Você já se perguntou por que sua fresadora CNC vibra e prejudica sua precisão? Este artigo explora doze dicas de especialistas para minimizar as vibrações de corte, desde o uso de pastilhas afiadas até a otimização dos parâmetros de corte. Ao aplicar essas estratégias, você obterá operações mais suaves, melhores acabamentos de superfície e maior vida útil da ferramenta. Continue lendo para descobrir como aprimorar seus processos de usinagem e garantir que sua fresadora CNC tenha o melhor desempenho possível.
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As pastilhas afiadas podem reduzir significativamente as forças de corte em operações de fresamento CNC.
As pastilhas estão disponíveis em variedades revestidas e não revestidas. Normalmente, os insertos sem revestimento oferecem maior nitidez em comparação com os revestidos. Isso se deve ao fato de que os insertos revestidos exigem passivação da borda (tratamento ER) antes da aplicação do revestimento. O processo de passivação embota levemente a borda de corte para garantir a adesão adequada do revestimento, pois bordas extremamente afiadas podem comprometer a força de adesão do revestimento na interface de corte.
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Ao usinar em uma profundidade específica, a utilização de pastilhas com um raio de ponta pequeno pode reduzir substancialmente as forças de corte, especialmente na direção radial.
As forças de corte radiais são a principal causa de vibrações em ferramentas ou peças de trabalho finas. Esse princípio se aplica às operações de torneamento e fresamento. À medida que o raio da ponta aumenta, há uma tendência maior de vibração das ferramentas ou peças de trabalho delgadas em uma determinada profundidade de corte.
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Ao selecionar a profundidade de corte, é fundamental evitar configurá-la igual ao raio do arco da ponta da ferramenta. Essa configuração pode levar a condições de corte instáveis e ao aumento da vibração.
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Para o corte de rasgos de chaveta com hastes de ferramentas finas ou torneamento externo de eixos finos, a utilização de uma ferramenta com ângulo primário de 90° (ângulo de aproximação) é vantajosa para minimizar as vibrações.
Em ambos os cenários - torneamento externo de um eixo fino ou corte de rasgo de chaveta com um porta-ferramenta fino - uma ferramenta de 90° gera a menor força de corte radial e, ao mesmo tempo, produz a maior força axial na aresta de corte. Essa distribuição de força ajuda a estabilizar o processo de corte e a reduzir a vibração.
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Para as operações de fresamento que usam ferramentas delgadas, as fresas com pastilhas redondas são mais eficazes na redução das vibrações.
O comportamento das fresas contrasta com o das ferramentas de torneamento. No fresamento, à medida que o ângulo de aproximação se aproxima de 90°, a força de corte radial aumenta, levando a uma maior vibração da haste da ferramenta. As fresas de pastilhas redondas, com seu ângulo de engate que muda gradualmente, ajudam a distribuir as forças de corte de forma mais uniforme e a reduzir a vibração.
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Ao usar fresas de topo delgadas para o fresamento de cavidades profundas em máquinas CNC, o fresamento de mergulho é frequentemente empregado. Essa técnica envolve a alimentação axial da ferramenta, semelhante à perfuração, ao usinar cavidades profundas.
Para ferramentas com uma saliência maior que 3 vezes o diâmetro, recomenda-se o fresamento de mergulho com avanço axial para minimizar a deflexão e a vibração. No entanto, é importante observar que as pastilhas de fresa de topo têm uma largura de borda de corte radial limitada.
Os fabricantes de ferramentas fornecem dados técnicos que especificam a largura máxima permitida de corte ao usar técnicas de fresamento de mergulho. O cumprimento dessas recomendações é fundamental para o desempenho ideal e a vida útil da ferramenta.
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Ao fresar peças de paredes finas, como peças em forma de caixa ou tigela, a vibração se origina principalmente da própria peça de trabalho e não da ferramenta de corte.
Como a fonte de vibração é a peça de trabalho, o foco principal para a usinagem bem-sucedida desses componentes deve ser o aprimoramento da fixação e do suporte da peça de trabalho. As estratégias podem incluir o uso de acessórios personalizados, estruturas de suporte adicionais ou materiais de amortecimento para aumentar a rigidez da peça durante a usinagem.
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Para operações de mandrilamento, geralmente é preferível um ângulo de avanço menor (complemento do ângulo de aproximação da ferramenta).
Essa configuração resulta em um ângulo de fuga maior, o que reduz a área de contato entre a aresta de corte secundária e a superfície usinada. Esse contato reduzido minimiza a probabilidade de que a vibração se transforme em vibração contínua. Além disso, um ângulo de ataque menor reduz a probabilidade de compressão de cavacos pela borda de corte secundária, aumentando ainda mais a estabilidade do corte.
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A utilização de uma fresa de faceamento com passo desigual e menos dentes pode reduzir efetivamente as vibrações do fresamento.
Nesse contexto, "dentes" se referem às pastilhas de corte. Por exemplo, uma fresa de faceamento de 100 mm de diâmetro com 5 pastilhas gerará aproximadamente 50% menos força de corte em comparação com uma fresa de 10 pastilhas, supondo que todos os outros parâmetros de corte sejam iguais. O passo desigual interrompe a formação harmônica de vibrações, enquanto o menor número de dentes reduz a força total de corte, ambos contribuindo para uma usinagem mais estável.
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Empregue pastilhas com grandes ângulos de inclinação positivos e um design leve de quebra-cavacos.
Essas pastilhas apresentam um ângulo de cunha de corte menor durante as operações de usinagem, resultando em forças de corte mais baixas e melhor evacuação de cavacos. Essa configuração permite um corte mais leve e mais rápido, o que pode ajudar a reduzir os problemas de vibração, especialmente em operações de acabamento.
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O ajuste fino dos parâmetros de corte pode ser eficaz na redução de problemas de vibração leve.
As estratégias gerais de ajuste incluem:
Para operações de torneamento de roscas internas que sofrem vibração, a redução do incremento de alimentação para os passes finais em 1 ou 2 cortes pode melhorar a estabilidade.
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A otimização do percurso da ferramenta é fundamental para operações de fresamento bem-sucedidas, especialmente em cenários propensos à vibração.
A escolha entre o fresamento convencional (para cima) e o escalonado (para baixo) pode afetar a vibração. A teoria tradicional de fresamento sugere que o fresamento convencional reduz a vibração, principalmente devido à sua capacidade de amortecer as vibrações causadas pela folga nos parafusos de avanço da máquina-ferramenta. Entretanto, com as máquinas CNC modernas que utilizam parafusos de esferas ou de rolos de precisão, esse efeito é mínimo.
Na prática, seja empregando fresamento escalonado ou convencional, o principal fator para reduzir a vibração de peças flexíveis é alinhar a direção da força de fresagem com a direção de fixação da peça. Essa abordagem ajuda a assentar a peça de trabalho firmemente contra seus suportes, minimizando a vibração potencial em peças finas ou compatíveis.
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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