Como se determinam as condições de corte ideais para as fresas? Este aspeto crucial da maquinagem pode afetar drasticamente a eficiência e a vida útil da ferramenta. Este artigo analisa o cálculo da velocidade do fuso, da taxa de avanço e da profundidade de corte, fornecendo fórmulas e dicas práticas. Os leitores obterão informações sobre como ajustar estes parâmetros para diferentes materiais e diâmetros de fresa, garantindo operações de fresagem precisas e eficazes.
1. Questão
Quais são os métodos disponíveis para calcular as condições de corte para a fresagem de topo?
Na preparação para a fresagem de topo, consultei a tabela de condições de corte mas não consegui encontrar as condições correspondentes para a maquinação pretendida.
Qual é o método de cálculo das condições de moagem?
2. Resposta
A velocidade do fuso é calculada com base na velocidade de fresagem; a taxa de avanço é calculada com base no avanço por dente; a profundidade de corte é derivada do diâmetro da fresa.
A velocidade do fuso é calculada a partir da velocidade de corte e do diâmetro da fresa, sendo a velocidade de corte referenciada a partir da tabela de condições de corte ou do índice de maquinabilidade.
A taxa de avanço é calculada com base no avanço por dente, na velocidade do fuso e no número de dentes da fresa. A profundidade de corte é derivada do diâmetro da fresa. Efetuar testes de maquinação com base nos resultados calculados para ajustar as condições de fresagem.
Método de cálculo da velocidade do fuso
Fórmula para o cálculo da velocidade de rotação:
N=(1000*Vc)/π*Dc
Fórmula para calcular a velocidade de fresagem:
Vc=(π*Dc*N)/1000
I. Quando o diâmetro da ferramenta utilizada não está registado no quadro das condições de corte
Deve-se calcular a velocidade de fresagem com base nas condições de fresagem do diâmetro mais próximo, utilizando a fórmula dada. De seguida, calcular a velocidade de rotação. Uma abordagem mais simples consiste em utilizar o diâmetro pretendido como referência e calcular a velocidade de rotação multiplicando-a pelo rácio dos diâmetros.
Figura 2 Tabela de condições de corte
| Material a ser maquinado Condições de fresagem Diâmetro do cortador (D) | Aço-carbono estrutural mecânico (S45C-S55C) | Liga de aço para ferramentas (SKD, SCM, SUS) | Aço temperado e revenido (35-40HRC) (HPM, NAK) | Liga de cobre Liga de alumínio | ||||||||
| Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1） | |||||
| Entalhamento | De lado | Entalhamento | De lado | Entalhamento | De lado | Entalhamento | De lado | |||||
| 2 | 140 | 270 | 10,190 | 90 | 190 | 7,350 | 70 | 150 | 6,620 | 330 | 650 | 25,200 |
| 2.5 | 170 | 340 | 8,610 | 90 | 190 | 6,410 | 70 | 150 | 5,570 | 370 | 740 | 21,000 |
| 3 | 180 | 360 | 7,250 | 110 | 210 | 5,570 | 80 | 160 | 4,620 | 420 | 840 | 16,800 |
| 3.5 | 200 | 400 | 6,300 | 130 | 250 | 4,830 | 80 | 170 | 3,990 | 440 | 880 | 14,700 |
Por exemplo, ao calcular a velocidade de rotação de uma fresa de topo com um diâmetro de lâmina de 2,8 para maquinar aço-carbono estrutural,
A velocidade de rotação de uma fresa de topo com um diâmetro de lâmina de 3 é de 7250 (min-1),
Assim, a velocidade de rotação de uma fresa de topo com um diâmetro de lâmina de 2,8 é: 7.250(min-1)×3/2.8= aproximadamente 7,768(min-1).
*Com uma velocidade de fresagem constante, quanto menor for o diâmetro da lâmina, maior será a velocidade de rotação.
2. Quando o material a ser maquinado não está listado na tabela de condições de corte,
É calculado multiplicando a velocidade de rotação de outros materiais maquinados listados pelo rácio do índice de maquinabilidade entre os materiais a cortar.
Por exemplo, ao calcular a velocidade de rotação de uma fresa de topo com um diâmetro de lâmina de 3 para maquinação ferro fundido cinzento,
A velocidade de rotação quando o diâmetro da lâmina é de 3 e a maquinagem de aço carbono estrutural é de 7.250(min-1).
Quando o índice de maquinabilidade do aço-carbono estrutural é de 70 e o do ferro fundido cinzento é de 85,
A velocidade de rotação na fresagem de ferro fundido cinzento é: 7.250(min-1)×85/70= aproximadamente 8,804(min-1).
※ O índice de maquinabilidade é um valor que exprime a facilidade de maquinação dos materiais, sendo a facilidade de maquinação do aço de corte livre definida como 100. Quanto mais pequeno for o valor, mais difícil é a maquinação, e pode servir de referência para a definição da velocidade de corte.
Pontos-chave para a definição da velocidade de rotação
【Ao usar uma fresa de topo esférico】
Quando se utiliza uma fresa de topo esférico, o cálculo baseado no diâmetro de corte real será mais próximo das condições reais de maquinagem.
