Alta performance de corte aliada a redução das forças de corte e escopo para aplicação universal – isto soa como algo muito difícil de se fazer. Mas a WALTER AG provou que todos esses atributos podem ser combinados numa única ferramenta com sua fresa Xtra.tec F4041. A ferramenta de alta performance da WALTER reduziu o tempo de corte por peça para a ZAE-Antriebssysteme KG.

Somente fabricantes aptos a garantir a entrega em curto prazo podem estar cheios de pedidos no atual clima econômico. A produção das empresas se vê progressivamente forçada a desenvolver sua capacidade em cada vez menos tempo.

Para muitos, atuar em três turnos está longe de ser suficiente para resolver a situação. Quando o tempo já foi aproveitado ao máximo, os fabricantes precisam procurar por outras soluções. “É simplesmente impossível trabalhar com mais de três turnos num dia. Assim, para nós a única maneira de avançar foi procurar novas ferramentas, que obtivessem alta performance”, explica o diretor de usinagem da ZAEAntriebssysteme de Hamburgo, Frank Ahlers.

O estoque da companhia já incluía ferramentas WALTER há muitos anos, como fresas equipadas com os insertos intercambiáveis da linha Tiger.tec. Qualquer inovação apresentada pelo departamento de desenvolvimento da WALTER na área de ferramentas sempre encontrou um alto grau de interesse da ZAE, e isto incluiu a nova linha Xtra.tec para fresamento. “Para reduzir o tempo de usinagem, nós sugerimos testes usando a fresa Xtra.tec F4041 para operações de desbaste de carcaças de transmissão em ferro fundido cinzento GG25”, diz Zafer Kastekin, especialista técnico da WALTER AG, relembrando como a Xtra.tec foi inicialmente introduzida na ZAE.

Os testes aconteceram num centro de usinagem Okuma MA60 com 27kW de potência. As peças usadas para teste eram de ferro fundido cinzento GG25 em dois diferentes tamanhos, e foram usinadas em comprimento, largura e altura. “Embora estivéssemos antecipando uma melhora considerável no processo, não contávamos com dados de corte duas vezes superiores quando comparados à ferramenta anteriormente utilizada”, complementa Tastekin.

Economia de 40.000 Euros por ano – ou 25.000 carcaças de transmissão

O detalhe: o avanço para o maior tamanho de carcaça de transmissão de ferro GG25 com estrutura estável foi aumentado de 1516 para 3200mm/min. Na menor carcaça de GG25, que tem uma estrutura menos estável, o avanço foi de 1432 para 2800 mm/min (todas as informações sobre a ferramenta, peça usinada e valores de corte estão listados na tabela anexa).

Além da enorme economia de tempo de usinagem, a vida da ferramenta foi aumentada em quase quatro vezes. Como os insertos intercambiáveis da fresa F4041 têm quatro arestas de corte, menos pastilhas foram necessárias, aumentando o custo-benefício. “Os operadores das máquinas de corte reconheceram o que significa usar menos insertos intercambiáveis e, conseqüentemente, reduziram o número de trocas necessárias, o que resultou em ainda mais economia no tempo de usinagem”, enfatiza Frank Ahlers.

Com um custo-máquina/hora de 78 Euros, uma das mais conceituadas empresas especialistas na área de tecnologia em sistemas de direção está economizando 40.000 Euros por ano, dado o volume de produção anual de 25.000 carcaças em ambos os tamanhos.

E este cálculo leva em consideração apenas a redução no tempo de usinagem puro, sem avaliar os resultados em redução de custos referentes a ganhos adicionais proporcionados pelo aumento na vida da ferramenta, que são, em outras palavras, menos trocas de pastilhas e menos custos de ajustes da ferramenta.

Em relação à capacidade da máquina, a empresa ganhou cerca de 300 horas por ano na produção das carcaças. Frank Ahlers diz que “os cálculos falam por eles mesmos, e certamente convenceram nosso Gerente Geral. As novas ferramentas estão contribuindo imensamente para a compensação do aumento– em muitos casos drástico – nos custos de material que têm acontecido recentemente. Agora estamos planejando trocar todas as ferramentas de corte da produção de carcaças de transmissão por ferramentas Xtra.tec”.

Embora a redução do tempo de usinagem seja definitivamente o benefício primário a ser proporcionado usando as novas fresas, as ferramentas também oferecem consideráveis benefícios ao processo de usinagem. Devido a uma faca adicional e às arestas de corte altamente positivas dos novos insertos de alta performance WKP25 (designação WALTER), as ferramentas para fresamento da linha Xtra.Tec proporcionam uma melhora substancial do avanço.

Como todos os lados da carcaça de transmissão fabricada pela ZAE exigem usinagem, a fixação pode apresentar alguns problemas de estabilidade. Isto faz com que as características do avanço representem um fator altamente significante no processo. A questão neste caso é completar o maior número possível de diferentes processos numa única operação de fixação.

Durante a usinagem da parte superior da carcaça, este tipo de fixação (para usinagem de todos os lados da peça) muitas vezes inicia um problema de oscilação. A ação de corte suave da F4041 reduz consideravelmente este efeito. “Na prática, nós descobrimos que a fresa Xtra.tec proporciona maior segurança no processo para este peculiar tipo de fixação. Por causa das baixas forças de corte e conseqüente suavidade no avanço, nós não temos problemas de estabilidade dimensional, apesar dos altos dados de corte“, ressalta Ahlers.

