Observatorio Economía Latinoamericana. ISSN: 1696-8352
Brasil

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APLICAÇÃO DE BROCAS HELICOIDAIS DE METAL DURO NA MELHORIA DO PROCESSO DE FURAÇÃO COM CORTE INTERROMPIDO

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1 Introdução
Os processos de furação são um dos processos de usinagem mais utilizados na indústria manufatureira. A grande maioria das peças de qualquer tipo de indústria tem pelo menos um furo, e somente uma parte muito pequena dessas peças já vem com o furo pronto de processo de obtenção da peça bruta (fundição, forjamento, etc.).
Em geral, as peças têm de ser furadas em cheio ou terem seus furos aumentados pelo processo de furação. Desta forma seu estado é fundamental. Apesar de sua importância, tal processo recebeu poucos avanços até alguns anos atrás. As ferramentas de outros processos, como torneamento e fresamento, progrediram rapidamente com a introdução de novos materiais, como metal duro, cerâmico, nitreto de boro cubico e diamante. Na furação, no entanto, a ferramenta ainda mais utilizada é a broca helicoidal de aço-rápido.
Tal atraso tem diversas razões, mas a principal é o diâmetro dos furos. Uma broca de 10 mm de diâmetro (que é bem comum), para ser utilizada com velocidades compatíveis (Vc) ao metal duro (Vc em torno de 200 m/min), precisaria de uma rotação da ordem de 6400 RPM, muito alta para boa parte das máquinas utilizadas em furação.
As necessidades das empresas de tornar sua produção mais rápida e efetiva vêm se tornando cada vez maior, sendo necessário o uso de novas tecnologias para atender a demanda do mercado e diminuir custos de produção.
Hoje em dia o mercado está cada vez mais competitivo, tanto para os fornecedores destes produtos que precisam estar em constante evolução, quanto para as empresas que necessitam reduzir custos de produção utilizando novas tecnologias; tudo isso devido a grande oferta no mercado. Através de novas tecnologias como brocas de metal duro entre outras ferramentas isto se torna possível para ambos os lados.
O mercado exige uma resposta muito rápida, devido o sistema utilizado pela maioria das grandes empresas conhecido como Just-In-Time, deixando de gerar estoque e produzir somente o encomendado. Portando as empresas estão investindo cada vez mais em novas tecnologias de ferramentas de corte buscando estabilidade nos processos de perfuração para melhor atender o mercado cada vez mais exigente.
Através destas novas tecnologias também foi melhorado consideravelmente a qualidade dos furos produzidos, como as brocas trabalham em alta rotação isto faz com que ela se estabilize deixando o furo com qualidade muito melhor que a de HSS (High Speed Steel).
O objetivo deste trabalho é demonstrar a possibilidade de estabilizar um determinado processo e também a ferramenta, variando classe, cobertura e dados de corte em brocas de alto desempenho (metal duro). Além disso, também será demonstrada a viabilidade das brocas de metal duro dentro dos processos produtivos mostrando redução de custo, melhorias de qualidade e produtividade.

