Escolhendo pastilhas de PCD e CBN

As pastilhas de nitreto cúbico de boro são melhor utilizadas em operações leves de semiacabamento e acabamento.

A fabricação dos cortadores mais duros do planeta envolve processos e química intensos. Ferramentas de diamante policristalino (PCD) e nitreto cúbico de boro (CBN) são um e dois, respectivamente, na lista dos materiais de pastilha mais duros, mas suas composições são bem diferentes.

Sem entrar nos verdadeiros detalhes da química, calor extremo, sinterização e pressão são usados ​​para formar os diferentes graus dessas pastilhas com base em sua proporção de material para ligação.

A BIG Daishowa, especializada em suportes, mas também oferece pastilhas com pontas de CBN e PCD com formatos de quebra-cavacos personalizados para suas ferramentas de mandrilamento, frequentemente recebe perguntas sobre esse estilo de ferramenta. Matt Tegelman, especialista sênior em produtos, respondeu a algumas das perguntas mais comuns. Aqui, compartilhamos suas respostas.

P: Como especialista em fixação de ferramentas, como você descreve a importância da interface ferramenta/porta-ferramentas? R: Somente as condições mais estáveis ​​são adequadas para PCD e CBN. Com alta dureza vêm características altamente frágeis. Se a rigidez da ferramenta ou fixação não for ideal, ou se uma peça de trabalho apresentar harmônicos severos causados ​​por vazios excessivos, vibrações poderão se manifestar no corte. Isto leva a uma vida útil reduzida da aresta de corte diamantada. Nestes casos, é melhor usar pastilhas de metal duro.

P: Qual é a maior diferença entre pastilhas de PCD e CBN?R: Uma pastilha de PCD deve ser a primeira escolha em aplicações de alumínio e magnésio, bem como para peças de fibra de carbono, porque sua extrema dureza proporciona vida útil muito longa à ferramenta nesses materiais não ferrosos.

Por ser um diamante sintético (carbono quase puro), não pode ser usado para usinar materiais ferrosos, como aços e ferros fundidos, porque em temperaturas acima de 700 graus F, os átomos de carbono reagem com o material da peça para formar carboneto de ferro e causar o estruturas diamantadas entrariam em colapso.

O PCD é especialmente necessário quando o alumínio tem mais de 5% de silício para resistir à abrasividade que leva ao desgaste.

O CBN usa boro como elemento primário. Embora o boro tenha uma estrutura cristalina semelhante à do carbono, falta-lhe afinidade com o ferro.

É o segundo material mais duro conhecido e pode tolerar temperaturas de corte acima de 1.800 graus F. O CBN é adequado para usinagem de aço ou ferro e é uma das primeiras opções para trabalhar com aços endurecidos, geralmente com mais de pelo menos 50 HRC, e deve ser usado apenas para acabamento. Qualquer corte interrompido requer a ferramenta com a maior estabilidade possível, caso contrário não funcionará bem.

O CBN vem em diferentes graus, nos quais são adicionados ligantes, como cerâmicas e metais, para alterar as características. Os tamanhos dos grãos da estrutura cristalina também podem ser ajustados para determinadas características. Alto teor de CBN com tamanhos de grãos ultrafinos é a combinação mais dura, adequada para usinagem contínua de ferro fundido endurecido e metais em pó.

As ferramentas de nitreto cúbico de boro vêm em diferentes graus, nos quais ligantes, como cerâmicas e metais, são adicionados para alterar as características.

As pastilhas de CBN também podem ser revestidas. Por exemplo, um material CBN de grão médio com revestimento TiCN é recomendado para usinagem de aços endurecidos.

P: Qual é a melhor profundidade de corte mínima/máxima para pastilhas de PCD e CBN? R: As pastilhas de PCD e CBN são melhor reservadas para operações leves de semiacabamento e acabamento. Eu geralmente recomendo um máximo de 0,040 pol. de diâmetro e mínimos de 0,004 pol., dependendo do raio da ponta da pastilha.

P: Qual é a relação entre o acabamento superficial e o raio da ponta de uma ferramenta? R: Um raio de ponta maior produz um melhor acabamento superficial para uma determinada taxa de avanço. Portanto, quanto maior o raio, mais rápido você poderá alimentar a ferramenta e ainda obter um bom acabamento. A compensação vem da pressão da ferramenta. Um raio maior causa mais deflexão na ferramenta e, em determinado ponto, pode causar trepidação. O truque é encontrar o maior raio que produza resultados sem vibrações.