Usinagem e fabricação de precisão envolvem ferramentas de corte especializadas devido à necessidade de fabricar um furo em uma dimensão precisa, juntamente com o alto acabamento superficial obtido no processo. 

As ferramentas de escareamento tornaram-se os elementos mais importantes no setor de manufatura contemporâneo, o que permitiu que os operadores do setor produzissem peças com tolerâncias de ±0,0002 polegadas. Compreender os 14 tipos de ferramentas alargadoras usadas na usinagem é fundamental para os profissionais de manufatura que buscam resultados ideais em suas operações de acabamento de furos de precisão.

Espera-se que o mercado de ferramentas de corte continue a crescer à medida que os produtores solicitam ferramentas mais precisas e eficientes em todo o mundo, com estimativa de 8,9 bilhões de dólares em 2023. As máquinas-ferramentas para alargadores podem ser consideradas uma parte considerável desse mercado, e as aplicações incluem os setores aeroespacial, automotivo, de dispositivos médicos e de manufatura em geral.

O que são ferramentas de escareador e para que usá-las?

As ferramentas de alargador são dispositivos de corte fino usados para ampliar a presença anterior de furos nas especificações que se considera serem realizadas com representações exatas. Em contraste com as brocas que fazem furos em material sólido, os alargadores alisam furos que foram pré-perfurados, perfurados ou fundidos. Essas ferramentas tendem a retirar apenas 0,005 a 0,015 polegada de material e fazem isso com foco nos valores dimensionais, não na quantidade de material que está sendo retirada.

As principais funções de Ferramentas de usinagem de alargadores Incluir:

• Isso permitiu uma precisão dos diâmetros dos furos com uma tolerância de +/- 0,0001 e 0,0005 polegadas, respectivamente.
• Produção de acabamentos de superfície de alta qualidade (valores de Ra entre 32 e 125 micropolegadas)
• Precisão da retidão e da concentricidade do furo: Garantindo a retidão e a concentricidade do furo
• Usinagem de furos para aceitar peças de dimensões finas, como pinos, parafusos e rolamentos

Os 14 tipos de ferramentas de alargador usadas na usinagem: Visão geral abrangente

1. Alargadores manuais

A forma mais simples de ferramenta de alargamento é o alargador manual, feito para ser operado manualmente. As ferramentas têm uma haste reta com uma extremidade quadrada usada para prender uma chave inglesa, e seus tamanhos podem variar entre 1/8 de polegada e 2 polegadas de dimensão. Os alargadores manuais deixam pouco material (0,001 a 0,005 polegadas) com um acabamento de superfície de Ra 32 a 63 micropolegadas.

Principais aplicativos:

• Reparos e manutenção de campo
• Produção de baixo volume
• Desenvolvimento de protótipos
• Fabricação de ferramentas e matrizes

2. Alargadores de máquina

Os alargadores de máquina são projetados para uso em máquinas de perfuração, tornos e fresadoras. As ferramentas têm hastes cônicas Morse ou hastes retas e são capazes de manter velocidades de corte mais rápidas em comparação com os alargadores manuais. Os alargadores de máquina são normalmente usados para criar uma tolerância e um acabamento de Ra 16 a 32 micropolegadas.

Especificações técnicas:

• Velocidades de corte de 50 a 200 pés de superfície/min
• Taxa de avanço: 0,002-0,010 polegada/ revolução
• A profundidade do material: A profundidade de remoção de material está entre 0,005 e 0,015 polegadas.

3. Alargadores de mandrilamento

Alargadores de mandrilamento apresentam hastes retas projetadas para a montagem de mandris em máquinas-ferramentas. Essas ferramentas versáteis são comumente usadas em Operações de alargamento CNC e aplicações de usinagem em geral. Os alargadores com mandril oferecem excelente flexibilidade e podem ser facilmente trocados entre diferentes operações.