2 revisão da literatura
Durante o processo de usinagem, a retirada de material através da penetração de ferramenta de corte na peça gera calor na interface peça/cavaco/ferramenta devido ao atrito, à deformação plástica e ao cisalhamento de material ocorrido. As temperaturas geradas dependem diretamente das condições de corte empregadas (como velocidade de corte, avanço e profundidade de usinagem) e da utilização de fluido de corte. De acordo com Ruffino (1977, apud Machado, 2011), através de suas pesquisas observou que com a aplicação de agua na região de corte era possível aumentar a velocidade de corte em 33% sem prejuízo para a vida da ferramenta. Porém, de uma maneira geral, a temperatura é afetada principalmente pela velocidade de corte: estima-se que 80% do calor tenha origem pela deformação mecânica do cavaco 18% pelo atrito do cavaco na saída da superfície da ferramenta e somente 2% é gerado pelo atrito da ferramenta com a peça (Yuhara, 2001).
A temperatura gerada pode ser excessivamente alta, comprometendo assim, o tempo de vida da ferramenta e podendo trazer alterações dimensionais à peça. Por exemplo, a temperatura na zona de cisalhamento do material pode chegar a variar de 900ºC a 1300ºC na usinagem do aço utilizando ferramenta de metal duro, de acordo com Yuhara (2001).
Ademais, sabe-se que a maior parte da energia utilizada para o cisalhamento do material é convertida em calor, sendo que, 75% são removidos pelo cavaco e os 25% restantes são distribuídos entre peça, à ferramenta e o meio (Yuhara, 2001); sendo que um maior foco deve ser dado à elevação da temperatura da ferramenta. Este geralmente possui dimensões menores que a peça sendo usinada, e absorve aproximadamente quatro vezes mais energia térmica durante o processo.
Alguns dos mecanismos mais importantes ativados pelo aquecimento excessivo da ferramenta são: a deformação plástica superficial causada pelo cisalhamento a altas temperaturas, a deformação plástica da aresta de corte sob tensões de compressão, a difusão e a formação de trincas térmicas.
A energia desprendida com o cavaco não traz problemas ao processo, porque a quantidade de calor que flui para a peça não é significativa. A introdução de fluidos de corte, por sua habilidade de reduzir significativamente o atrito de corte, refrigeração e arraste de cavaco auxilia na implementação de maiores velocidades de corte e maior produtividade, e ainda impacta positivamente na durabilidade da ferramenta.
A refrigeração da ferramenta é considerada a principal função dos fluidos de corte quando utilizadas altas velocidades de corte, caso em que ocorre a máxima solicitação mecânica da ferramenta e a temperatura do gume se aproxima do ponto de amolecimento (Stemmer, 2005). Dessa forma, quando refrigeradas, o tempo de vida das ferramentas é aumentado, pois se previne que estas atinjam sua temperatura crítica - que afetaria características físicas e químicas. Também há aumento de precisão dimensional.
Para eliminar eficientemente o calor, é desejável que o fluido apresente baixa viscosidade (para melhor penetrar a interface), boa molhabilidade (capacidade para molhar a superfície sólida em contato) e altos valores de condutividade térmica e calor específico (para armazenar e conduzir o calor a taxas altas).
Além das funções já apresentadas, o fluido de corte deve ter ainda algumas qualidades acessórias. As qualidades exigidas variam com a aplicação, a qual atenda a todas as exigências de qualquer processo de usinagem em qualquer condição. O acréscimo de certos aditivos, por exemplo, melhora algumas qualidades do fluido, porém, piora outras. Dessa forma, constante estudo sobre cada caso torna-se imprescindível para a seleção do fluido mais adequado para o processo e as condições em que se esta trabalhando.
A redução do atrito na interface peça/cavaco/ferramenta acaba, também, por reduzir a produção de calor na mesma. Porém, uma vez que apenas cerca de ¼ do calor da usinagem é produzido pelo atrito, à lubrificação é considerada função secundária dos fluidos de corte. Entretanto, indiretamente, a lubrificação reduz o trabalho de dobramento do cavaco (Stemmer, 2005).
Para evitar corrosão, um fluido deve prevenir que o metal entre em contato com umidade e oxigênio, através da formação de uma película protetora; pois metais ferrosos recém-usinados tendem a oxidar rapidamente, uma vez que qualquer camada de proteção que possuam previamente é removida ou alterada durante o corte. Caso o fluido de corte utilizado seja água ou a base desta, misturam-se aditivos anticorrosivos ou óleos emulsificantes.
A geometria de brocas é de plena importância no desempenho da usinagem. A broca pode ter o melhor material já produzido, mas se a geometria não estiver correta a broca não exercerá a função corretamente. Devido sua importância foi necessário normalizar para que todos os profissionais e especialistas utilizassem a mesma base. A norma responsável pela geometria das brocas é a norma brasileira NBR 6163 – Conceitos da Técnica de Usinagem: Geometria da Cunha Cortante: Terminologia (ABNT, 1980).
Para o conhecimento necessário e melhor compreensão do trabalho realizado foi analisado o material utilizado, o processo de furação, desgaste das brocas entre outros. Foi relatado o tipo de material da ferramenta, mas sem aprofundamento devido aos vários tipos de composição de metal duro e HSS (High Speed Steel). E neste primeiro estudo utilizou-se somente brocas de metal duro. Pode se dizer que hoje existem vários autores que investigam a furação com brocas de metal duro, como Miranda et. Al. (2001), Santos et. Al. (2001), Miranda (2003), Sharif et. Al. (2007).
Segundo Ferraresi (2003), a furação é um processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo, geralmente cilíndrico, numa peça, com auxílio de uma ferramenta geralmente multicortante com movimento de corte circular. Para tanto a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina. O processo de furação e seus principais movimentos de corte podem ser observados na figura 01.
O processo de furação pode ser subdividido em seis principais tipos de operação, como mostra na figura 02.

