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O que é corte de alta velocidade?


O termo “corte de alta velocidade” (também conhecido como usinagem de alta velocidade) é aquele que cresceu significativamente na indústria de manufatura nos últimos 5 a 10 anos. Apesar de seu novo status de 'buzzword', a definição desse processo permanece um tanto elusiva ou, na melhor das hipóteses, é definida vagamente como simplesmente fresar a uma RPM suficientemente alta. A realidade do corte de alta velocidade é um pouco mais sutil, mas ainda assim exige atenção devido às eficiências significativas que oferece. Neste post vamos dar uma olhada no início e desenvolvimento do corte de alta velocidade como um processo. A pesquisa e o desenvolvimento da metodologia de corte de alta velocidade avançaram de forma mais significativa no final dos anos 70 e início dos anos 80 por meio do Advanced Manufacturing Research Program, financiado pela DARPA. O objetivo deste programa era identificar um meio de remoção de material mais rápida pelo uso de RPM e taxas de alimentação significativamente mais altas do que as tradicionalmente empregadas. Este programa testou velocidades de corte (Vc) que variaram de 0,05 pol/min a 960.000 pol/min e além. Pesquisas semelhantes estavam sendo feitas na Europa em meados da década de 1980 na Universidade Técnica de Darmstadt. O resultado desses esforços de pesquisa foi a percepção de que o “ponto ideal” de um processo de corte de alta velocidade varia dependendo do material que está sendo fresado, bem como da geometria da ferramenta de corte. Em geral, esses pontos doces são definidos da seguinte forma:

Uma vez atingido o limite na faixa HSM, os benefícios deste método de corte começam a se mostrar. As vantagens do corte de alta velocidade são percebidas em quatro áreas principais:

1.) Maior precisão de usinagem


À medida que a velocidade de corte aumenta, a força de corte diminui devido a um fenômeno chamado tixotropia – ou a propriedade de um material ser “amolecido” devido à tensão de cisalhamento transmitida a ele pela aresta de corte da ferramenta e, em seguida, reverter para o propriedades de dureza originais uma vez que o processo de corte esteja completo. Esta propriedade é particularmente verdadeira para ligas de alumínio, o que torna o alumínio um candidato ideal para processos de corte de alta velocidade.

2.) Melhorias no acabamento da superfície


O conhecimento geral de usinagem nos diz que o calor de atrito em um processo de fresamento é gerado igualmente em cada lado da aresta de corte da ferramenta (responsável por quase 80% de todo o calor de atrito induzido) com outros 20% sendo gerados pela deformação ou dobra do cavaco resultante . Em um processo de corte de alta velocidade, a carga de cavacos é evacuada a uma taxa tão alta que a maioria (aproximadamente 60%) desse calor baseado em atrito não tem tempo suficiente para conduzir para a peça circundante ou para a própria ferramenta. Como resultado, o acabamento da superfície usinada apresenta qualidade superior com uma redução apreciável na degradação da peça induzida pela temperatura.

3.) Redução da formação de rebarbas


Com base em estudos focados nas melhores práticas de usinagem de alta velocidade, uma notável diminuição na formação de rebarbas é observada quando uma velocidade de corte suficientemente alta é alcançada. Esta redução na formação de rebarbas é uma função tanto da velocidade de corte em si, mas também do desenho geométrico adequado da aresta de corte. Em suma, uma ferramenta de corte que foi projetada adequadamente para se adequar ao material de trabalho que é girado em velocidade suficiente afeta um corte rápido o suficiente para cisalhar o material de forma completa e limpa - reduzindo ou eliminando a formação de uma broca.

4.) Evacuação de chip aprimorada


Semelhante à redução na formação de rebarbas, a melhoria no escoamento de cavacos desfrutada por aqueles que empregam práticas de corte de alta velocidade é principalmente resultado da geometria da ferramenta de corte combinada com o estado de alta energia produzido pelo RPM sendo aplicado. Com uma velocidade de corte superior a 500 m/min e uma ferramenta de corte otimizada para evacuar um grande volume de cavacos em um curto período de tempo, a carga de cavacos resultante pode ser ejetada da área de processamento com alta velocidade, reduzindo bastante a possibilidade de reusinagem de cavacos ou danos à peça de trabalho devido à abundância de cavacos residuais. Com velocidades de fuso na faixa de 8.000 a 12.000 RPM se tornando muito comuns no mercado de máquinas-ferramenta, a capacidade de aproveitar as vantagens do corte de alta velocidade em aço, ferro fundido e ligas à base de níquel já está disponível para fabricantes que desejam se adaptar suas estratégias àquelas que se encaixam nas melhores práticas de HSC. O corte de alta velocidade de materiais não ferrosos, como latão, alumínio e plásticos de engenharia, exige uma capacidade de RPM significativamente maior e, como tal, aqueles que desejam aproveitar os benefícios do corte de alta velocidade para esses materiais devem se concentrar em equipamentos de fresagem capazes de operar em velocidades do fuso de alta velocidade de 25.000 a 50.000 RPM ou mais. Com a necessidade de peças usinadas que apresentem níveis cada vez maiores de precisão e qualidade, o corte de alta velocidade oferece um meio de trabalhar “mais inteligente, não mais difícil” – aproveitando um sistema de fresamento CNC onde uma sinergia entre material, ferramenta de corte e velocidade de corte permite níveis de desempenho nunca vistos nas práticas tradicionais de usinagem.

Máquina cnc

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