4. Alargadores de conchas

Os alargadores de carcaça consistem em uma cabeça de corte removível montada em um mandril, o que os torna econômicos para aplicações de diâmetro maior. O alojamento permite que as bordas de corte sejam substituídas sem danificá-las, caso estejam gastas, e ainda deixa o caro mandril no lugar. As ferramentas são especialmente úteis na fabricação de alta quantidade. Vantagens econômicas:

• Redução dos custos de estoque de ferramentas
• Custos de substituição mais baixos
• Sistemas de mandris padronizados
• Gerenciamento aprimorado da vida útil da ferramenta

5. Alargadores de expansão

Os alargadores de expansão apresentam diâmetros de corte ajustáveis, permitindo o controle preciso das dimensões do furo. Essas ferramentas utilizam mecanismos de expansão, como ajustadores rosqueados ou insertos cônicos, para modificar o diâmetro de corte em uma faixa específica (normalmente de 0,005 a 0,020 polegadas).

6. Alargadores ajustáveis

Alargadores ajustáveis fornecem diâmetros de corte variáveis por meio de sistemas de lâminas substituíveis. Essas ferramentas oferecem flexibilidade excepcional para tamanhos de furos personalizados e podem acomodar a compensação de desgaste. Os alargadores ajustáveis são particularmente valiosos em aplicações de ferramentas e matrizes em que são necessárias dimensões fora do padrão.

7. Alargadores cônicos

Os alargadores cônicos criam furos cônicos precisos com ângulos específicos, comumente usados para pinos cônicos, cônicos Morse e aplicações em eixos de máquinas. Os ângulos cônicos padrão incluem as séries 1:50, 1:20 e cônico Morse. Essas ferramentas exigem configuração e operação cuidadosas para obter a geometria cônica adequada.

Especificações comuns do cone:

• Cone Morse: MT0 a MT6
• Cone Jarno: Design com retenção automática
• Cone Brown & Sharpe: Aplicações de precisão

8. Alargadores de passo

Os alargadores escalonados são alargadores com vários diâmetros de corte em uma única ferramenta, resultando na formação de furos escalonados em passagens únicas. Essas ferramentas especiais reduzem o tempo de configuração e aumentam a produtividade nos casos em que são necessários vários diâmetros de furo e uma localização axial precisa dos furos.

9. Alargadores de ponte

Os alargadores de ponte são ferramentas que envolvem o alargamento de furos durante a construção de pontes e trabalhos estruturais pesados. São ferramentas para serviços pesados com construção espessa, capazes de suportar as altas demandas em condições difíceis presentes na fabricação de aço estrutural.

10. Alargadores de carro

Os alargadores de carro são um tipo de ferramenta especializada usada no setor automotivo, especificamente para alargar furos em blocos de motor, caixas de transmissão, chassis e outras peças de um automóvel. A precisão dessas ferramentas deve superar os níveis de qualidade do setor automotivo e deve ser capaz de atender às altas demandas de produção.

11. Alargadores de rosas

Alargadores de rosa apresentam bordas de corte somente na face da extremidade, o que as torna adequadas para operações de alargamento bruto. Essas ferramentas removem grandes quantidades de material e costumam ser usadas como ferramentas de desbaste antes do alargamento de acabamento com outros tipos.

12. Alargadores canelados

Os alargadores com canais helicoidais ou retos usam canais para remover cavacos e minimizar as forças. O desempenho da ferramenta é muito influenciado pelo projeto da ranhura, e as ranhuras helicoidais são muito mais suaves durante o corte e proporcionam um acabamento superficial superior.

Considerações sobre o design da flauta:

• Ângulo da hélice: 5-45 graus
• Número de flautas: 4-12 (preferencialmente números pares)
• Profundidade do canal: 15-25% do diâmetro da ferramenta
• Eficiência de evacuação de cavacos

13. Alargadores de flauta em espiral

Os alargadores de cabeça de parafuso usam uma ferramenta de corte helicoidal da mesma forma que os alargadores de canal espiral, exceto pelo fato de a cabeça do parafuso ter canais helicoidais, que evacuam os cavacos e diminuem a carga de corte em relação aos alargadores de canal reto. Eles são eficazes, especialmente em situações de furos profundos e materiais com cavacos fibrosos.

