Já se perguntou como é que os maquinistas conseguem obter aquelas superfícies perfeitamente planas em peças de metal? Este artigo revela os segredos das fresas de faceamento, explorando a sua seleção, o número de dentes, os ângulos da ferramenta e as pastilhas de fresagem. Descubra como estas ferramentas transformam matérias-primas em componentes de engenharia de precisão, garantindo uma qualidade e eficiência de topo no fabrico. Mergulhe para aprender o essencial que pode elevar as suas capacidades de maquinagem!
A ferramenta principal para maquinar peças planas é uma fresa de faceamento, que tem arestas de corte ao longo da sua circunferência e face final. A aresta de corte da face final é considerada uma aresta de corte secundária.
A fresa de faceamento tem normalmente um diâmetro grande, pelo que, ao selecionar a fresa, é comum separar os dentes e o corpo da fresa para garantir uma utilização a longo prazo.
(1) Para maquinar pequenas superfícies planas, selecionar uma ferramenta ou uma fresa com um diâmetro superior à largura do plano para conseguir uma fresagem de passagem única. Os melhores resultados são obtidos quando o diâmetro da fresa de faceamento é de 1,3 a 1,6 vezes a largura da superfície de maquinação. Esta gama assegura uma remoção eficiente de material, minimizando a deflexão e a vibração da ferramenta.
(2) Ao processar grandes áreas planas, são necessárias várias passagens com uma fresa de tamanho adequado. O diâmetro da fresa é limitado pelas especificações da máquina-ferramenta, pela profundidade e largura de corte desejadas, bem como pelas geometrias da pastilha e do suporte da ferramenta. Considere factores como a potência da máquina, a rigidez e as capacidades de fornecimento de líquido de refrigeração ao selecionar o tamanho ideal da fresa para operações de várias passagens.
(3) Para superfícies pequenas e dispersas da peça de trabalho, opte por uma fresa de topo de menor diâmetro. Para maximizar a taxa de remoção de material e a vida útil da ferramenta, o objetivo é que 2/3 do diâmetro da fresa entre em contacto com a peça de trabalho. Isto traduz-se num diâmetro de fresa de aproximadamente 1,5 vezes a largura fresada, assegurando uma formação e evacuação eficiente da apara.
Quando se utiliza a fresagem convencional (para cima), a relação correta entre o diâmetro da ferramenta e a largura de corte assegura um ângulo de corte vantajoso quando a fresa entra na peça de trabalho. Esta abordagem minimiza o risco de endurecimento por trabalho e melhora a qualidade do acabamento da superfície.
Se as capacidades da máquina-ferramenta não conseguirem manter a relação de corte ideal de forma consistente, considere dividir a profundidade de corte axial em várias passagens. Esta estratégia ajuda a preservar a relação ideal entre o diâmetro da fresa e a largura de corte, melhorando a estabilidade do processo e a vida útil da ferramenta, mantendo a precisão dimensional.
O número de dentes de uma fresa é um fator crítico na otimização dos processos de maquinação, tendo um impacto direto na eficiência da produção, na qualidade do acabamento da superfície e no desempenho geral do corte. Por exemplo, uma fresa de dentes esparsos com 100 mm de diâmetro tem normalmente 6 dentes, enquanto uma variante de dentes densos com o mesmo diâmetro pode ter 8 ou mais dentes. Esta variação da densidade dos dentes influencia significativamente a formação de aparas, a evacuação e a dinâmica de corte.
As fresas são geralmente classificadas em três categorias com base na densidade dos dentes:
A seleção da densidade dentária envolve um equilíbrio cuidadoso de vários factores:
O passo do dente, que determina o número de dentes envolvidos no corte simultâneo, é uma consideração crucial. Para manter a estabilidade do corte e evitar impactos prejudiciais na fresagem, é imperativo garantir que pelo menos um dente esteja sempre envolvido no corte. Este envolvimento contínuo reduz o risco de danos na ferramenta e de sobrecarga da máquina.
Para além disso, o passo do dente deve permitir a formação e evacuação adequadas da apara. Um espaço insuficiente para as aparas pode levar ao empacotamento das mesmas, danificando potencialmente tanto as arestas de corte como a superfície da peça de trabalho. Por outro lado, uma disposição excessivamente esparsa dos dentes pode resultar num aumento das forças de corte por dente e numa redução da qualidade da superfície.
O ângulo de corte da ferramenta pode ser posicionado como ângulo de ataque positivo, ângulo de ataque negativo ou ângulo de ataque nulo relativamente ao plano radial e ao plano axial. O ângulo de inclinação zero, em que toda a aresta de corte embate na peça de trabalho ao mesmo tempo, não é geralmente utilizado.
