Arquivo de Tecnologia: História das ferramentas para canal

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A história do desafio de decifrar o futuro dos tempos, oculto na beleza funcional

 

A história das ferramentas para canal é antiga, com relatos de que já existiam em 1898, quando surgiram as ferraments em HSS.  A Mitsubishi Materials começou a produzir sua primeira ferramenta para canal com a ponta soldada em 1956.  Em 1980, desenvolveu o suporte DG com inserto intercambiável.  Posteriormente, em 2008, lançou a Série GY com um mecanismo de fixação inovador que conquistou o mercado num piscar de olhos.

Neste artigo, desvendamos a história das ferramentas para canal da Mitsubishi Materials e os desafios enfrentados para atender às necessidades desafiadoras da indústria.


Parte 1: 1956~

A ferramenta soldada que resultou da competição de habilidades entre profissionais

A ferramenta soldada consiste de uma haste de aço, em cuja ponta é soldada uma aresta de corte em metal duro.  Há cerca de 60 anos, em 1956, a Mitsubishi Materials lançou suas primeiras ferramentas para canal.  As ferramentas soldadas para canal têm suas dimensões estabelecidas na norma JIS (JIS B4105), sendo que não há distinção de formato entre os fabricantes de ferramentas que produziam metal duro no Japão.  Dentre eles, o metal duro da Mitsubishi Materials apresetava excelentes propriedades de corte devido à alta resistência ao desgaste e à fratura, tendo apoiado a indústria manufatureira durante a recuperação pós-guerra no Japão.

Neste período, os profissionais de manufatura usavam uma máquina retificadora para ajustar o formato, o ângulo de saída ou a preparação de aresta das ferramentas soldadas de acordo com o tipo de material usinado e as condições de corte.  Assim, as ferramentas passavam a ter características ideais para melhorar a precisão dimensional, a precisão da superfície acabada e a vida útil da ferramenta.  Também era uma oportunidade para estes profissionais mostrarem suas habilidades em fazer ferramentas de alto desempenho com as próprias mãos.

As ferramentas soldadas tinham aplicação em diferentes materiais dependendo das propriedades do metal duro soldado, sendo que a parte trasiera da haste era diferenciada por cores para facilitar a identificação: azul para aço, amarelo para aço inoxidável e vermelho para ferro fundido.  Alguns leitoes ainda podem se lembrar de ter visto essas hastes coloridas nas prateleiras das fábricas.

Atualmente, a aplicação das ferramentas soldadas é muito pequena, mas ainda são usadas principalmente com a finalidade de treinar os jovens profissionais.

Parte 2: 1985~

Suporte DG com inserto intercambiável

As ferramentas soldadas não são econômicas, pois quando a aresta de corte se desgasta além de um determinado ponto ou mesmo quando é danificada parcialmente, é necessário descartar a ferramenta interia.  Dependendo das condições do desgaste, é possível reafiar a aresta de corte e reutilizar a ferramenta.  Porém, a reafiação já é uma operação que exige tecnologia avançada, e seu ponto crucial era a dificuldade extrema para manter constante a qualidade (estado) da aresta de corte em todas as reafiações.  Assim, a crescente demanda por soluções conciliando economia e qualidade impulsionou o surgimento da chamada ferramenta "intercambiável", que permite substituir apenas a aresta de corte de metal duro.  

Em 1960, a Mitsubishi Materials lançou a sua primeira ferramenta intercambiável, um suporte para torneamento externo tipo CAME.  Posteriormente, em 1985, lançou o "Suporte DG" com insertos intercambiáveis para torneamento de canais.  Os suportes DG ofereciam alto desempenho, além da economia e alta qualidade.

Com a possibilidade de fabricar os insertors separadamente, a composição e o revestimento do metal duro tornaram-se muito mais flexíveis, resultando no desenvolvimento de classes de insertos de alto desempenho.  

Isto permitiu a usinagem em altas velocidades de corte, inimagináveis na era das ferramentas soldadas, o que surpreendeu o mercado.  Além disso, durante o processo de sinterização por prensa, utilizado na fabricação dos insertos, passou-se a introduzir o "quebra-cavaco" sobre a face de saída do inserto, cuja função é controlar os cavacos.  Os efeitos do "quebra-cavaco" sobre a face de saída do inserot, cuja função é controlar os cavacos.  

Os  efeitos do "quebra-cavaco" possibilitaram a usinagem lateral, que as ferramentas soldadas convencionais não permitiam.  Assim, as ferramentas que antes eram usadas apenas nas operações de canal, tornaram-se ferramentas multifuncionais.

Parte 3: 2008~

Série GY: inspirada nas pinças de freio a disco para automóveis

No campo das ferramentas multifuncionais para torneamento de canais, depois que a Mitsubishi Materials lançou o suporte DG em 1985, outros fabricantes de ferramentas de metal duro introduziram novos produtos sucessivamente.

Em consequência, o suporte DG foi gradualmente perdendo a competitividade no mercado.  Com isso, o desenvolvimento de novas ferramentas tornou-se uma prioridade para a Mitsubishi Materials.

