Investigação da vida da ferramenta metal-duro utilizada no torneamento a seco do aço AISI 420C endurecido para diferentes parâmetros de corte

Abstract

O trabalho apresenta a análise da vida de uma ferramenta de metal-duro classe S no torneamento de acabamento a seco do aço inoxidável AISI 420C endurecido a 53 HRC para diferentes combinações de parâmetros de corte. O processo foi monitorado do início ao fim, e consistiu em mensurar a largura da marca do desgaste de flanco da ferramenta, as componentes ortogonais da força de usinagem (forças passiva, de corte e de avanço) e os valores de rugosidade média (Ra) e total (Rt) da superfície usinada. Os parâmetros de corte foram estipulados dentro dos intervalos recomendados pelo fabricante. Mantendo-se a profundidade de corte constante (0,4 mm), foram definidos três valores de velocidade de corte (50; 60; 70 m/min) e três de avanço (0,08; 0,10; 0,12 mm/volta), totalizando nove ensaios de vida. Observou-se nos ensaios forte influência do mecanismo de aderência e arrastamento (attrition) associado ao de abrasão mecânica, os quais aceleraram os desgastes das arestas cortantes e estimularam lascamentos em duas amostras quando utilizada a maior velocidade de corte. Em uma delas, foram verificados grandes aumentos nos valores das forças passiva e de avanço (respectivamente 237% e 157%) quando o lascamento ocorreu, mostrando a importância do monitoramento dos parâmetros de saída (desgaste, força e rugosidade) na qualidade do processo. As rugosidades também apresentaram variações, atingindo um aumento de 97% para Ra e 181% para Rt.

This paper presents the analysis of the tool-life behavior of a class S carbide tool in the finish dry turning of the AISI 420C hardened stainless steel with 53 HRC for different combinations of cutting parameters. The process was monitored from the beginning to the end, and consisted on measuring the tool flank wear mark width, the machining orthogonal force components (passive, cutting and feed forces) and the roughness values for the profile average height (Ra) and maximum profile height (Rt) of the machined surface. The cutting parameters were stipulated between the manufacturer recommended interval. Keeping the depth of cut constant (0.4 mm), three values of cutting speed were defined (50; 60; 70 m/min) and three of feed rate (0.08; 0.10; 0.12 mm/rev), totalizing nine tool life samples. It was observed strong influence of the adhesion and creep mechanism (attrition) associated to the mechanical abrasion, which accelerated the cutting edge wear and stimulated the chipping in two samples when using the higher cutting speed. In one of them, it was verified large increase of the passive and feed forces (237% and 157% respectively) when the chipping occurred, showing the importance of monitoring the output parameters (tool wear, machining forces and surface roughness) in the process quality. The surface roughness also presented large variations, increasing 97% for Ra and 181% for Rt.