a)         Furação em cheio: Processo destinado à obtenção de um furo cilíndrico em uma peça, onde todo o material contido no volume do furo é retirado na forma de cavaco;
b)         Escareamento ou furação com pré-furo: Processo que tem por objetivo a obtenção de um furo cilíndrico em uma peça previamente furada, ou eliminação de rebarbas;
c)         Furação de centros: Processo que visa à obtenção de furos de centros que tem por objetivo facilitar a fixação da peça para operações posteriores;
d)         Trepanação: Processo de furação onde apenas o material contido no volume do furo, localizado próximo à circunferência que delimita o furo, é removido. Um núcleo permanece maciço após a operação;
e)         Furação descentrada: Processo que os eixos de rotação da ferramenta e da máquina não coincidem, podendo gerar furos e geometrias diversas;
A broca helicoidal é a ferramenta mais empregada no processo de furação, desenvolvida na década de 1820 pela “Moses Twist Drill and Machine Company”. Sendo a principal e primeira forma geométrica de broca é a broca helicoidal com tipo original de afiação cônica, conforme figura 03, onde hoje ainda é utilizada nas operações mais simples às mais complexas.

Assim como as outras ferramentas têm seu desempenho afetado por sua geometria. A figura 06 demonstra todos os ângulos que formam a broca helicoidal:
Ângulo de incidência (α): É gerado pelo rebaixamento do flanco principal. Normalmente encontra-se entre 12 e 15 graus. Quanto maior o ângulo de incidência menor a chance de esmagamento de material pelo flanco da broca, sendo assim, reduzindo o esforço causado pelo avanço. Por outro lado, reduz a resistência do gume (TEIXEIRA, 1995).
Ângulo de saída (γ): O ângulo de saída auxilia no desprendimento do cavaco e no controle do acabamento e da profundidade do furo. Deve ser determinado de acordo com o material a ser furado, existem três classificações:
Tipo N: Utilizado para materiais como o aço (Aço alto carbono, Aço macio, ferro fundido, aço-liga).
Tipo H: Utilizado para materiais com dureza e tenacidade maior (Materiais prensados, ebonite, náilon, PVC, mármore, granito, ferro fundido duro, latão, bronze, Celeron, aço de alta liga).
Tipo W: Utilizado para materiais macios e que produzem cavaco longo (Alumínio, zinco, cobre, madeira, plástico).
Ângulo do gume transversal (j): É o menor ângulo formado entre os gumes principais e o gume transversal. Este ângulo é determinado pelo ângulo de incidência (STEMMER, 2005).
Ângulo de ponta (s): É formado pelo ângulo dos dois gumes principais. Este ângulo determina a espessura do cavaco quando utilizado mesmo avanço, quando o ângulo é menor o cavaco se torna mais fino, porém mais largo e vice e versa. Para o caso de alguns materiais de baixa usinabilidade, o cavaco mais grosso é mais vantajoso, pelo fato de fazer contato na face, num ponto mais afastado do gume. Um grande ângulo de ponta permite, usualmente, o aumento do avanço. Isto possibilita um aumento na velocidade de furação.
Com o aumento do ângulo de ponta a estabilidade da ferramenta diminui tornando mais difícil a centragem (STEMMER, 2005). A Figura 07 mostra tipos especiais de afiações conforme NRB 6176:

