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Silent Tools é a solução anti-vibrações da Sandvik Coromant

A história por detrás de uma inovação: quando o silêncio diz tudo

Anders Digernes, diretor de I&D e especialista em ferramentas de corte de metal e soluções de fabricação da Sandvik Coromant

07/06/2024
O que é que uma máquina-ferramenta e o edifício mais alto de Taiwan têm em comum? Localizado em Taipei, este edifício de 1667 pés de altura poderia estar sujeito a vibrações se não fosse pelo seu inteligente sistema de amortecimento de massa. Em aplicações de torneamento, fresagem, furação e mandrilagem, os fabricantes poderiam enfrentar o mesmo dilema. Isto é, se as ferramentas Silent Tools da Sandvik Coromant não existissem, como explicado no artigo seguinte através da história da inovação do amortecimento de vibrações.

Como uma das estruturas mais altas do mundo, localizada a apenas 660 pés de uma importante falha tectónica, os terremotos e as forças do vento são uma séria ameaça para o edifício Taipei 101. Felizmente, com uma largura de 18 pés, ele também abriga o maior amortecedor de massa do mundo. Este amortecedor de massa pode reduzir até 40 por cento dos movimentos da torre e já salvou o edifício de um desastre em várias ocasiões.

Embora a redução de vibrações em máquinas-ferramentas não funcione exatamente da mesma forma, as duas aplicações partilham um objetivo comum: oferecer mais estabilidade e combater o risco de erro. A gama Silent Tools tem sido uma parte única da oferta de produtos da Sandvik Coromant há várias décadas, mas o que faz com que esta solução se destaque das demais?

Uma breve lição de história

As Silent Tools começaram como a ambição de um estudante universitário. Em 1964, enquanto escrevia a sua tese sobre vibrações em ferramentas, Hans Kristian Holmen concebeu um conceito para uma barra de perfuração anti-vibração. O seu trabalho quase permaneceu um mero projeto universitário, até que um visitante viu o seu potencial depois de ver o protótipo montado num torno na oficina da universidade e soube que Holmen tinha acertado em cheio.

Foram então iniciados planos para fabricar o protótipo com o apoio de uma fábrica de espigões e pregos em Trondheim, na Noruega, onde as ferramentas anti-vibração começaram a ser produzidas. Mais tarde, na década de 1970, esse fabricante fez uma parceria com a Sandvik Coromant para expandir as vendas e a distribuição no mercado global. O conceito de Silent Tools tem permanecido com a Sandvik Coromant desde então, numa área de produtos que continua a crescer atualmente.

As Silent Tools começaram como uma ambição de um estudante universitário quando, em 1964, enquanto escrevia a sua tese sobre vibrações em ferramentas...
As Silent Tools começaram como uma ambição de um estudante universitário quando, em 1964, enquanto escrevia a sua tese sobre vibrações em ferramentas, Hans Kristian Holmen concebeu um conceito para uma barra de perfuração anti-vibração.

Boas vibrações

Para compreender porque é que os porta-ferramentas antivibração desempenham um papel tão importante nas operações de maquinagem, vale a pena olhar primeiro para a vibração. Embora a vibração possa, por vezes, ser útil - não poderíamos apreciar o som de um altifalante se este não vibrasse - na maquinagem já não é desejável.

A vibração pode levar à imprecisão das dimensões da peça maquinada. Ao vibrar e sacudir contra a peça de trabalho, a ferramenta de corte pode desviar-se da trajetória pretendida, resultando em imprecisões dimensionais e num acabamento superficial deficiente. Pode também causar irregularidades na superfície da peça maquinada, o que é particularmente problemático em aplicações em que um acabamento de superfície uniforme é crítico, como a maquinagem de precisão ou em indústrias como a aeroespacial e a médica.

Além disso, quando a ferramenta de corte vibra excessivamente, sofre níveis mais elevados de tensão e fadiga que podem reduzir a vida útil da ferramenta e comprometer a qualidade da maquinagem. A vibração pode forçar uma redução da velocidade de corte e da profundidade de corte para manter um nível de qualidade aceitável, resultando num aumento do tempo de maquinagem e numa redução global da produção.

Em suma, as operações propensas a vibrações representam uma ameaça constante à maquinagem produtiva e segura, especialmente quando se maquina com grandes saliências ou em cavidades profundas. A redução de parâmetros como a profundidade de corte, a velocidade e a taxa de avanço pode ser uma estratégia a considerar, mas irá afetar negativamente a produtividade.

Um herói silencioso

Um amortecedor funciona absorvendo, dissipando ou redirecionando a energia criada pela vibração, minimizando assim os seus efeitos na operação de maquinagem.

As Silent Tools utilizam uma técnica especializada chamada amortecimento de massa, como a Taipei 101, em que um contrapeso no interior da ferramenta absorve a energia cinética da vibração e utiliza uma frequência de compensação para a remover mecanicamente, em vez de permitir que seja convertida em ruído e calor. Com uma configuração mínima de ferramenta tão pequena como dez milímetros (mm) de diâmetro e um máximo recorde de 600 mm, as Silent Tools suportam uma vasta gama de operações de maquinagem para torneamento, perfuração e fresagem.

