Como você determina as condições ideais de corte para as fresas? Esse aspecto crucial da usinagem pode afetar drasticamente a eficiência e a vida útil da ferramenta. Este artigo se aprofunda no cálculo da velocidade do fuso, da taxa de avanço e da profundidade de corte, fornecendo fórmulas e dicas práticas. Os leitores obterão insights sobre o ajuste desses parâmetros para diferentes materiais e diâmetros de fresa, garantindo operações de fresamento precisas e eficazes.
1. Pergunta
Quais métodos estão disponíveis para calcular as condições de corte para o fresamento de topo?
Na preparação para o fresamento de topo, consultei a tabela de condições de corte, mas não consegui encontrar as condições correspondentes para a usinagem desejada.
Qual é o método de cálculo para as 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 do cortador, com a velocidade de corte referenciada na tabela de condições de corte ou no índice de usinabilidade.
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. Realize testes de usinagem com base nos resultados calculados para ajustar as condições de fresamento.
Método de cálculo da velocidade do fuso
Fórmula para calcular a 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 usada não estiver registrado na tabela de condições de corte
Você deve calcular a velocidade de fresagem com base nas condições de fresagem do diâmetro mais próximo, usando a fórmula fornecida. Em seguida, calcule a velocidade de rotação. Uma abordagem mais direta é usar o diâmetro desejado como referência e calcular a velocidade de rotação multiplicando-a pela proporção dos diâmetros.
Figura 2 Tabela de condições de corte
| Material a ser usinado 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 | Lateral | Entalhamento | Lateral | Entalhamento | Lateral | Entalhamento | Lateral | |||||
| 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 usinagem de aço carbono estrutural,
A velocidade de rotação de uma fresa de topo com um diâmetro de lâmina de 3 é 7250 (min-1),
Portanto, 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).
*Sob uma velocidade de fresagem constante, quanto menor o diâmetro da lâmina, maior a velocidade de rotação.
2. Quando o material a ser usinado não estiver listado na tabela de condições de corte,
Ele é calculado multiplicando-se a velocidade de rotação de outros materiais usinados listados pela proporção do índice de usinabilidade entre os materiais a serem cortados.
Por exemplo, ao calcular a velocidade de rotação de uma fresa de topo com um diâmetro de lâmina de 3 para usinagem ferro fundido cinzento,
A velocidade de rotação quando o diâmetro da lâmina é 3 e a usinagem de aço carbono estrutural é de 7.250 (min)-1).
Quando o índice de usinabilidade do aço carbono estrutural é 70 e o do ferro fundido cinzento é 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 usinabilidade é um valor que expressa a facilidade de usinagem dos materiais, com a facilidade de usinagem do aço de corte livre definida como 100. Quanto menor o valor, mais difícil é a usinagem, e ele pode servir como referência ao definir a velocidade de corte.
Pontos-chave para definir a velocidade de rotação
【Quando usar uma fresa de topo esférico】
Ao usar uma fresa de topo esférico, o cálculo com base no diâmetro de corte real estará mais próximo das condições reais de usinagem.
Figura 3 Método para calcular o diâmetro de corte real e a velocidade de rotação correta
1. Quando a velocidade do fuso é limitada
Se a velocidade do fuso for limitada pela máquina-ferramenta, resultando em uma velocidade de processamento mais lenta do que a especificada na tabela de condições de corte, a taxa de avanço deverá ser reduzida proporcionalmente.
Por exemplo, se as condições de corte recomendadas forem uma velocidade do fuso de 30.000 (min-1) e uma taxa de avanço de 600 (mm/min), e o limite de velocidade da máquina-ferramenta é 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 redução da velocidade do fuso, aumentando o diâmetro do cortador.
2. Quando as medidas de vibração são adotadas
Mesmo quando a velocidade do fuso é reduzida para evitar vibração e prolongar a vida útil da ferramenta, a alteração na resistência de corte dentro da faixa de velocidade de corte comum (por exemplo, 50~150 (m/min) para aço carbono usado em estruturas de máquinas) é mínima e não aumenta a eficiência.
O ajuste da profundidade de corte e da taxa de avanço é mais eficaz. No entanto, se ocorrer vibração na velocidade inerente devido ao envelhecimento da máquina-ferramenta ou se a peça de trabalho for usinada sem o conhecimento da velocidade de corte correta, a velocidade do fuso deverá ser ajustada.
