Dominando a Usinagem de Alumínio: Guia Abrangente

O alumínio é um dos materiais mais comumente usinados, pois a maioria das formas do material apresenta excelente usinabilidade, e é assim um material comumente usado na manufatura. Por causa disso, a competição para usinagem de alumínio pode ser intensa. Entender o básico por trás de seleção de ferramenta, parâmetros de execução, e técnicas avançadas de fresamento para alumínio pode ajudar maquinistas a ganhar vantagem competitiva.

Propriedades do Material

O alumínio é um material altamente conformável, trabalhável, leve. Peças feitas deste material podem ser encontradas em quase todas as indústrias. Além disso, o alumínio se tornou uma escolha popular para protótipos devido ao seu baixo custo e flexibilidade.

O alumínio está disponível em duas formas básicas: Fundido e Forjado. Alumínio Forjado é tipicamente mais forte, mais caro, e contém uma porcentagem menor de elementos externos em suas ligas. Alumínio Forjado também é mais resistente ao calor que Fundido e tem um nível mais alto de usinabilidade.

Alumínio Fundido tem menos resistência à tração mas com maior flexibilidade. Custa menos, e tem porcentagens mais altas de elementos externos (silício, magnésio, etc.) em suas ligas, tornando-o mais abrasivo que Forjado.

Compre Fresas de Topo da Helical Solutions para Alumínio & Materiais Não-Ferrosos

Geometria da Ferramenta

Existem algumas opções de revestimento disponíveis para ferramentas de alumínio, incluindo o popular ZrN (Nitreto de Zircônio) dourado e o menos conhecido mas altamente eficaz TiB₂ (Diboreto de Titânio). Ferramentas sem revestimento também podem fornecer desempenho de usinagem sólido. No entanto, a chave real para usinagem de alto desempenho em alumínio é saber a contagem de flautas e ângulo de hélice adequados para sua operação.

Contagem de Flautas

Fresas de topo para alumínio são frequentemente disponíveis em estilos de 2 flautas ou 3 flautas. Com contagens de flautas mais altas, tornaria difícil evacuar cavacos efetivamente nas altas velocidades nas quais você pode rodar em alumínio. Isso é porque ligas de alumínio deixam um cavaco grande, e vales de cavaco ficam menores com cada flauta adicional em uma fresa de topo.

Tradicionalmente, fresas de topo de 2 flautas têm sido a escolha preferida para Alumínio. No entanto, fresas de topo de 3 flautas provaram ser mais bem-sucedidas em muitas operações de acabamento, e com os parâmetros certos também podem funcionar com sucesso como desbastadores. Embora muito do debate entre 2 e 3 flautas para Alumínio se resuma a preferência pessoal, a operação, rigidez, e taxas de remoção de material desejadas também podem ter efeito na seleção de ferramenta.

Ângulos de Hélice

O ângulo de hélice de uma ferramenta é medido pelo ângulo formado entre a linha central da ferramenta e uma linha reta tangente ao longo da aresta de corte. Ferramentas de corte para alumínio tipicamente apresentam ângulos de hélice mais altos que fresas de topo padrão. Ângulos de hélice especializados para Alumínio são tipicamente 35°, 40°, ou 45°. Ferramentas de hélice variável também estão disponíveis e fazem uma ótima escolha para reduzir chatter e harmônicos enquanto também aumentam taxas de remoção de material.

Um ângulo de hélice de 35° ou 40° é uma boa escolha para desbaste tradicional e aplicações de ranhuramento. Um ângulo de hélice de 45° é a escolha preferida para acabamento, mas também para trajetórias de Fresamento de Alta Eficiência pois o alto ângulo de hélice enrola ao redor da ferramenta mais rápido e faz um corte mais agressivo.

Opções de Ferramentas

Ao usinar alumínio, ferramentas padrão de 2 ou 3 flautas frequentemente farão o trabalho. No entanto, para certas aplicações e configurações de máquina existem algumas mais opções de ferramentas a considerar para desempenho ainda melhor.