Por exemplo, a maquinagem de furos profundos é uma operação muito propensa a vibrações, especialmente quando se maquina com grandes saliências. As barras de perfuração com amortecimento de vibrações com saliências entre seis e 14 vezes o diâmetro permitem aumentar a velocidade de maquinagem em comparação com as barras de perfuração sem amortecimento. Asseguram um acabamento superficial de alta qualidade e também cumprem os requisitos de tolerância com parâmetros de corte mais elevados, uma estratégia de maquinagem que gera aparas mais curtas e melhora a evacuação de aparas ao mesmo tempo. Isto é fundamental quando se maquina com grandes saliências.

Uma vez que as Silent Tools permitem a utilização de parâmetros de maquinagem mais agressivos, mantendo a qualidade e a produtividade, os utilizadores podem reduzir os seus tempos de ciclo de maquinagem e, assim, melhorar a eficiência global das suas operações de maquinagem. Descobrimos que, ao usar as Silent Tools em conjunto com os adaptadores e ferramentas da Sandvik Coromant para suas aplicações, os clientes obtêm melhorias de produtividade de pelo menos 50% ao usar adaptadores mais curtos e de até 300% com adaptadores mais longos.

As Silent Tools utilizam uma técnica especializada denominada amortecimento de massa...
As Silent Tools utilizam uma técnica especializada denominada amortecimento de massa, em que um contrapeso no interior da ferramenta absorve a energia cinética da vibração e utiliza uma frequência de compensação para a remover mecanicamente.

Manutenção da aresta de corte

Durante anos, a Sandvik Coromant deteve a patente das Silent Tools, o que tornou esta solução verdadeiramente única. Atualmente, há um mercado mais amplo que compreende o conceito de amortecimento de massa, mas ainda há muitas razões pelas quais as Silent Tools são únicas.

Em primeiro lugar, as Silent Tools têm continuado a evoluir. Isto inclui as melhorias introduzidas em 2024, concebidas para oferecer um desempenho mais consistente e um acabamento de superfície ainda melhor. O corpo do amortecedor, que anteriormente tinha de ser ajustado manualmente, é agora montado automaticamente e todos os amortecedores são calibrados por máquina. Esta automatização resulta numa frequência muito precisa e previsível, perfeitamente adaptada à saliência e à aplicação pretendida para cada adaptador. Isto significa que os adaptadores de torneamento Silent Tools são mais eficazes do que nunca no combate às forças de vibração em balanços longos.

Para garantir uma maior precisão de ajuste e uma manutenção ótima da ferramenta, os adaptadores de torneamento melhorados são acompanhados pela introdução do verificador digital do estado da ferramenta.

O Verificador do Estado da Ferramenta foi concebido para ajudar os operadores a verificar o estado da ferramenta e para apoiar a definição da ferramenta antes da maquinagem. É compatível com todas as variantes de adaptadores de torneamento da Sandvik Coromant. Os utilizadores simplesmente encaixam-no na interface do acoplamento dentado do adaptador através do íman incorporado e descarregam o software. A função de ajuste da altura do centro do Tool Status Checker garante um ajuste preciso em todos os momentos, enquanto a função de controlo da temperatura garante que o adaptador funciona sempre dentro do intervalo de temperatura especificado.

Isto leva-nos a outra das vantagens da utilização das Silent Tools. Embora sejam uma inovação por si só, não têm de ser utilizadas isoladamente: os clientes podem aprender mais sobre as suas operações de maquinagem com as Silent Tools Plus. Utilizando um adaptador de torneamento ligado e sensores para monitorizar a carga, a vibração, a deflexão, o acabamento da superfície, a temperatura e a deteção de cortes em aplicações de torneamento, o produto entrou no mercado para ultrapassar o desafio da falta de visibilidade do operador no torneamento interno. Uma vez que o operador não tem imagens para avaliar o processo, anteriormente era extremamente difícil identificar potenciais problemas até que a operação de torneamento estivesse concluída.

Ao alimentar os dados diretamente para o painel de controlo, o Silent Tools Plus proporciona aos operadores uma visão da área de corte, permitindo que problemas como a deflexão excessiva, a vibração ou questões de configuração sejam identificados antes de se tornarem irremediáveis e de os fabricantes serem forçados a descartar componentes dispendiosos. Também disponível numa versão integrada na máquina, com o CoroPlus Connected, os dados gerados na zona de corte podem ser automaticamente transformados em ações de corte, eliminando a necessidade de o operador monitorizar o painel de controlo da máquina durante todo o processo.

O Taipei 101 e a maquinagem de cantilever longo partilham um desafio comum e superam-no através do amortecimento de massa. A história das Silent Tools pode ter começado há muitas décadas, mas o desenvolvimento contínuo significa que esta solução oferece aos fabricantes mais do que um simples eliminador de vibrações. Com as Silent Tools, os clientes têm uma melhor visibilidade do processo de maquinagem e obtêm melhores resultados.

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