Hidehiko Hagaya, do Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento, respon´savel principalmente pelas ferramentas de fresamento na época, foi indicado para liderar este projeto.

"Eu ainda era muito jovem naquela época e minha experiência de desenvolvimento abrangia outros tipos de ferramentas. Por isso, fiquei muito surpreso e também inseguro quando recebi a indicação para assumir um projeto tão grande.  Mas eu tentei mudar o modo de pensar e, para compensar a falta de experiência e conhecimento prévio, decidi trabalhar livremente neste projeto, sem qualquer preconceito", conta Nagaya, relembrnado o passado.

Assim, neste projeto iniciado sob o comando de Nagaya, todos os envolvidos ouviram atentamente às opiniões dos clientes no mundo todo.  O resultado desta pesquisa revelou que muitos clientes estavam insatisfeitos com o "tipo monobloco" que era a principal tendência na época por oferecer alta rigidez, sendo amplamente comercializado inclusive por muitos outros fabricantes de ferramentas de metal duro.

O motivo da insatisfação era o fato de que quando o inserto sofria fraturas, acabava causando danos ao corpo e, em consequência, era preciso trocar todo o conjunto, o que não era nada econômico.  As ferramentas do tipo modular com insertos intercambiáveis, como o suporte DG, eram econômicas, mas eram menos rígidas.

Então, o desenvolvimento foi focado em uma nova ferramenta para canal de tipo modular com rigidez equivalente ao tipo molobloco.

Naépoca de universitário, Nagaya participava de um clube de atutomobilismo.  Mesmo depois de ingressar na Mitsubishi Materials, ele manteve o seu gosto por todos os tipos de automóveis e motos, e continuou competindo no Gymkhana JAF, um campeonato de automobilismo.  "Depois que o projeto começou, eu estava obstinado a criar novas ideias.  Um dia, para espairecer, eu estava lendo uma revista sobre motos e vi um artigo sobre pinças de freio a disco com montagem radial, que foram fixadas verticalmente em vez da fixação convencional pela lateral, proporcionando um aumento significativo da rigidez", conta Nagaya.

Inspirado neste conceito, ele concentrou-se na fixação em direções diferentes do convencional.  Além da fixação lateral, comum à maioria dos suportes modulares, ele acrescentou a fixação frontal e diagonal superior, totalizando 3 direções de fixação.  Assim, nascia o "Tri-Lock System", um sistema de fixação capaz de resistir às forças de corte em qualquer direção.  

"É uma ideia simples que parece óbvia depois de ver o produto pronto, mas até então não existia nenhuma ferramenta para torneamento de canais com fixação frontal. Então, nós nos empenhamos para finalizar o produto o mais rápido possível, antes que alguém publicasse a mesma ideia".

Desta forma, o projeto do "Tri-Lock System" foi concluído com êxito e o teste dos protótipos comprovou a sua eficácia. Mas o alto custo de fabricação do localizador com formas complexas acabou se tornando um grande desafio.  "Os protótipos foram inteiramente produzidos através de usinagem, mas este processo não atendia aos requisitos de tempo e custo para a produção em massa.  Só agora podemos falar disso, mas decidimos usar a nossa exclusiva tecnologia de sinterização de prensa, que faz parte do know-how de fabricação de insertos da Mitsubishi Materials, desenvolvido ao longo de muitos anos.  Acho que fomos os primeiros a usar esta tecnologia para fabricar todo o corpo onde se monta o inserto. Além disso, eu queria criar um produto bonito que se diferenciasse dos demais, mesmo quando visto de relance.  O formato da face lateral do localizador também foi inspirado nas peças de carros de corrida, que têm sua massa reduzida para equilibrar resistência e baixo peso", conta Nagaya sobre o desenvolvimento.

Finalmente, a Série GY é uma ferramenta tipo modular, mas com rigidez tão elevada quanto um tipo monobloco.  Reduz a vibração em diversas condições de corte, proporcionando um acabamento superficial de alta qualidade e longa vida útil.  Desde o seu lançamento em 2008, a Série GY obteve uma excelente resposta do mercado, conquistando-o rapidamente com o ímpeto de superar os produtos concorrentes.

A contribuição tecnológica para a indústria foi altamente apreciada e, em 2009, a Mitsubishi Materials recebeu o Prêmio de Realização Tecnológica da Associação dos Fabricantes de Ferramentas de Metal Duro do Japão (atualmente Associação Japonesa de Ferramentas de Corte e Resistentes ao Desgaste).

A Série GY cumpriu sua missão como a nova ferramenta para canal desenvolvida pela Mitsubishi Materials depois de 20 anos.  Atualmente novos itens da Série GY estão em desenvolvimento, com lançamento previsto para 2017.

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Desenvolvimento da Série GY apoiado pela equipe de direitos de propriedade intelectual

A Mitsubishi Materials possui o maior número de patentes de ferramentas de corte entre os fabricantes de ferramentas no Japão.  E também um dos principais detentores de patentes no mundo.  No caso das ferramentas de corte, geralmente um produto novo tem 1 a 2 registros de patente.  Mas a Série GY se sobressai com a surpreendente quantidade de 19 patentes.  Nós entrevistamos Koyama e Hiyama, ambos gerentes técnicos, que acompanharam a obtenção de patentes da Série GY.