14. Alargadores de metal duro

Os alargadores de metal duro também têm bordas de corte de metal duro para aumentar a vida útil da ferramenta e as velocidades de corte. Essas ferramentas podem operar em velocidades de corte de 3 a 5 vezes mais rápidas do que os alargadores de aço rápido, com características de desgaste que estão fora do alcance da maioria dos alargadores de aço rápido.

Vantagens de desempenho:

1. Vida útil da ferramenta: 5 a 10 vezes maior que a do HSS
2. Velocidades de corte: Máximo de 1000 pés de superfície por minuto
3. Resistência superior ao desgaste
4. Precisão dimensional consistente

Critérios de seleção da ferramenta do alargador para um desempenho ideal

Selecionando o Ferramentas de usinagem de alargadores requer a consideração cuidadosa de vários fatores que afetam diretamente o desempenho e a relação custo-benefício.

Considerações sobre materiais

O material da peça de trabalho influencia significativamente a seleção do alargador. Ferramentas de corte industriais devem ser combinados com as propriedades específicas do material:

Aço e ferro:

• Alargadores de aço de alta velocidade para aplicações gerais
• Alargadores de metal duro para operações de alta velocidade
• Ferramentas revestidas para maior vida útil

Alumínio e metais não ferrosos:

• Bordas de corte afiadas para evitar o acúmulo de bordas
• Canais polidos para evacuação de cavacos
• Geometrias especializadas para materiais macios

Materiais endurecidos:

• Bordas de corte de carboneto ou cerâmica
• Ângulos de inclinação positivos
• Porta-ferramentas rígidos

Requisitos de precisão

Acabamento de furos de precisão aplicações exigem características específicas do alargador:

Requisitos de tolerância:

• ±0.0001″: Alargadores de qualidade superior
• ±0.0002″: Alargadores de precisão padrão
• ±0.0005″: Alargadores de uso geral

Especificações do acabamento da superfície:

• Ra 16 micropolegadas: Alargadores de acabamento fino
• Ra 32 micropolegadas: Alargadores padrão
• Ra 63 micropolegadas: Alargadores brutos

Aplicações comuns de ferramentas de escareamento em casos de uso no setor

Operações de alargamento CNC abrangem vários setores, cada um com requisitos e desafios específicos:

Indústria aeroespacial

• Fabricação de componentes de motores
• Conjuntos de trem de pouso
• Fabricação de componentes estruturais
• Instalações de rolamentos de precisão

As estatísticas mostram que os fabricantes do setor aeroespacial exigem tolerâncias de furo de ±0,0001 polegadas para componentes críticos, com acabamentos de superfície melhores do que 32 micropolegadas Ra.

Fabricação de automóveis

• Usinagem do bloco do motor
• Produção de componentes de transmissão
• Fabricação de sistemas de freio
• Fabricação de componentes de suspensão

O setor automotivo processa mais de 80 milhões de veículos por ano, exigindo bilhões de furos de precisão com qualidade consistente.

Fabricação de dispositivos médicos

• Produção de instrumentos cirúrgicos
• Usinagem de componentes de implantes
• Fabricação de equipamentos de diagnóstico
• Fabricação de componentes de precisão

A fabricação de dispositivos médicos exige os mais altos padrões de precisão, com muitos componentes que requerem tolerâncias de ±0,00005 polegadas.

Manutenção e otimização da vida útil da ferramenta

Manutenção adequada de ferramentas de escareamento afeta significativamente o desempenho e a relação custo-benefício:

Procedimentos de inspeção de ferramentas

• Inspeção visual dos padrões de desgaste
• Verificação dimensional usando medidores de precisão
• Medição do acabamento da superfície
• Avaliação de condições de ponta

Diretrizes de recondicionamento

• Serviços profissionais de retífica
• Restauração do revestimento
• Restauração dimensional
• Teste de validação de desempenho

As estatísticas do setor mostram que os alargadores, quando bem cuidados, podem ter um desempenho de 150 a 300% da vida útil esperada de qualquer ferramenta.

