superfícies 3D, a

referida ferramenta não é aconselhável. Ferramentas de corte com raios de ponta elevados, com faces alisadoras e chanfros representaram ferramentas capazes de maquinar superfícies 3D e, por sua vez, obter valores de rugosidade média aritmética abaixo do valor proposto. Contudo, para maquinagens em superfícies planas, estas apresentaram os menores tempos de maquinagem até a obtenção do V Bmax e maiores valores de rugosidade na superfície maquinada.

This curricular project consists on a study about the effect of the cutting edge's geometry in the machined surface and its respective wear, through the completion of milling tests with a high speed machine in a dry nishing operation on AISI D2 steel, in two hardened states, 55 and 61 HRc. Three hard metal cutting tools, coated with PVD, two of them with AlTiN and another with TiAlN +TiN. The difference between the cutting tools were in their geometry. Radius edge, cutting egde zone at 90 (face straightener) and the negative preparation edge (chamfer) were the characteristics to be studied. Long and short cut tests were conducted. The first aimed to evaluate the tool wear (VB) in order to obtain the wear curve, in an operation where the tools are used on at surfaces with different hardness values. The short test allowed to evaluate the roughness of the machined surface on two types of surface, vertical at and 3D. It was performed a geometric survey of a cutting tool available in the market which, in turn, was modeled using a CAD software,SolidWorks. Later, in the context of the curricular project, a new cutting tool was developed, in a way that could bring together all the characteristics of the cutting tools used, mainly the radius, the face straightener and chamfer. It was concluded that, while machining vertical at surfaces, a tool geometry with smaller radius of edge and face straightener, there was an increased machining time and the lowest value of surface roughness, even with the increase of the material hardness. This tool allowed, for the same conditions, to obtain a better surface finish with good dimensional accuracy. However, for 3D machining, this tool is not advisable. Tools with high edge radius, face straightener and chamfer are tools capable of 3D surface machining and get values of arithmetic surface roughness below the expected. However, format surface machining, this tool obtained smaller machining time until the achievement of the V Bmax and higher values of surface roughness in the machined surface.