Forma (A): Redução da aresta transversal Para aços até 900 N/mm2.
Forma (B): Redução da aresta transversal Para aços até 900 N/mm2 e ângulo de saída corrigido.
Forma (C): Afiação em cruz sobre o gume transversal eliminando completamente o gume transversal - interessante particularmente para furações profundas.
Forma (D): Afiação com cone duplo muito utilizado para furação de Ferro fundido.
Forma (E): Afiação para centrar ligas de alumínio, cobre, zinco e aços em chapa fina.
Os canais helicoidais são de extrema importância para o funcionamento das brocas, além de ser a saída para os cavacos é a entrada para os líquidos lubrificantes.
O processo de usinagem baseia-se na remoção de metal, utilizando como ferramenta um material mais duro e mecanicamente mais resistente que a peça. Partindo-se do principio da dureza relativa, o surgimento de novos materiais e ligas estruturais com excelentes propriedades de resistência mecânica e elevada dureza contribuíram para o aparecimento de novos materiais para a confecção de ferramentas mais resistentes para as operações de usinagem. Porem, a usinagem de materiais frágeis ou em operações de fresamento (cortes interrompidos, por exemplo) requer materiais que componham ferramentas com suficiente tenacidade para suportar os choques e impactos inerentes ao processo de usinagem. Como, em geral, dureza e tenacidade são duas propriedades distintas (normalmente alta dureza se associa a baixa tenacidade e vice-versa), o balanço dessas propriedades nos materiais de ferramenta de corte se tornou um desafio para os fabricantes. A conciliação dessas propriedades foi conseguida com a produção de ferramentas com diferentes composições químicas, refinamento de grãos, controle dos processos de fabricação e do tratamento térmico, o que lhes confere graus compatíveis de pureza e qualidade.
As principais propriedades desejáveis em um material para ferramenta de corte podem ser assim listadas: alta dureza, tenacidade suficiente para evitar falha por fratura, alta resistência ao desgaste abrasivo, Alta resistência à compressão, alta resistência ao cisalhamento, boas propriedades mecânicas e térmicas em temperaturas elevadas, alta resistência ao choque térmico, alta resistência ao impacto, ser inerte quimicamente.
Essas propriedades não se reúnem necessariamente em um só material, mas dependendo da aplicação, priorizam-se algumas delas, que possam ser reunidas. Desde as primeiras aplicações de processos de usinagem surgiram diversos materiais aplicados a ferramentas de corte. A seguir, apresentam-se os mais importantes com algumas de suas características, propriedades, limitações e aplicações.
As atuais brocas de metal duro são muito eficientes e estão muito à frente das obsoletas brocas helicoidais de aço rápido, que ainda são largamente usadas em muitas indústrias. Como consequência, o custo por furo usinado caiu drasticamente. Para brocas inteiriças de metal duro, a vida útil da ferramenta é cerca de 20 vezes maior do que para as HSS e a capacidade de velocidade de corte é muitas vezes maior à mesma faixa de avanço. O conceito básico da broca helicoidal ainda permanece, mas de forma muito refinada. As geometrias de ponta de brocas usadas atualmente melhoram muito a ação de corte das arestas transversais e os materiais da ferramenta têm maior desempenho e maior vida útil.
As tolerâncias de furos para essas brocas podem estar na faixa IT8 e os acabamentos dentro da faixa Ra de um mícron, dependendo do comprimento da broca, fixador e condições da ferramenta. A tolerância da haste da broca é h6. As opções de classe de metal duro são encontradas para todos os materiais, incluindo a classe de composto twingrade para furação de aço inoxidável. Duas diferentes classes de metal duro são sinterizadas juntas para fornecer capacidade de alta velocidade para a periferia e de baixa velocidade para o centro da ferramenta.
Graças à alta resistência à flexão do metal duro, é possível aplicar comprimentos de ferramenta até oito vezes o diâmetro em condições estáveis e de 12 a 14 vezes como especiais.
A broca de metal duro com pastilhas intercambiáveis oferece alta produtividade de usinagem, versatilidade e vida longa e confiável. As brocas atuais não são somente brocas para desbaste rápido. Elas são capazes de fazer furos ainda mais rapidamente do que as primeiras gerações dessas brocas, e também são capazes de dar acabamento a furos em um melhor nível e se manter dentro de tolerâncias mais estreitas do que anteriormente, não somente em operações de furação em cheio, mas também na tecnologia de furação em geral.
As tolerâncias de furo possíveis com as brocas de metal duro já foram reduzidas quase para a metade, para ± 0,05 mm e, com avanço moderado, o acabamento superficial possível é de Ra de 0,5 mícron. A economia de produção foi consideravelmente melhorada com a aplicação das brocas de metal duro, com taxas de produção quase duas vezes maiores.

