Atacando o alumínio:um guia de usinagem

O alumínio é um dos materiais mais comumente usinados, pois a maioria das formas do material apresenta excelente usinabilidade e, portanto, é um material comumente usado na fabricação. Por causa disso, a competição pela usinagem de alumínio pode ser intensa. Compreender os fundamentos por trás da seleção de ferramentas, parâmetros de operação e técnicas avançadas de fresamento para alumínio pode ajudar os maquinistas a obter uma vantagem competitiva.

Propriedades do material

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

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

O alumínio fundido tem menor resistência à tração, mas com maior flexibilidade. Custa menos e possui maiores porcentagens de elementos externos (silício, magnésio, etc.) em suas ligas, tornando-o mais abrasivo que o Forjado.

Loja de fresas de topo da Helical Solutions para alumínio e materiais não ferrosos

Geometria da ferramenta

Existem algumas opções de revestimento disponíveis para ferramentas de alumínio, incluindo o popular ZrN dourado (nitreto de zircônio) e o menos conhecido, mas altamente eficaz, TiB₂ (Diboreto de titânio). As ferramentas não revestidas também podem fornecer um desempenho de usinagem sólido. No entanto, a verdadeira chave para a usinagem de alto desempenho em alumínio é conhecer a contagem de canais e o ângulo de hélice adequados necessários para sua operação.

Contagem de Flauta

Fresas de topo para alumínio geralmente estão disponíveis em estilos de 2 ou 3 canais. Com contagens de canais mais altas, seria difícil evacuar os cavacos efetivamente nas altas velocidades nas quais você pode trabalhar em alumínio. Isso ocorre porque as ligas de alumínio deixam um grande cavaco e os vales dos cavacos se tornam menores com cada canal adicional em uma fresa de topo.

Tradicionalmente, as fresas de topo de 2 canais têm sido a escolha preferida para o alumínio. No entanto, as fresas de topo de 3 canais provaram ser mais bem-sucedidas em muitas operações de acabamento e, com os parâmetros corretos, também podem funcionar com sucesso como desbastes. Embora grande parte do debate entre fresas de topo de 2 e 3 canais para alumínio se resuma à preferência pessoal, a operação, a rigidez e as taxas de remoção de material desejadas também podem afetar a seleção da 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. As ferramentas de corte para alumínio normalmente apresentam ângulos de hélice mais altos do que as fresas de topo padrão. Ângulos de hélice especializados para alumínio são tipicamente 35°, 40° ou 45°. Ferramentas de hélice variável também estão disponíveis e são uma ótima opção para reduzir vibrações e harmônicos, além de aumentar as taxas de remoção de material.

Um ângulo de hélice de 35° ou 40° é uma boa escolha para aplicações tradicionais de desbaste e rasgo. Um ângulo de hélice de 45° é a escolha preferida para acabamento, mas também para percursos de fresamento de alta eficiência, pois o alto ângulo de hélice envolve a ferramenta mais rapidamente e contribui para um corte mais agressivo.

Opções de ferramentas

Ao usinar alumínio, as ferramentas padrão de 2 ou 3 canais geralmente fazem o trabalho. No entanto, para determinadas aplicações e configurações de máquinas, há mais algumas opções de ferramentas a serem consideradas para um desempenho ainda melhor.

Ferramentas de quebra-cavacos

Uma das coisas mais importantes a serem consideradas na usinagem de alumínio (e muitos outros materiais) é a evacuação eficaz de cavacos. Fresas de topo padrão de 2-3 canais operando em velocidades e avanços recomendados e cargas de cavacos adequadas podem evacuar os cavacos razoavelmente bem. No entanto, as ferramentas quebra-cavacos de 3 canais podem operar em velocidades e taxas de avanço aumentadas para um desempenho ainda melhor. A geometria exclusiva do quebra-cavacos deslocado cria cavacos menores para uma evacuação ideal enquanto ainda deixa uma superfície semiacabada.

Essas ferramentas são excelentes para percursos de ferramenta mais avançados, como o Fresamento de Alta Eficiência, que é outra ferramenta importante para uma experiência de usinagem de alumínio bem-sucedida.

Fresas de topo de alto equilíbrio

As fresas de topo de alto equilíbrio são projetadas para aumentar significativamente o desempenho em centros de usinagem altamente balanceados capazes de RPMs e taxas de avanço elevadas. Essas ferramentas são balanceadas com precisão especificamente para usinagem de alta velocidade em alumínio (até 33.000 RPM).

A Helical Solutions oferece ferramentas de alto equilíbrio em estilos padrão de 2 canais, bem como estilos de refrigeração de 3 canais para reduzir o calor, melhorar a evacuação de cavacos e aumentar as taxas de remoção de material. Essas ferramentas, como os quebra-cavacos, também são uma excelente opção para percursos de fresamento de alta eficiência.

Parâmetros de execução

Definir os parâmetros corretos para aplicações de alumínio é vital para otimizar a produtividade e obter melhores resultados de usinagem. Como o alumínio é um material mais fácil de usinar, levar sua máquina ao limite e tirar o máximo proveito de sua ferramenta é vital para ficar à frente da concorrência e continuar ganhando negócios.

Embora existam muitos fatores que entram nos parâmetros de cada trabalho, existem algumas diretrizes gerais a serem seguidas ao usinar alumínio. Para ligas de alumínio fundido (ou seja, 308, 356, 380), recomenda-se uma metragem de superfície de 500-1000 SFM, com RPMs variando com base no diâmetro da fresa. O cálculo básico para encontrar um ponto de partida para RPMs seria (3,82 x SFM) / Diâmetro.

Em ligas de alumínio forjado (ou seja, 2024, 6061, 7075), recomenda-se uma metragem de superfície de 800-1500 SFM, com o mesmo cálculo sendo usado para encontrar um ponto de partida para RPMs.

Fresagem de alta eficiência

A Fresagem de Alta Eficiência, comumente conhecida como HEM, é uma estratégia que está ganhando popularidade rapidamente na indústria de manufatura. Muitos programas CAM agora incluem caminhos de ferramenta HEM e, embora praticamente qualquer máquina possa executar HEM, o controlador CNC deve apresentar um processador rápido para acompanhar as linhas de código adicionais. Um ótimo exemplo de percursos de fresamento de alta eficiência em alumínio pode ser visto abaixo.

Em sua essência, HEM é uma técnica de desbaste que utiliza uma baixa profundidade de corte radial (RDOC) e uma alta profundidade de corte axial (ADOC) para aproveitar ao máximo a aresta de corte da ferramenta. Para saber mais sobre como o Fresamento de Alta Eficiência pode aumentar sua eficiência, prolongar a vida útil da ferramenta para manter os custos baixos e obter maior desempenho para alumínio (e outros materiais), clique aqui para baixar o Guia HEM.

Em resumo

O alumínio é um material versátil e com alto nível de usinabilidade, mas não deve ser menosprezado. Compreender as melhores maneiras de enfrentá-lo é importante para alcançar os resultados desejados. Otimizar seu berço de ferramentas, configurações de máquinas e caminhos de ferramentas para alumínio é essencial para ficar à frente da concorrência e tornar sua oficina mais eficiente.