Ferramentas Quebra-Cavacos

Uma das coisas mais importantes a considerar ao usinar alumínio (e muitos outros materiais) é evacuação eficaz de cavacos. Fresas de topo padrão de 2-3 flautas rodando em velocidades e avanços recomendados e cargas de cavaco adequadas podem evacuar cavacos razoavelmente bem. No entanto, ferramentas quebra-cavacos de 3 flautas podem rodar em velocidades e taxas de avanço aumentadas para desempenho ainda melhor. A geometria única de quebra-cavacos deslocada cria cavacos menores para evacuação ótima enquanto ainda deixa uma superfície semi-acabada.

Estas ferramentas são excelentes para trajetórias de ferramenta mais avançadas como Fresamento de Alta Eficiência, que é outra ferramenta importante para uma experiência de usinagem de alumínio bem-sucedida.

Fresas de Topo de Alto Balanceamento

Fresas de topo de alto balanceamento são desenhadas para aumentar significativamente o desempenho em centros de usinagem altamente balanceados capazes de RPMs e taxas de avanço elevados. Estas ferramentas são balanceadas com precisão especificamente para usinagem de alta velocidade em alumínio (até 33.000 RPM).

A Helical Solutions oferece ferramentas de alto balanceamento em estilos padrão de 2 flautas, bem como estilos de 3 flautas com refrigerante interno para calor reduzido, evacuação de cavacos aprimorada, e taxas de remoção de material aumentadas. Estas ferramentas, como as quebra-cavacos, também são uma excelente escolha para trajetórias de Fresamento de Alta Eficiência.

Parâmetros de Execução

Definir os parâmetros certos para aplicações de alumínio é vital para otimizar produtividade e alcançar melhores resultados de usinagem. Como o alumínio é um material mais fácil de usinar, empurrar sua máquina aos limites e obter o máximo de sua ferramenta é vital para ficar à frente da competição e continuar ganhando negócios.

Embora existam muitos fatores que entram nos parâmetros para cada trabalho, existem algumas diretrizes gerais a seguir ao usinar alumínio. Para ligas de alumínio fundido (ex. 308, 356, 380), uma metragem superficial de 500-1000 SFM é recomendada, com RPMs variando baseadas no diâmetro do cortador. O cálculo básico para encontrar um ponto de partida para RPMs seria (3.82 x SFM) / Diâmetro.

Em ligas de alumínio forjado (ex. 2024, 6061, 7075), uma metragem superficial de 800-1500 SFM é recomendada, com o mesmo cálculo sendo usado para encontrar um ponto de partida para RPMs.

Fresamento de Alta Eficiência

Fresamento de Alta Eficiência, comumente conhecido como HEM, é uma estratégia que está ganhando popularidade rapidamente na indústria de manufatura. Muitos programas CAM agora incluem trajetórias HEM, e embora virtualmente qualquer máquina possa realizar HEM, o controlador CNC deve apresentar um processador rápido para acompanhar as linhas adicionais de código. Um ótimo exemplo de trajetórias de Fresamento de Alta Eficiência em Alumínio pode ser visto abaixo.

Em seu núcleo, HEM é uma técnica de desbaste que utiliza uma Profundidade Radial de Corte (RDOC) baixa e uma Profundidade Axial de Corte (ADOC) alta para tirar total vantagem da aresta de corte da ferramenta. Para aprender mais sobre como o Fresamento de Alta Eficiência pode aumentar sua eficiência, estender sua vida útil da ferramenta para manter custos baixos, e obter maior desempenho para alumínio (e outros materiais), clique aqui para baixar o Guia HEM.

Resumo

O alumínio é um material versátil com alto nível de usinabilidade, mas não deve ser negligenciado. Entender as melhores maneiras de lidar com ele é importante para alcançar os resultados desejados. Otimizar seu estoque de ferramentas, configurações de máquina, e trajetórias de ferramenta para alumínio é essencial para ficar à frente da competição e tornar sua oficina mais eficiente.