Cálculo da taxa de alimentação
A fórmula para calcular a taxa de alimentação 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 listar as condições correspondentes ao diâmetro da aresta de corte da ferramenta:
Ao calcular com a carga de cavacos por dente como uma constante, a carga de cavacos 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 usando esse valor junto com a velocidade de usinagem.
Em aplicações reais, as alterações no diâmetro e no comprimento da aresta de corte afetarão a rigidez da ferramenta. Isso deve ser levado em conta ao calcular a carga de cavacos por dente. Para uso básico, os cálculos também podem ser feitos com base nos valores médios dos parâmetros listados na Tabela de condições de corte.
Figura 5: Tabela de condições de corte
| Material a ser usinado 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 | Lateral | Entalhamento | Lateral | Entalhamento | Lateral | Entalhamento | Lateral | |||||
| 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 usar 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:
Considerando 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 usando o "Método de cálculo da velocidade do fuso".
2. Quando o material da peça de trabalho não estiver listado na tabela de condições de corte:
A velocidade de avanço para o material da peça não listado é calculada multiplicando-se a velocidade de avanço de outro material da peça listado pela proporção do índice de usinabilidade entre os dois materiais.
Por exemplo, ao calcular a velocidade de avanço de uma fresa vertical com um diâmetro de lâmina de 3 na usinagem de ferro fundido cinzento, a velocidade de avanço na usinagem de aço carbono estrutural é de 360 mm/min. O índice de usinabilidade do aço carbono estrutural é 70, e o do ferro fundido cinzento é 85.
Portanto, 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 usando o "Método de cálculo da velocidade do fuso".
1. Ao tomar medidas de prevenção de vibração:
No caso de fresas verticais com lâminas longas e propensas a vibrações, ou com pescoços longos e grandes saliências, ou tipos de lâminas de diâmetro fino, a redução da profundidade de corte ou do avanço por dente pode diminuir proporcionalmente a resistência ao corte. Portanto, isso é mais eficaz do que reduzir a velocidade do fuso.
A Figura 6 mostra um diagrama esquemático do corte com uma fresa vertical de pescoço longo.
Além disso, ao usinar as áreas de canto no processamento lateral, o comprimento de contato da aresta de corte aumenta, portanto, são necessárias medidas para reduzir a taxa de avanço.
Um avanço muito pequeno por dente pode acelerar o desgaste. Exceto para fresas de topo com diâmetro fino (menor que 2), o avanço por dente não deve ser menor que 0,01 mm.
Figura 7: Diagrama esquemático da usinagem de área de canto
Cálculo da taxa de alimentação
1. Quando usar uma fresa de topo
Figura 8: Condições de corte para uma fresa de topo
| Diâmetro do cortador D | Anúncio | Anúncio | Rd | |
| 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 usinagem lateral
Figura 10: Profundidade de corte na usinagem de canais
As quantidades de entrada Ad e Rd são calculadas multiplicando-se o diâmetro da fresa pelo coeficiente na tabela de condições de corte. Por exemplo, quando o diâmetro da fresa é 5 e o fresamento lateral está sendo realizado, 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. Ao usar uma fresa de topo com ponta esférica
Tabela 11 (a) Condições de corte da fresa de topo com ponta esférica
| Processamento de conteúdo | Anúncio | Pf |
| Usinagem de desbaste | ≤0.1D | ≤0.3D |
| Usinagem de precisão | ≤0.05D | ≤0.05D |
Tabela 12 (b) - Condições de corte para fresas de topo com ponta esférica
| Top End R | Material que está sendo usinado | 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 ao usar uma fresa de topo com ponta esférica.
(a) Ao usar uma fresa de topo com ponta esférica, a profundidade de corte Ad é calculada multiplicando-se 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 usar a tabela de condições de corte para fresas de topo com ponta esférica, a profundidade de corte Ad é lida diretamente da tabela. Se as condições de corte da ferramenta que você deseja usar não estiverem listadas na tabela, use o valor médio do diâmetro da ferramenta e do comprimento efetivo mais próximos.
3. Quando o material a ser usinado não estiver listado na tabela de condições de corte
Use 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 por meio de usinagem experimental.
Para materiais mais duros, defina o valor para a profundidade de corte multiplicada pela proporção do índice de usinabilidade dos dois e execute a usinagem de teste.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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