3 Estudo de Caso e Metodologia       
Com o aumento da demanda exigida pelo cliente e que coincidiu com a mudança de projeto no corpo forjado da biela, afetou diretamente a operação de furação, passando de um furo cego comum para saída interrompida, isso fez com que começa-se a quebrar brocas de uma maneira desordenada já que esse tipo de ferramenta não era mais adequada para esse tipo de furação. Essas variáveis transformaram a operação em gargalo, e o maior custo R$/peça da linha pelo consumo de brocas e tempo de ciclo baixo.
Para este caso estudou-se a furação utilizando brocas helicoidais de metal duro com saída do furo da peça com corte interrompido, onde ocorria à perda de produção devido aos problemas ocorridos com as brocas, principalmente fatores como quebras, lascamentos e desgaste excessivo. Um dos objetivos deste experimento foi aumentar a produtividade que era de 123pçs/h para 143pçs/h de acordo com demanda do cliente e também reduzir os custos com quebras de broca.
Foram utilizadas para este processo brocas helicoidais de metal duro com diâmetro de 10,9 x 190 mm (medida especial considerada como ferramenta de furação profunda) com haste cilíndrica e refrigeração interna conforme figura08.
Material a ser usinado: Biela de linha pesada (caminhões) aço forjado 44MNSIVS6 com resfriamento controlado, dureza de 296 à 341HB, conforme figura09.
Tabela de propriedades Mecânicas

Máquina utilizada: Centro de usinagem Chiron DZ18L duplo fuso:

A princípio em análise ao processo existia a seguinte situação:
Nesta operação são usinadas quatro bielas, conforme figura 09, por vez. Em cada estágio do dispositivo utilizado na máquina possui dois dispositivos fixados a mesa. A utilização de dispositivos possibilita um ganho de produtividade para este tipo de máquina.
Folha de sequencia da operação:
A sequencia de furação segue da esquerda para a direita na horizontal conforme figura 11.
Os passos do processo consistem em cinco estágios:

1º.        Fresamento da face ou assento dos parafusos;
2º.        Furo guia com chanfro utilizando uma broca especial escalonada de Ø13. 38 x 16 mm;
3º.        Furo de 78 mm de profundidade com uma broca especial de Ø12. 37 x 163 mm;
4º.        Furação com a broca Ø10, 9x 190 mm com saída do furo interrompido (ferramenta estudada);
5º.        Rosqueamento com macho de corte MJ12 X 1,25 4hx.

