O desafio e a promessa das microferramentas

É difícil fazer uma ferramenta de corte com apenas um milímetro ou menos de diâmetro. Também é um desafio usar tal 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 óptica – 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 de joias. Sherry DePerno, presidente e CEO da Advanced Tool Inc., com sede em Marcy, Nova York, disse que bicos de combustível e fixadores de segurança para o setor automotivo e aeroespacial são uma grande parte de seu mercado de microferramentas.

Brent Broderick, gerente sênior de contas estratégicas e especialista nacional de produtos para ferramentas redondas sólidas na ARCH Cutting Tools, Bloomfield Hills, Michigan, concorda. Ele acrescentou que o Inconel e os fixadores de aço inoxidável na indústria aeroespacial são outro uso importante. Broderick também disse que as fresas de topo são o tipo de ferramenta que mais cresce, já que a microperfuração “quase foi maximizada”. Além disso, “cada vez mais empresas estão começando a usar fresas de topo como ferramenta de perfuração”. Ele explicou que para recursos como um pequeno furo com rebaixo, os avanços na tecnologia de ferramentas e máquinas-ferramentas tornam possível 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. Threading é, obviamente, outra operação importante para essas ferramentas.

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

Como explicou Heinrich, “a chave na usinagem é sempre compreender as características de usinagem de um determinado material. Por exemplo, o alumínio é bastante macio, por isso deve ser bastante fácil. Mas as características de usinagem significam que você normalmente tem problemas como aresta postiça, onde o cavaco realmente pousa em uma parte do canal e, com o tempo, tira a afiação 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 mais quantidade de calor porque o calor não está sendo evacuado no chip. Então você precisa de uma microferramenta que seja extremamente resistente, com uma geometria que reduza a vibração e um revestimento que possa proteger contra o calor excessivo.”

Resumindo, Heinrich vê quatro parâmetros importantes na criação de uma microferramenta de alta qualidade. Primeiro, é necessário um desenho geométrico que acomode as características de usinagem da peça. Segundo, a classe de metal duro mais adequada deve ser identificada. Terceiro, esmerilhe a ferramenta com a melhor superfície possível. E, por fim, “finalize com um revestimento adequado”. Para um implante dentário feito com zircônia, o melhor revestimento é “crescer um cristal de carbono (isto é, 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 neste campo tenham produtos padronizados, a personalização está se tornando comum. Broderick ofereceu o exemplo da necessidade de cortar um recurso com uma profundidade de 0,020" (0,5 mm). “Projetaríamos uma ferramenta com um comprimento de corte de 25 ou 30 milésimos, em comparação com uma ferramenta padrão com, digamos, um comprimento de dois milímetros de comprimento. corte." Isso ocorre porque, para um determinado diâmetro, uma ferramenta com um comprimento de corte maior seria mais fraca, sendo todas as coisas iguais. E as microferramentas são inerentemente “macias e quebradiças”, disse Broderick. “Se você puder fazer a ferramenta específica para a aplicação, na maioria das vezes, você pode superar muito um produto padrão pronto para uso.