Conclusão

Compreender os 14 tipos de ferramentas de escareamento usadas na usinagem permite que os profissionais de fabricação selecionem as soluções ideais para suas aplicações específicas. Sejam alargadores manuais simples ou de metal duro de alta qualidade, cada variedade dessas ferramentas se adapta a diferentes aplicações nos setores contemporâneos.

O desenvolvimento de ferramentas de usinagem de alargadores está evoluindo ainda mais devido a novos materiais, revestimentos e geometrias que melhoram o desempenho e prolongam a vida útil da ferramenta. Essas ferramentas de corte industriais especializadas continuarão a desempenhar um papel fundamental na produção da precisão dimensional e do acabamento de superfície necessários no mundo moderno e competitivo, já que a fabricação continua a exigir graus mais altos de precisão e eficiência.

Os sistemas mecânicos têm a capacidade de fazer o acabamento preciso de furos, que são bem-sucedidos com base na seleção de ferramentas, nos parâmetros operacionais e nos métodos de manutenção constante. A aplicação desses princípios permitirá que os fabricantes obtenham melhores resultados e aumentem a vida útil da ferramenta, além de reduzir o custo de produção.

Perguntas frequentes (FAQs)

1. Quais são as diferenças entre os procedimentos de perfuração e alargamento?

A perfuração forma furos em um material sólido, enquanto o alargamento cria uma ampliação dos furos existentes até uma dimensão específica. As ferramentas de escareamento geralmente polem apenas 0,005-0,015 polegada de material e se preocupam com o acabamento da superfície e a precisão dimensional, em vez da remoção de material. A perfuração pode atingir uma tolerância de -++ 0,005 polegadas, enquanto o alargamento também pode atingir uma tolerância de -++ 0,0002 polegadas ou melhor.

2. Que velocidade de corte devo usar para diferentes tipos de alargadores?

Dependendo do material do alargador e da peça de trabalho, a velocidade de corte varia muito. Os tamanhos de corte dos alargadores de aço rápido são de 50 a 200 pés de superfície por minuto; os alargadores de metal duro cortam até 300 a 1000 pés de superfície por minuto. O alargamento CNC deve ser iniciado com velocidades conservadoramente baixas, que devem ser aumentadas posteriormente, observando a produção de material residual e a qualidade do acabamento da superfície.

3. Por que o alargamento proporciona um acabamento superficial ruim?

O acabamento superficial ruim normalmente é causado por uma velocidade de corte muito alta, uma taxa de avanço incompatível, baixa lubrificação ou devido a bordas de corte desgastadas. A chave para obter um acabamento preciso do furo é o uso de refrigerantes, taxas de avanço (0,002-0,010 IPR) e um conjunto fino de arestas de corte. A qualidade da superfície também é afetada negativamente pelo acúmulo de bordas e vibrações.

4. Quais alargadores devo usar: carbeto ou aço rápido?

Os alargadores de metal duro são melhores quando se trabalha com grandes volumes, materiais abrasivos e quando se está trabalhando rápido. Eles proporcionam uma vida útil 5 a 10 vezes mais longa para a ferramenta do que o HSS, mas são 3 a 5 vezes mais caros inicialmente. Os alargadores de HSS tornam-se mais econômicos na produção de baixo volume, em operações de quebra e em aplicações de uso geral em que a flexibilidade das ferramentas é uma vantagem.

5. Que quantidade de material deve permanecer após a perfuração para fazer o alargamento?

A margem ideal de alargamento é geralmente entre 0,005 e 0,015 polegadas na maioria dos casos. Uma quantidade inadequada de material resultará em desgaste da ferramenta emaranhada e em uma superfície áspera ao longo da decolagem, enquanto um material extenso resultará em forças de corte amplificadas e, às vezes, na quebra da ferramenta. Com tolerâncias de material relativamente constantes até o final da produção, as ferramentas de usinagem de alargadores funcionam melhor.