Figura 3 Método para calcular o diâmetro de corte real e a velocidade de rotação correcta
1. Quando a velocidade do fuso é limitada
Se a velocidade do fuso for limitada pela máquina-ferramenta, resultando numa velocidade de processamento mais lenta do que a especificada na tabela de condições de corte, a taxa de avanço deve ser reduzida proporcionalmente.
Por exemplo, se as condições de corte recomendadas forem uma velocidade do fuso de 30.000 (min-1) e um avanço de 600 (mm/min), sendo o limite de velocidade da máquina-ferramenta de 20.000 (min-1), então a taxa de avanço cairá para 600 x 20.000 / 30.000 = 400 (mm/min). Além disso, a velocidade de corte pode ser mantida apesar da velocidade reduzida do fuso, aumentando o diâmetro da fresa.
2. Quando são adoptadas medidas relativas às vibrações
Mesmo quando a velocidade do fuso é reduzida para evitar vibrações e prolongar a vida útil da ferramenta, a alteração na resistência de corte dentro da gama de velocidades de corte comum (por exemplo, 50~150 (m/min) para aço-carbono utilizado em estruturas de máquinas) é mínima e não aumenta a eficiência.
O ajuste da profundidade de corte e da velocidade de avanço é mais eficaz. No entanto, se ocorrerem vibrações na velocidade inerente devido ao envelhecimento da máquina-ferramenta ou se a peça de trabalho for maquinada sem se conhecer a velocidade de corte correcta, a velocidade do fuso deve ser ajustada.
Cálculo da taxa de alimentação
A fórmula para calcular o avanço é a seguinte:
F=fz*N*Zn
A fórmula de cálculo para cada profundidade de corte é a seguinte:
Fz=F/(Zn*N)
1. Quando a tabela de condições de corte não apresenta as condições correspondentes ao diâmetro da aresta de corte da ferramenta:
Ao calcular com a carga de aparas por dente como uma constante, a carga de aparas por dente deve ser calculada com base na velocidade e no avanço do diâmetro da aresta de corte mais próximo e, em seguida, a taxa de avanço deve ser calculada utilizando este valor juntamente com a velocidade de maquinagem.
Nas aplicações reais, as alterações do diâmetro e do comprimento da aresta de corte afectam a rigidez da ferramenta. Este facto deve ser tido em conta no cálculo da carga de aparas por dente. Para uma utilização básica, os cálculos também podem ser efectuados com base nos valores médios dos parâmetros listados na Tabela de Condições de Corte.
Figura 5: Tabela de condições de corte
| Material a ser maquinado Condições de fresagem Diâmetro do cortador (D) | Aço carbono estrutural mecânico (S45C | Liga de aço para ferramentas (SKD, SCM, SUS) | 40HRC) (HPM, NAK) | Liga de cobre-Liga de alumínio | ||||||||
| Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | Taxa de alimentação (mm/min) | Velocidade de rotação (min-1) | |||||
| Entalhamento | De lado | Entalhamento | De lado | Entalhamento | De lado | Entalhamento | De lado | |||||
| 2 | 140 | 270 | 10,190 | 90 | 190 | 7,350 | 70 | 150 | 6,620 | 330 | 650 | 25,200 |
| 2.5 | 170 | 340 | 8,610 | 90 | 190 | 6,410 | 70 | 150 | 5,570 | 370 | 740 | 21,000 |
| 3 | 180 | 360 | 7,250 | 110 | 210 | 5,570 | 80 | 160 | 4,620 | 420 | 840 | 16,800 |
| 3.5 | 200 | 400 | 6,300 | 130 | 250 | 4,830 | 80 | 170 | 3,990 | 440 | 880 | 14,700 |
Por exemplo, ao utilizar uma fresa vertical com um diâmetro de lâmina de 2,8 para processar aço-carbono estrutural, calcularemos a taxa de avanço da fresa vertical da seguinte forma:
Dado que a velocidade de avanço é de 360 mm/min quando o diâmetro da lâmina é 3 e 340 mm/min quando o diâmetro da lâmina é 2,5, a velocidade de avanço quando o diâmetro da lâmina é 2,8 seria: (360-340) / (3-2,5) * (2,8-2,5) + 340, o que equivale a aproximadamente 352 mm/min. A velocidade do fuso é calculada utilizando o "Método de cálculo da velocidade do fuso".
2. Quando o material da peça de trabalho não está listado na tabela de condições de corte:
A velocidade de avanço para o material da peça não listado é calculada multiplicando a velocidade de avanço de outro material da peça listado pelo rácio do índice de maquinabilidade entre os dois materiais.
Por exemplo, ao calcular a velocidade de avanço de uma fresa vertical com um diâmetro de lâmina de 3 na maquinação de ferro fundido cinzento, a velocidade de avanço na maquinação de aço-carbono estrutural é de 360 mm/min. O índice de maquinabilidade do aço-carbono estrutural é de 70, e o do ferro fundido cinzento é de 85.
