Inserção de corte e vinco para estampagem de precisão

Este estudo de caso detalha um projeto de usinagem EDM de fio lento de ultraprecisão para uma pastilha de corte e vinco de estampagem de alta precisão. A pastilha é fabricada em metal duro KD20 (carboneto de tungstênio), apresentando dureza de material de HRA 90–92; representa um exemplo típico de componente de molde de ultraprecisão de alta dureza e alta fragilidade. A geometria do produto incorpora microperfis intrincados, arestas de corte retas com conicidade zero e estruturas cônicas complexas de precisão. Essas inserções são amplamente utilizadas nas áreas de moldes de conectores, moldes de IC e semicondutores, hardware de precisão para novas aplicações de energia e matrizes de estampagem eletrônica de alta qualidade.

Parâmetros de Usinagem

Requisitos principais do processo de usinagem

O perfil externo é processado usando uma estratégia combinada de corte e retificação para garantir que as dimensões do ponto de referência sejam estabelecidas com precisão em uma única operação, melhorando assim a precisão geral da montagem e a consistência do ponto de referência.

A cavidade interna apresenta uma tolerância de usinagem unilateral de +0,005 mm. Através de múltiplos passes de acabamento, as dimensões são gradualmente aproximadas para minimizar efeitos térmicos e desvios dimensionais.

A aresta de corte reta interna, com 2 mm de altura, é rigorosamente controlada para manter uma conicidade de 0° (zero), garantindo qualidade superior da superfície de corte de estampagem e consistência da aresta de corte.

A seção inferior da aresta de corte apresenta um cone de circunferência total de 0,5° (ângulo de alívio) para melhorar a estabilidade da ejeção de sucata durante operações de estampagem contínua.

Cada peça passa por inspeção dimensional completa usando um sistema de medição de imagem totalmente automático Keyence IM-1220, estabelecendo um sistema de controle de circuito fechado entre usinagem e inspeção.

AP250L + fio 0,05 mm + 1 controle de processo de corte bruto / 8 corte final

A usinagem é realizada com fio de cobre ultrafino de 0,05 mm, exigindo extremamente alta estabilidade do equipamento, controle de descarga elétrica e controle de tensão do fio.

Durante o processo de usinagem é empregada uma estratégia de redução progressiva da energia de descarga a cada passe de acabamento. Isso envolve uma passagem de desbaste seguida por oito passagens de acabamento de energia ultrabaixa para aliviar gradualmente a tensão residual interna no material de carboneto de tungstênio KD20.  Múltiplas passagens de acabamento reduzem efetivamente a espessura da camada afetada pela descarga elétrica, melhoram a integridade estrutural da aresta de corte e prolongam a resistência ao desgaste e a vida útil da lâmina.

O controle de compensação de caminho de baixa energia é aplicado a regiões em microescala para minimizar o risco de corte excessivo em cantos minúsculos e danos térmicos em características estruturais finas.

Durante operações de usinagem prolongadas, a prioridade é manter a estabilidade da tensão do fio e a uniformidade da descarga elétrica para mitigar os riscos de quebra do fio, lascamento de cantos e desvio dimensional.

Após oito passadas de acabamento, a aresta de corte atinge um acabamento espelhado sem rebarbas, sem colapso e altamente polido.

Desafios na Usinagem de Microestruturas

A pastilha de corte e vinco para estampagem de precisão representa um exemplo por excelência de uma estrutura de ultraprecisão, microescala e geometria complexa. A peça apresenta cantos internos ultrapequenos, arestas de corte microfinas, ranhuras ultraestreitas e geometrias de corte cônicas complexas, com as melhores características estruturais medindo aproximadamente 0,1329 mm. Fabricada em carboneto de tungstênio KD20 – um material caracterizado por alta dureza e fragilidade inerente – a peça impõe requisitos extremamente rigorosos no controle de energia de descarga, estabilidade térmica, compensação de caminho e controle de corte cônico sincronizado. Isto é particularmente crítico ao utilizar fio de cobre ultrafino de 0,05 mm, onde mesmo a menor flutuação na tensão do fio pode comprometer a integridade da aresta de corte e a estabilidade dimensional da peça.

Ambiente de usinagem com temperatura constante controlada

Durante o processo EDM de ultraprecisão e corte com fio de alimentação lenta, o ambiente da oficina é mantido a uma temperatura constante. Ao controlar rigorosamente as flutuações da temperatura ambiente, os erros de expansão térmica e os desvios dimensionais – que normalmente ocorrem durante operações de usinagem prolongadas – são efetivamente minimizados. Isto garante estabilidade dimensional consistente ao longo dos múltiplos passes de acabamento, atendendo assim aos requisitos de usinagem de ultraprecisão com uma tolerância de ±0,001 mm.

Controle de Qualidade e Inspeção usando o IM-1220

Um sistema de medição de imagem totalmente automatizado Keyence IM-1220 é empregado para realizar inspeções de digitalização automatizadas em nível de mícron, eliminando efetivamente possíveis erros associados à medição manual.

Os principais parâmetros de inspeção incluem: as dimensões dos contornos internos e externos, tolerâncias de usinagem em um único lado, a perpendicularidade da seção da aresta de corte de 2 mm, o ângulo de conicidade de 0,5° e o acabamento superficial da aresta de corte.

O sistema de inspeção é capaz de resolver tolerâncias de até ±0,001 mm de forma confiável e gerar automaticamente relatórios de inspeção de qualidade digitalizados.

Ao utilizar o feedback derivado dos dados de inspeção, os parâmetros de usinagem e os valores de compensação podem ser otimizados ainda mais, estabelecendo assim um sistema de controle de circuito fechado que integra perfeitamente os processos de usinagem e inspeção.

Controle de qualidade de ponta

Através de vários estágios de acabamento de precisão com energia ultrabaixa, a aresta de corte final permanece afiada, sem rebarbas, sem colapso da aresta e sem marcas de queimadura. Simultaneamente, este processo minimiza efetivamente o risco de acúmulo de textura de descarga e rachaduras microscópicas nas bordas, melhorando assim a qualidade da seção transversal estampada e prolongando a vida útil contínua do inserto de corte e vinco para estampagem de precisão.

Campos Aplicáveis

• Matrizes de estampagem de precisão

• Moldes de Conector

• Moldes de semicondutores IC

• Componentes Médicos de Precisão

• Matrizes de estampagem eletrônica de precisão

• Hardware de precisão para novas aplicações de energia