Por que algumas peças de metal têm superfícies ásperas apesar da usinagem de precisão? Este artigo explora os defeitos comuns na rugosidade da superfície do metal, suas causas e medidas preventivas eficazes. A compreensão desses fatores pode ajudar na produção de acabamentos mais suaves e de maior qualidade. Os leitores aprenderão como fatores como velocidade de corte, condição da ferramenta e vibração contribuem para essas imperfeições e quais medidas podem ser tomadas para atenuá-las. Descubra soluções práticas para aprimorar seus processos de usinagem e garantir uma melhor qualidade de superfície.
A rugosidade da superfície é um parâmetro crítico na fabricação de metais, influenciada por uma interação complexa de fatores durante o processo de usinagem. Esses fatores incluem o método de usinagem específico empregado, a interação dinâmica entre as ferramentas de corte e as superfícies da peça de trabalho, a deformação plástica localizada durante a formação de cavacos e as vibrações de alta frequência no sistema de usinagem.
A topografia de uma superfície usinada é caracterizada por seu padrão exclusivo de marcas, que pode variar significativamente em profundidade, densidade, forma e textura. Essas características são diretamente influenciadas pelo processo de usinagem escolhido, pelos parâmetros de corte, pela geometria da ferramenta e pelas propriedades inerentes ao material da peça.
Este artigo tem como objetivo fornecer uma análise aprofundada das causas básicas dos defeitos de rugosidade da superfície e apresentar um conjunto abrangente de estratégias preventivas e práticas recomendadas para atenuar esses problemas. Ao compreender os mecanismos subjacentes e implementar soluções direcionadas, os fabricantes podem otimizar a qualidade do acabamento da superfície, aprimorar o desempenho do produto e melhorar a eficiência geral da fabricação.
A presença de marcas de ferramenta ásperas geralmente é resultado do aumento da taxa de avanço de corte. Isso ocorre porque, durante o processo de corte, o formato da ferramenta pode fazer com que parte do metal na superfície processada não seja totalmente cortada, deixando para trás o que é chamado de marcas de ferramenta.
O aparecimento de trincas e rebarbas na superfície durante o corte de materiais de metal plástico é uma ocorrência comum quando a velocidade de corte é baixa e são usadas ferramentas de aço rápido ou de metal duro. Isso é chamado de "fenômeno de picada de escama". Isso é visto com frequência em processos de usinagem, como brochamento, entalhe e fresagem.
Ao cortar materiais plásticos em baixas velocidades com um pequeno ângulo de inclinação, os cavacos são frequentemente espremidos e rachados, causando uma mudança periódica na força entre a ferramenta e o cavaco, levando ao acúmulo de metal e resultando em fraturas e escamas na superfície usinada.
Arranhões e escoriações também são formas comuns de defeitos de rugosidade. Exemplos desses defeitos incluem dentes roídos no processamento de engrenagens e escoriações na retificação. Ao analisar as evidências deixadas por arranhões e escoriações, é possível determinar as causas e desenvolver medidas para solucioná-las.
A principal causa de um padrão de faca irregular é a máquina-ferramenta, que resulta em marcas de corte irregulares na superfície do metal processado.
Durante o processamento de metais, todo o sistema de processo pode sofrer vibrações, o que pode afetar significativamente o rugosidade da superfície de peças metálicas. Isso inclui a máquina-ferramenta, ferramenta de cortee a peça de trabalho. As vibrações de baixa frequência no sistema de processo tendem a produzir ondulações na superfície da peça de trabalho, enquanto as vibrações de alta frequência resultam em rugosidade.
As vibrações do sistema de processo podem ser divididas em dois tipos: vibração forçada e vibração autoexcitada. A vibração forçada é causada por forças externas periódicas, enquanto a vibração autoexcitada é produzida pelo próprio sistema. A forma mais comum de vibração autoexcitada é a vibração induzida por corte.
Para melhorar a rugosidade do corte, é importante escolher uma taxa de avanço adequada. Recomenda-se selecionar um avanço menor dentro da faixa permitida; no entanto, o avanço não deve ser muito pequeno, pois pode afetar negativamente a rugosidade. Além disso, ao retificar a ferramenta, aumentar o raio do arco da ponta da ferramenta dentro da faixa permitida pode afetar positivamente a rugosidade.