Quando a Mitsubishi Materials iniciou o desenvolvimento da Série GY em 2004, o Departamento de Desenvolvimento de Pesquisa e Desenvolvimento da divisão de Koyama pesquisou cerca de 500 patentes adquiridas por outros fabricantes.  Ao mesmo tempo, o departamento também começou a examinar os desenhos do novo produto desenvolvido pela equipe de Nagaya.  "Eu pedi a eles que tomassem muito cuidado com quaisquer modificações para evitar a possibilidade de infringir os direitos de patente de outras empresas.  Mas fiquei muito impressionado com a atenção deles aos detalhes e a engenhosidade para avançar mesmo com todas as restrições. Fiquei muito admirado pelo seu entusiamos.", conta Nagaya.

Hiyama, advogada do Departamento de Propriedade Intelectual da Mitsubishi Materials, foi designada como responsável pela Divisão de Ferramentas de Corte em 2006, quando o desenvolvimento da Série GY já estava em andamento.  "Eu estava insegura no início, pois as disputas por patentes entre concorrentes são muito comuns nesta área. Mas a insegurança deu lugar à alegria graças ao Koyama, sua familiaridade com as patentes de ferramentas de corte e a confiança que ele atrai dos desenvolvedores: e também ao Nagaya que mostra uma verdadeira paixão por suas invenções.  Aos poucos, fui envolvida pelo entusiasmo deles e quando percebi, eu estava usando sapatos de segurança para acompanhar um teste de usinagem." (risos)

A Série GY abrange a invenção em diversos pontos, como o formato do localizador, o mecanismo de fixação do inserto, a aplicação em canal interno e de face, etc.  Certo dia, chegou uma notificação de contestação de um concorrente estrangeiro em relação a uma patenta na Europa.  "Ficamos surpresos quando recebemos a notificação de contestação, mas era um sinal que a Série GY estava atraindo os olhares do mercado. Analisamos cuidadosamente as alegações do concorrente e discutimos com ele.  No final, ele reconheceu o nosso argumento de que a forma inovadora da Série GY oferecia um desempenho que nenhum outro produto havia alcançado antes.", conta Koyama.

"Quando estávamos no longo e sombrio túnel de conflitos de patentes com os nossos concorrentes, Hiyama e Koyama iluminaram o nosso caminho.  Eu sou muito grato a eles.", disse Nagaya.

Na Mitsubishi Materials, as equipes de desenvolvimento e de direitos de propriedade intelectual compartilham informações durante o desenvolvimento e a colaboração entre eles faz parte da rotina.  Esta integração é um dos pontos fortes da empresa, que continuará trabalhando em colaboração para oferecer produtos inovadores ao mundo.


Relembrando a história das ferramentas para canal

"Na época das ferramentas soldadas, as especificações de geometria e dimensional das ferramentas para canal era determinadas pela norma JIS.  Embora houvesse diferenças na composição do metal duro, o desempenho era praticamente igual entre os diferentes fabricantes.  No entanto, depois do desnvolvimento do suporte DG, uma ferramenta tipo intercambiável, perdeu-se a padronização da forma.  Acredito que os veteranos de desenvolvimento que criaram o suporte DG se sentiram extasiados por criar um produto diferenciado dos concorrentes.

No desenvolvimento da Série GY, sentíamos uma grande pressão pelo fato de ser uma nova ferramenta para canal que a Mitsubishi Materials lançaria em 20 anos.  Ainda assim, tivemos bastante liberdade para prosseguir com o desenvolvimento.  Enfrentamos muitas dificuldades, mas chegamos à comercialização da Série GY graças à cooperação entre as equipes de desenvolvimento e de propriedade intelectual, além de produção e vendas.   Posso dizer que a Série GY se concretizou através do esforço conjunto de toda a Mitsubishi Materials, e todos nós aprendemos lições valiosas durante este processo de desenvolvimento.

Atualmente estou gerenciando uma grupo de ferramentas de corte, por isso tenho poucas oportunidades de participar diretamente dos desenvolvimentos.  No entanto, discutimos implacavelmente com os jovens membros da equipe nos debates técnicos.  Não importa se é um superior ou um subordinado.  Neste ambiente, tenho notado que este processo de porpor novas ideias e enfrentar desafios para prosseguir com o desenvolvimento até chegar à comercialização, quando o desenvolvedor tem uma experi~encia bem-sucedida, ele adquire um crescimento extraordinário.  Espero continuar persistindo em busca de ferramentas de corte inovadoras."

HISTÓRIA: Ferramentas para canal
 

1931: Lançamento da Tridia, ferramenta de metal duro

1956: Lançamento das ferramentas soldadas (inclusive ferramentas para canal)

1985: Lançamento do suporte DG, ferramenta com inserto intercambiável

2004: Início do desenvolvimento da ferramenta intercambiável

2008: Lançamento da Série GY, ferramentas intercambiáveis para torneamento de canais

2017: Expansão da Série GY programada para lançamento

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