Efeito da posição e dimensões de uma microrranhura produzida na superfície de saída da ferramenta de corte sobre os mecanismos de formação do cavaco - Ribeiro, Fernando Sabino Fonteque [UNESP] (2024)
Uma das importantes premissas no desenvolvimento da geometria das ferramentas de corte reside na minimização do contato cavaco/ferramenta a fim de mitigar as forças envolvidas na formação do cavaco e, assim, melhorar o desempenho da operação. Esta tendência se firmou em meados do século passado quando os maiores pesquisadores em usinagem daquela época lançaram mão das chamadas ferramentas de contato restrito, cujo valor da área de contato cavaco/ferramenta pode ser controladamente imposto, e então o efeito da área na força de usinagem avaliado. Na mesma época se deu o estudo dos quebra-cavacos em busca do compromisso satisfatório entre a forma desejada do cavaco e o inevitável acréscimo na força de usinagem. Como consequência do conhecimento acumulado vieram as ferramentas com ranhura, posicionada contigua à aresta de corte, que incorporaram as geometrias do corte restrito e dos quebra-cavacos se aproximando das ferramentas modernas. Após um intervalo relativamente grande, no início dos anos 2000, surgiram as primeiras ferramentas de corte estruturadas, também denominadas texturizadas. Essencialmente, se trata de ferramentas de corte em cuja superfície de saída e/ou de flanco é confeccionada uma estrutura geométrica em relevo, normalmente com padrão determinístico, em escala micrométrica ou nanométrica. Como princípio, busca-se, assim como nos estudos antecessores das ferramentas de corte, a minimização da área de contato e seus consequentes benefícios. No entanto, o corte derivativo, surgido pelo contato da superfície inferior do cavaco com uma aresta da estrutura/textura, produz efeito adverso ao ponto de inviabilizar o seu emprego. Ademais, o grande número de parâmetros envolvido na definição de uma superfície estruturada/texturizada e sua influência sobre a formação do cavaco ainda não conta com subsídios suficientes na literatura para sua total compreensão. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo central o estudo da influência dos principais parâmetros definidores de uma estrutura/textura, representado por uma única microrranhura, sobre as características da formação do cavaco e sua interação com a ferramenta com vista à intensidade do corte derivativo. Para isso, são avaliados o grau de recalque, a força de usinagem, observações da microestrutura do cavaco, obtidas com auxílio de um dispositivo “quick-stop” desenvolvido como parte deste trabalho, e filmagens da interação entre cavaco e ferramenta. A operação escolhida foi o corte ortogonal do cobre (eletrolítico) usando ferramentas de aço rápido, em cuja superfície de saída de cada uma delas foi confeccionada uma microrranhura com diferentes dimensões e posições em relação à aresta de corte. Em adição, sob as mesmas condições, foram conduzidos testes com ferramentas de contato restrito, uma vez que os dois tipos de ferramentas são direcionados à minimização da área de contato cavaco/ferramenta. De maneira geral, além das imagens inéditas da interação entre cavaco e microrranhura, observou-se que: o ângulo da direção do cavaco formado na ferramenta de corte restrito guarda relação com a posição e dimensões da microrranhura determinando a severidade do corte derivativo; uma combinação incorreta entre espessura de corte e posição da microrranhura gera outra região de aderência, adicional, com aumento do comprimento de contato cavaco/ferramenta; o melhor resultado alcançado nas condições do trabalho referem-se a uma microrranhura de 0,35 mm de largura com uma razão entre posição da microrranhura e espessura de Corte entre 2,5 e 5,5.