Efeito das diferentes direções de aplicação de jato de fluido de corte no torneamento de um aço de difícil usinagem

Abstract

In this work it was studied the behavior of the turning operation of ISO 683-XV-8, a difficult to machine steel, using coated sintered carbide insert, under high pressure application of the cutting fluid in the three main heat generating areas: interface chip-tool; primary zone of shear, and area of tool-workpiece contact. For that, a system of cutting fluid application of jes under high-speed and high-pressure, that can be applied in an individual and simultaneous way was designed and mounted in a conventional lathe. The system consists of a low cost piston pump, a control system of the flow and pressure of the fluid flow and a device capable to control the variation of the jets application angles. The objective was to improve the performance of the high-pressure jets, in each application position, controlling the positions and the angles of application of the fluid. The performance of each application position of the jets was measured, in terms of tool life, cutting force components, relative temperature of the tool, tool wear and workpiece surface roughness, as well as the analysis of the shape of the generated chips. In general, the results show that individual applications with high pressure jet directed on to chip-tool interface presented the best results, followed by the jet pointed to the work piece-tool and work piece-chip. The tool life increased 152% when compared with the conventional fluid application. With simultaneous jets it was verified that a larger synergy exists between the ship-tool jets and workpiece-tool jets than between the chip-tool jets and workpiece-ship jets.

Neste trabalho estudou-se o comportamento da operação de torneamento do aço ISO 683-XV-8, que é considerado um aço de difícil usinagem, empregando pastilha de metal duro revestida com a aplicação de fluido de corte sob alta pressão nas três principais regiões geradoras de calor: interface cavaco-ferramenta, zona de cisalhamento primária e zona de contato ferramenta-peça. Para isso, foi projetado e montado num torno convencional um sistema de aplicação de jatos de fluido de corte sob alta velocidade e pressão que pudesse aplicar o jato de forma individual e simultânea. O sistema é consistido de uma bomba de êmbolos de baixo custo, de um sistema de controle de vazão e pressão do fluido e de um dispositivo capaz de controlar a variação dos ângulos de aplicação dos jatos. O objetivo foi o de melhorar o desempenho dos jatos de alta pressão, em cada posição de aplicação, controlando as posições e os ângulos de aplicação do fluido. O desempenho de cada posição de aplicação dos jatos foi medido em termos da vida das ferramentas, das forças de usinagem, da temperatura gerada pelo corte, do desgaste e da rugosidade da ferramanta, além da análise da forma do cavaco produzido. De maneira geral os resultados mostram que as aplicações individuais com o jato à alta pressão jactado na interface cavaco-ferramenta apresentaram os melhores resultados, seguidos do jato peça-ferramenta e jato peça-cavaco respectivamente, chegando a aumentar a vida da ferramenta em até 152%, quando comparada com a aplicação convencional da máquina ferramenta. Com jatos simultâneos constatou-se que existe uma sinergia maior entre os jatos cavaco-ferramenta e peça-ferramenta do que entre os jatos cavaco-ferramenta e peça-cavaco.