Primeiro, controle a velocidade de corte. A ocorrência de picadas de escamas pode ser atribuída, até certo ponto, à velocidade de corte. Se a velocidade exceder ou ficar abaixo da faixa designada, ocorrerá a picada da escama.
Em segundo lugar, ajuste a espessura do corte. Recomenda-se minimizar a espessura de corte o máximo possível. Um aumento na espessura de corte resultará em maior pressão entre o cavaco e a parte frontal da ferramenta, levando a uma picada mais frequente e severa na escala.
Além disso, o uso de um fluido de corte de alta qualidade pode evitar efetivamente a formação de escamas. Selecionar cuidadosamente o fluido de corte ângulo da ferramenta também é uma solução eficaz.
Por fim, melhore a usinabilidade do material da peça. Por exemplo, o aquecimento do material antes do corte pode reduzir o fenômeno de picadas de escamas em alguns casos.
Se a distribuição das marcas de arranhões e escoriações for consistente, isso geralmente é resultado de um problema com a máquina-ferramenta. Nos sistemas tradicionais, como a caixa do fuso, a caixa de alimentação e a caixa de calhas, podem ocorrer arranhões e escoriações regulares devido à flexão do eixo, ao mau engate da engrenagem ou a danos.
Para resolver esse problema, é importante inspecionar regularmente a máquina-ferramenta e realizar manutenção e reparos frequentes.
Entretanto, se as marcas de arranhões e escoriações forem inconsistentes, isso pode estar relacionado a cavacos, ferramentas ou fluido de corte. Por exemplo, durante a usinagem de furos profundos, a má remoção de cavacos pode resultar em marcas de arranhões na superfície interna.
A rugosidade da superfície da peça de trabalho geralmente é causada pela queda de partículas abrasivas e detritos durante o processo de esmerilhamento ou pelo uso de um rebolo inadequado ou de um fluido de corte sujo. Para evitar isso, é importante escolher o rebolo de esmerilhamento adequado e manter o fluido de corte limpo.
Há muitas razões para a irregularidade do padrão da faca, mas é comum ver traços lineares em espiral aparecerem na superfície das peças ao retificar um círculo externo. Isso geralmente ocorre devido a uma grande retidão erro no eixo do rebolo, o que enfatiza a importância da seleção cuidadosa e da manutenção regular do rebolo.
Outro exemplo de padrão irregular da faca é causado pelo deslizamento da bancada da máquina-ferramenta ou do suporte da ferramenta, o que leva a um movimento irregular da ferramenta. Para evitar que isso aconteça, é fundamental fazer a manutenção e o reparo adequados da máquina-ferramenta.
A principal maneira de eliminar as marcas de vibração de alta frequência é identificar a fonte de vibração, eliminá-la ou reduzi-la a um nível aceitável. Por exemplo, a vibração causada pela rotação desequilibrada de peças ou pelo sistema de transmissão da máquina-ferramenta é considerada vibração forçada.
Ao localizar a fonte de vibração e consertar a máquina-ferramenta, a vibração pode ser eliminada e as marcas de vibração desaparecerão.
Se a vibração for resultado de uma vibração natural induzida pelo corte, ela ocorrerá durante todo o processo de corte e exigirá ajustes em todo o sistema da máquina-ferramenta, da ferramenta e da peça. Isso pode envolver a alteração dos parâmetros de corte, a seleção da geometria apropriada da ferramenta, a fixação adequada da ferramenta e da peça de trabalho, o ajuste das folgas da máquina e a melhoria da resistência à vibração da máquina-ferramenta.
Ao pesquisar e analisar defeitos de rugosidade comuns em usinagem de tornoCom o uso da tecnologia de corte, os fatores que afetam a rugosidade da superfície durante o corte podem ser identificados, e as medidas e os métodos de eliminação correspondentes podem ser determinados.
Essa abordagem não só ajuda a evitar problemas antes da usinagem, mas também permite a identificação precisa e em tempo hábil da causa raiz de qualquer problema que possa surgir, levando a uma solução imediata. Isso é de importância prática para aprimorar a qualidade do produto e promover a produção intercambiável.
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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