Este processo é realizado em quatro peças presas no dispositivo.

Na saída da furação da peça existem quatro cortes interrompidos para o furo da broca Ø10, 9x190mm onde não era possível modificar o dispositivo da máquina conforme figura 12.
Esta furação é na vertical o que dificulta também a remoção de cavaco do furo, porém assim que a broca rompia os furos acabava perdendo a refrigeração interna na ponta da broca, devido ao furo passante, causando o aquecimento e avarias na ferramenta. No início deste produto, com as várias quebras de brocas Ø10, 9x190mm e sem conhecer as causas específicas foi solicitado várias brocas de teste a vários fornecedores, na tentativa de conhecer a ferramenta e suas variações e aproveitar o conhecimento técnico externo à empresa. Foram realizados vários testes programados e às vezes em caráter de urgência devido à falta de ferramentas. Sendo um produto de grande importância à empresa, foi à atenção por certo período devido aos gastos excessivos com ferramentas de consumo principalmente do item broca Ø10, 9x190mm.
Foi feito uma cronoanálise para verificar os tempos da máquina e da operação e as possibilidades de verificar se havia a necessidade de altos avanços de usinagem e também a possibilidade de poupar algumas ferramentas com restrições no processo. Lembrando que um dos objetivos é atingir a produção de 143pç/hora sendo que se produzia 123pç/hora.
Em questão de tempo das quatro máquinas da produção, conforme tabela 03.
Abaixo temos um exemplo do início do estudo de testes com um fornecedor (situação anterior):

Teste nº 1: - Fornecedor “A”.

Este padrão foi utilizado para os três fornecedores inicial.
Pode se evidenciar que houve vários problemas com o fornecedor “A” em questão a rendimento lascamento e quebras, além de não ultrapassar a vida útil de 120 peças/broca, qual seu custo tornava o item inviável a produção, porém atingia o tempo linha para uma produção de 143pçs/hora.

Além das avarias dos testes decorridos com o fornecedor “A”, que foram em torno de 50 testes com este fornecedor, também ocorreram problemas com as brocas que voltavam da reafiação externa, fornecida pelo mesmo fornecedor, onde houve a necessidade de verificar broca a broca, antes que fossem colocadas em uso na produção, mesmo após algumas reclamações formal ao fornecedor, o mesmo não melhorou seus itens reafiados, sendo mais um motivo de continuar a busca de novos desenvolvimentos com outros fornecedores.
Segue algumas fotos de brocas reafiadas e separadas para retrabalho.

 Na figura 15 temos brocas reafiadas com ’1’cm de lascamento e com cobertura, com lascamento de aresta, fissuras nas arestas de proteção, brocas imantadas e com diferença de proteção de aresta. Isto é, se essas brocas fossem disponibilizadas para a produção causariam quebras e refugos de peças, além de dificultar ainda mais a investigação sobre as causas reais das quebras de brocas.

 Aplicação Das Ferramentas Six Sigma

A princípio foi elaborado um escopo do projeto ou estudo de caso para furação na operação 30, neste caso já estava definido para os testes o fornecedor “C”. Foi elaborado um escopo utilizando as ferramentas para definir as entradas e saídas, ou ferramenta denominada SIPOC.

Foi feito um acompanhamento das brocas atuais do processo (fornecedor “B”) de como estava a situação da produção, além das quebras estava ocorrendo muitos refugos de bielas. Foi avaliado através das etiquetas de rendimento que acompanhavam as brocas desde que eram disponibilizados ao processo, onde o operador era responsável pelo preenchimento, sendo organizado pelo técnico de ferramentas.

No gráfico 01 está indicando quantas brocas estavam quebrando por dia, sendo como exemplo no dia 08/08/14 ocorreram 16 quebras de brocas.