Independentemente da decisão da empresa de trocar as ferramentas, a ZAE introduziu mais uma série de máquinas em 2004 para alcançar suas metas de aumento na capacidade de produção. Assim, a empresa adquiriu máquinas Bluestar 5 da Hüller Hille, uma máquina com 18 kW de potência, recém-lançada na época. Uma vez que os teste foram completados com sucesso na Okuma, Frank Ahlers e Zafer Tastekin decidiram tentar usinar as carcaças na Bluestar – onde também ocorreu um sucesso retumbante.

Mesmo com 7kW a menos de potência e usando um adaptador HSK63 (a Okuma operou a 26kW e usou HSK100), as fresas da WALTER tiveram um desempenho muito satisfatório nas operações de desbaste para a fabricação das carcaças de ferro. “Ficamos maravilhados em verificar que podíamos apenas transpor os dados de corte na proporção 1:1para a máquina menor”, declara Frank Ahlers com satisfação.

E mais:assim como produz suas próprias carcaças, a ZAE Antriebssysteme também oferece serviços de usinagem para empresas de engenharia mecânica em geral, incluindo a Max Kroenert GmbH. Os componentes em questão são feitos de ST52 e são usinados utilizando fluidos. A F4041 já provou ser ideal quando usada também para este tipo de aplicação – com o mesmo tipo de inserto intercambiável.

Comparada à ferramenta anteriormente usada, o avanço aumentou de 900 para 1500 mm/min (avanço da faca de 0.15 para 0.18mm), com as velocidades de corte passando de 200 para 300 m/min. A ferramenta anterior permitia trabalhar com apenas 50% do diâmetro da fresa, e profundidade de corte máxima de 3mm. Com a Xtra.tec F4041 é possível trabalhar com a fresa em cheio nos mesmo parâmetros de corte.

Sumário: A fresa Xtra.tec F4041 é uma ferramenta de corte de alta performance no topo dos avanços tecnológicos atuais. Os insertos intercambiáveis desenvolvidos pela WALTER especialmente para esta linha de fresamento garantem que as forças de corte sejam mantidas num nível incrivelmente baixo, apesar dos altos avanços. Isto não somente aumenta a segurança do processo como também permite seu uso em máquinas menores. E, por último mas não menos importante, esta é uma ferramenta que permite aplicação universal, e é tão bem sucedida em processos de usinagem sem refrigeração em ferro fundido cinzento quanto nas operações em aço com fluidos de refrigeração.

ZAE: força na direção

A ZAE vem fabricando soluções para sistemas de direção para todos os segmentos da indústria desde 1919. Os produtos incluem engrenagens para motores, conversores de freqüência, engrenagens helicoidais, conjuntos de engrenagem sem-fim, engrenagens helicoidais cônicas e outros. Seus clientes são basicamente do campo da mecânica de alta qualidade e empresas de engenharia cujos requisitos não podem ser atendidos com produtos de série.

A ZAE foi certificada pela DIN EM ISO 9001:2001 desde 1994 e há muito tempo é faz parte da Associação de Pesquisa de Engenharia de Direção (Drive Engineering Research Association)

Resultados de testes

F 4041: comparações em dobro

Desbaste em carcaças de ferro fundido GG25.

Acabamento requerido: Rz 63. Usinagem sem refrigeração.

Comparação1: Carcaça pequena, distância percorrida pela fresa: 1,200 mm;

Diâmetro da ferramenta: 63 mm, Kappa 90°, usinagem com largura de corte (ae) 30 mm, profundidade de corte (ap) 3 mm.

Fresa anterior / F4041 Xtratec

Nº de facas 5 / 6

vc 240 m/min / 330 m/min

n 1 213 rpm / 1 746 rpm

fz 0.25 mm / 0.28 mm

vf 1 516 mm/min / 2 800 mm/min

Vida da ferramenta por aresta de corte 57 280 mm / 133 680 mm

Tempo de usinagem 0.79 min / 0.43 min

Capacidade máquina 11 875 min / 6 429 min

Ganho de capacidade: 5 446 min. (90 h.)

Custos de usinagem (EURO)

Custo hora/máq.: 78.–, produção anual: appr. 15 000 pcs.

Material de corte 12 188./ 5 966.

Peça 3.25 / 2.19

Máquina/ano 15 438./ 8 357.

Economia máq + ferramenta de corte: 13 302.

Comparação 2: Carcaça maior, distância percorrida pela fresa: 4 000 mm;

Diâmetro da ferramenta: 80 mm, Kappa 90°, largura de corte (ae) 40 mm. , profundidade de corte (ap) 3 mm.

Fresa anterior / F4041 Xtratec

Nº de facas 6 / 7

vc 240 m/min / 300 m/min

n 955 rpm / 1 194 rpm

fz 0.25 mm / 0.4 mm

vf 1 432 mm/min / 3 342 mm/min

Vida da ferramenta por aresta de corte 35 800 mm / 133 680 mm

Tempo de usinagem 2.79 min / 1.20 min

Capacidade máquina 27 925 min / 11 968 min

Ganho de capacidade: 15 957 min. (265 h.)

Custos de usinagem (EURO)

Custo hora/máq.: 78.–, produção anual: apr. 10 000 pcs.

Material de corte 24 375. / 11 779.

Peça 3.25 / 2.19

Máquina/ano 32 579. / 13 963.

Economia máq + ferramenta de corte: 31 213.