A escolha do ângulo da fresa de faceamento afecta o modo de contacto da fresa plana. Para minimizar o impacto na fresa, reduzir os danos na fresa e evitar o modo de contacto com a face, é importante ter em conta o ângulo de corte da fresa e o ângulo geométrico da fresa de topo.
O ângulo de corte é determinado pela combinação dos ângulos de inclinação radial e axial.
As ferramentas com ângulos de avanço axial e radial negativos (designadas por "duplo negativo") são utilizadas principalmente para maquinagem em desbaste de ferro fundido e aço fundido, mas a máquina-ferramenta tem de ter elevada potência e rigidez suficiente. A lâmina "duplo negativo" tem uma aresta de corte forte e pode suportar grandes cargas de corte, mas a máquina-ferramenta, a peça de trabalho e o dispositivo de fixação também devem ter uma elevada rigidez.
As ferramentas com ângulos de avanço axial e radial positivos (designadas por "duplo positivo") aumentam o ângulo de corte, tornando o corte mais leve e a remoção de aparas mais suave, mas a resistência da aresta de corte é fraca.
Esta combinação é ideal para o processamento de materiais macios e materiais como o aço inoxidável, aço resistente ao calor, aço normal e ferro fundido. Deve ser utilizada quando a máquina-ferramenta tem baixa potência, o sistema de processo tem rigidez insuficiente e ocorrem tumores de acumulação de aparas.
A combinação de ângulo de ataque negativo radial e ângulo de ataque positivo axial aumenta a resistência da aresta de corte com o ângulo de ataque radial negativo e produz uma força de corte com o ângulo de ataque axial positivo. Esta combinação tem uma forte resistência ao impacto e uma aresta de corte afiada, tornando-a adequada para a fresagem pesada de aço, aço fundido e ferro fundido.
O ângulo de inclinação radial positivo e o ângulo de inclinação axial negativo fazem com que as limalhas partidas se desloquem abaixo do centro, fazendo com que as limalhas risquem a superfície maquinada e levando a uma fraca remoção de limalhas.
A seleção da preparação da pastilha de fresagem é um fator crítico nas operações de fresagem plana. A escolha entre pastilhas prensadas e retificadas depende dos requisitos específicos de usinagem, com cada tipo oferecendo vantagens distintas para diferentes aplicações.
As pastilhas prensadas são mais económicas para operações de desbaste e apresentam uma resistência superior da aresta, tornando-as resistentes ao impacto e capazes de lidar com taxas de avanço elevadas e grandes profundidades de corte. Estas pastilhas apresentam geometrias de quebra de aparas projectadas na face de ataque, que reduzem eficazmente as forças de corte, minimizam a fricção entre a ferramenta, a peça de trabalho e as aparas, e diminuem o consumo de energia. A natureza robusta das pastilhas prensadas torna-as ideais para a remoção de material pesado em aplicações de precisão menos exigentes.
No entanto, as pastilhas prensadas têm limitações na qualidade do acabamento superficial e na precisão dimensional. A variação na altura da pastilha quando montada no corpo da fresa pode ser significativa, afectando potencialmente a uniformidade da superfície maquinada. Apesar destas desvantagens, as pastilhas prensadas continuam a ser amplamente utilizadas em ambientes de produção devido à sua relação custo-eficácia e durabilidade em cenários de maquinação em bruto.
Para operações de fresagem de acabamento, as pastilhas retificadas são a escolha preferida. Estas pastilhas oferecem uma precisão dimensional superior, resultando num posicionamento preciso da aresta de corte, maior precisão de maquinação e valores de rugosidade superficial mais baixos. As técnicas modernas de retificação permitem a criação de geometrias otimizadas de quebra de cavacos e ângulos de inclinação positivos em pastilhas retificadas, permitindo uma evacuação eficiente de cavacos e forças de corte reduzidas, mesmo em taxas de avanço e profundidades de corte mais baixas.
Os recentes desenvolvimentos no design de pastilhas para maquinação de acabamento centram-se na criação de grandes ângulos de inclinação positivos combinados com ranhuras de quebra de apara retificadas com precisão. Esta configuração permite um corte eficaz com pequenas taxas de avanço e profundidades de corte pouco profundas, cruciais para obter acabamentos de superfície de alta qualidade. No entanto, é importante notar que, ao utilizar pastilhas de metal duro com taxas de avanço e profundidades de corte muito pequenas, existe o risco de a ponta da ferramenta roçar na peça de trabalho se o ângulo de inclinação for insuficiente. Isto pode levar ao desgaste prematuro da ferramenta e reduzir a vida útil da pastilha.
Para otimizar o desempenho das pastilhas de fresagem, considere os seguintes factores:
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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