Por conseguinte, a velocidade de avanço ao fresar ferro fundido cinzento passa a ser: 360(mm/min) * 85/70 = 437(mm/min). A velocidade do fuso é calculada utilizando o "Método de cálculo da velocidade do fuso".
1. Ao adotar medidas de prevenção das vibrações:
Para fresas verticais com comprimentos de lâmina longos que são propensos a vibração, ou aqueles com pescoços longos e grandes saliências, ou tipos de diâmetro de lâmina fina, a redução da profundidade de corte ou avanço por dente pode diminuir proporcionalmente a resistência ao corte. Por conseguinte, isto é mais eficaz do que reduzir a velocidade do fuso.
A figura 6 mostra um diagrama esquemático de corte com uma fresa vertical de pescoço longo.
Além disso, ao maquinar as áreas de canto no processamento lateral, o comprimento de contacto da aresta de corte aumenta, pelo que são necessárias medidas para reduzir a taxa de avanço.
Um avanço demasiado pequeno por dente pode acelerar o desgaste. Exceto para fresas de topo com um diâmetro fino (inferior a 2), o avanço por dente não deve ser inferior a 0,01 mm.
Figura 7: Diagrama esquemático da maquinagem de áreas de canto
Cálculo da taxa de alimentação
1. Quando utilizar uma fresa de topo
Figura 8: Condições de corte para uma fresa de topo
| Diâmetro do cortador D | Anúncio | Anúncio | Estrada | |
| Groove | Face lateral | |||
| D<1 | ≤0.02D | ≤1.5D | ≤0.05D | |
| 1≤D<3 | ≤0.05D | ≤0.07D | ||
| 3≤D<6 | ≤0.15D | ≤0.10 | ||
| 6≤D | ≤0.2D | ≤0.15D | ||
Figura 9: Profundidade de corte na maquinagem lateral
Figura 10: Profundidade de corte na maquinagem de ranhuras
As quantidades de entrada Ad e Rd são calculadas multiplicando o diâmetro da fresa pelo coeficiente da tabela de condições de corte. Por exemplo, quando o diâmetro da fresa é 5 e a fresagem lateral está a ser executada, de acordo com a tabela de condições de corte, Ad é 1,5D e Rd é 0,1D. Portanto, Ad é 1,5×5, que é menor ou igual a 7,5(mm), e Rd é 0,1×5, que é menor ou igual a 0,5(mm).
2. Quando se utiliza uma fresa de topo de ponta esférica
Tabela 11 (a) Condições de corte da fresa de topo de ponta esférica
| Processamento de conteúdo | Anúncio | Pf |
| Maquinação em bruto | ≤0.1D | ≤0.3D |
| Maquinação de precisão | ≤0.05D | ≤0.05D |
Tabela 12 (b) - Condições de corte para fresas de topo de ponta esférica
| Topo de gama R | Material a ser maquinado | Temperado e revenido Aço (35~40HRC) (HPM, NAK) | |||
| Condições de fresagem | |||||
| Comprimento efetivo | Anúncio（mm） | Pf（mm） | Velocidade de corte (mm/min） | Velocidade de rotação (min-1) | |
| 0.1 | 0.5 | 0.01 | 0.01 | 340 | 50,400 |
| 1 | 0.01 | 0.01 | 300 | 50,400 | |
| 1.2 | 0.01 | 0.01 | 230 | 49,350 | |
| 0.15 | 1 | 0.01 | 0.01 | 500 | 50,400 |
| 2 | 0.01 | 0.01 | 390 | 45,150 | |
| 0.2 | 1 | 0.02 | 0.04 | 690 | 50,400 |
| 2 | 0.02 | 0.03 | 620 | 50,400 | |
| 3 | 0.01 | 0.01 | 440 | 43,050 | |
| 4 | 0.01 | 0.01 | 420 | 39,900 | |
A Figura 13 mostra a profundidade de corte Ad quando se utiliza uma fresa de topo esférico.
(a) Quando se utiliza uma fresa de topo esférico, a profundidade de corte Ad é calculada multiplicando o diâmetro da ferramenta por um determinado coeficiente. Por exemplo, quando o diâmetro da ferramenta é 2 e Ad é 0,1D, o cálculo é 0,1 x 2 = 0,2(mm).
(b) Ao utilizar a tabela de condições de corte para fresas de topo de ponta esférica, a profundidade de corte Ad é lida diretamente da tabela. Se as condições de corte para a ferramenta que pretende utilizar não estiverem listadas na tabela, utilize o valor intermédio do diâmetro da ferramenta e do comprimento efetivo mais próximos.
3. Quando o material a maquinar não consta da tabela de condições de corte
Utilizar o aço carbono estrutural mecânico ou o aço temperado listado na tabela de condições de corte como linha de base.
Para materiais mais macios do que a linha de base, defina temporariamente a profundidade de corte para o mesmo valor e aumente-a para um nível em que não ocorram problemas através de maquinação experimental.
Para materiais mais duros, defina o valor para a profundidade de corte multiplicada pelo rácio do índice de maquinabilidade dos dois e efectue uma maquinação de teste.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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