Foi realizado o mapeamento Lean a fim de conhecer e entender como o processo realmente funciona. Desenhar o mapa de fluxo do processo e enxergar a operação com maior potencial de economia financeira. Criar sinergia entre a equipe e os colaboradores que trabalham no processo, identificar os pontos que requerem melhorias e montar um plano de ação, identificar as entradas críticas do processo e elaborar uma base para desenvolvimento do PMAP.

3.3       Verificando o PMAP

Entradas controláveis: Variáveis de entrada (x) que podem ser alteradas para verificar o efeito nas variáveis de saída do processo (y). Algumas vezes chamadas de variáveis de ajuste.
Procedimentos padrão de operação: Características que devem ser controladas através de procedimentos ou instruções de trabalho que descrevem como o processo deve rodar e identifica certos fatores para monitorar e manter;
Entradas ruído: Variáveis de entrada que impactam na saída, mas não são controladas por serem difíceis ou muito caras (custo / benefício) ou simplesmente não são controláveis. Podem estar relacionadas a causas comuns ou especiais de variação. (exemplo: variáveis de ambiente como umidade, temperatura, homem, etc);
Entradas críticas: Entradas (x’s) que ferramentas (FMEA, NEM, DOE,...) e o conhecimento do processo provaram ter impacto mais importante na variação das saídas (Y’s). Qualquer tipo de entrada poderia ser crítica (controláveis SOP ou ruídos).
Em relação ao mapeamento, o principal foco é baseado na operação de furação a qual se desenvolvia o estudo de caso, com o custo de 4,87R$/pç onde utiliza a broca de diâmetro 10,9 e outras ferramentas. Vale lembrar que este custo é envolvendo as demais ferramentas da operação.

3.4       Planejamento DOE

Foi realizado testes com brocas reafiadas Ø10,9mm do Fornecedor “C”, conforme figura 20, trabalhando com Vc=90m/min. e Av. rot = 0,3mm/min com vida útil = 200pçs.

•           Fatores e níveis: Serão utilizados dois fatores, e um Center point de cinco combinações de setup o experimento terá uma resolução Full fatorial.
Vel. de corte => Vc=85 → 2480 RPM
 Vc = 95 → 2774 RPM
 Avanço => 0,25 mm/rot a 0,35 mm/rot

•           Serão observadas as saídas:
Vida da ferramenta (número de peças usinadas).
Dimensão do furo: 10,9 + 0, 075 mm (medido a cada 50 pçs).
Será verificada a dureza superficial do furo a cada 100 pçs. (sem rosca)
Tempo de ciclo.

•           Manter sob controle outros fatores importantes como:
Pressão do óleo solúvel > 50 Bar;
Concentração do óleo solúvel > 6,7 Produto Microcut B 510.F.
Fornecedor Quaker.
•           O critério da troca da broca será:
Qualidade: Dimensão e posição real do furo.
 Técnico: desgaste da aresta do inserto de até 0,3mm ou lasca.

•           Recursos:
Ferramenta → será necessário 08 brocas (vidas) da broca Ø10,9 mm.
• Operador experiente da máquina.
• Técnico CNC
• Definir quem fará as medições na sala de qualidade.
• Quantidade de peças (aproximadamente 1000pçs).
• Refugo previsto: 04pçs para verificação da dureza superficial do furo.
• Tempo de máquina disponível 50 horas.
• Data do experimento: início em 21/06/14.

Planejamento no Minitab:

Aplicação do DOE
Foi realizado DOE utilizando dois fatores, gerando 4 combinações de setup, o experimento foi um full-fatorial com replicação.

Vel. de corte  Vc=80 m/min       Vc=95 m/min
Avanço           0,25 mm/rot         0,35 mm/rot

Foram observadas as saídas:
Podemos observar os valores obtidos na vida das ferramentas conforme figura 23.

No gráfico dos principais efeitos, notamos que a melhor vida se dá com a menor VC e maior Avanço.
No gráfico das interações nota-se que a interação é maior com a VC de 80m/min.
Pode-se também verificar no gráfico de maximização que a ferramenta apresentou o melhor resultado na vida da ferramenta com uma VC=80m/min e Av/rot=0,35mm/min.

Analisando criticamente o DOE está aprovado devido ter atingido o R-Sq de 99,46.

3.5     Conclusões do DOE
Podemos verificar que  a Velocidade de corte é o fator de maior influência na vida da ferramenta.
O estudo nos mostrou que o melhor setup para uma maior vida da ferramenta é com os fatores de Vc=80m/min e Avanço 0,35mm/aresta (vida de 355 pçs), porém limitamos a vida em 300pçs para garantirmos a estabilidade da operação que é muito crítica pois  a quebra da mesma gera refugo e risco de quebra do macho que é a ferramenta seguinte.
O DOE foi rodado com peças que estão no grupo de dureza maior do que 325 HB.
O estudo DOE comprovou mais uma vez ser uma ferramenta eficaz para estudar e melhorar o processo.
Que neste estudo de caso após a definição de alguns detalhes da ferramenta, ajudou a estabelecer a vida e melhor o aproveitamento da ferramenta com o menor custo.
O DOE também foi rodado em outras operações como fresamento e torneamento, o gráfico 6 se refere ao custo total da linha de produção.

 Pode-se dizer que nos processos de furação em geral deve se ter atenção às particularidades do processo. No caso deste processo ocorrido nesta indústria ocorreu um grande investimento, a princípio sem muito planejamento. Desta forma ocorreram vários problemas iniciais de processo e com muitas perdas, em relação às ferramentas adquiridas. Ocorreu grande dificuldade de fabricação por serem itens especiais e importados onde nem todos os fornecedores tinham a pronta entrega os itens para testes.
Podem ser verificadas as várias tentativas nos testes realizados a princípio, as dificuldades encontradas, que serviram de aprendizado em cada item que era colocado em produção. Mesmo com erros, houve um grande ganho de experiência, em relação a parâmetros de corte, tipo de tratamento das brocas, cobertura e suas particularidades. Mas devido ao empenho de todos desde os fornecedores e as equipes de trabalho em juntar esforços e ideias para resolução do problema.
Contando também com o grande empenho das pessoas envolvidas diretamente na área de ferramentas, como técnicos que por experiência verificaram que havia melhorias a ser aplicada nas brocas helicoidais, como foi o fato de melhorar o chanfro de proteção de aresta 0,3mm x 45°, que foi um dos itens importantes para estabilizar a quebra da ferramenta. Assim como um dos outros fatores importantes para estabilizar o processo de quebra das brocas foi o tratamento da aresta frontal de corte da ferramenta com o tipo de roneamento por jateamento automatizado alcançando uma precisão de repitibilidade de cada ferramenta, considerando um trânsito de aproximadamente 200 brocas semanais.
Dados estes dois fatores específicos também devemos considerar que um dos fatores importantes para estabilidade das ferramentas, no caso das brocas diâmetro 10,9 x190mm consideradas longas, foi o fato de manter uma refrigeração de lubrificação com pressão de 60bar, principalmente no tipo de máquina com fusos na furação vertical.
E por fim foi aplicada uma ferramenta de grande importância para pratica de melhoria contínua de processos, que é a ferramenta Sixsigma que no caso estudado foi principalmente à ferramenta DOE que veio mostrar que o processo além de estável em relação às quebras de ferramentas, pode ser melhorado.
Hoje o processo está estável, com casos esporádicos de quebras de brocas, baixo índice de refugos, mantendo a vida útil da broca de 300pçs por afiação, em uma produção de 143pçs/hora.

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Recibido: 18/05/2016 Aceptado: 25/07/2016 Publicado: Julio de 2016

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