Dominando a Fresagem de Alta Velocidade: Estratégias de Ferramentas e Configuração de Máquina para Acabamentos Premium

Existem tantas opiniões sobre fresagem de alta velocidade com ferramentas pequenas e seu uso adequado na indústria de manufatura quanto porcas e parafusos. O benefício da fresagem de alta velocidade é que permite cargas de corte e taxas de cavaco menores, produzindo melhores acabamentos superficiais. No nosso mundo de usinagem de alta velocidade, alta tolerância e alta produção, há um casamento de muitos pontos para criar uma peça perfeita. Na DATRON, promovemos uma estratégia de configuração adequada da máquina DATRON, fixação de material e ferramentas de corte com velocidades e avanços otimizados para definir esta estratégia.

5 Essenciais para o Sucesso na Fresagem de Alta Velocidade:

1. Fuso de alta velocidade/frequência livre de vibração
2. Eixos X, Y e Z rígidos e livres de vibração
3. Fixação de peça rígida, suporte total, livre de vibração.
4. Ferramentas livres de vibração
5. Programa otimizado usando avanços e velocidades adequados

Esta discussão abordará o quarto item, ferramentas.

Sua oficina fez o investimento em uma fresadora de alta velocidade e você recebeu um programa para rodar. Pode ser uma peça de teste, várias, ou uma produção de centenas. Não há dúvida se a fresadora vai performar, esse processo foi confirmado antes da compra. Então, fixação de peça e ferramentas farão ou quebrarão o sucesso desta peça.

Para discussão, assumiremos que os outros quatro pontos acima foram atendidos (fuso de alta velocidade/frequência livre de vibração, eixos X Y e Z livres de vibração, fixação de peça rígida com suporte total livre de vibração, programa otimizado), então vamos discutir Estratégias de Ferramentas para Fresagem de Alta Velocidade.

Composição das Ferramentas de Fresagem de Alta Velocidade

Aço rápido ou metal duro? Todos concordamos que vibração é assassina e ainda mais na fresagem de alta velocidade. A operação em velocidades e avanços mais altos para atender produção, parâmetros de custo e obter o melhor acabamento dita a ferramenta mais rígida e livre de vibração. Há potencial de flexão com ferramentas de aço rápido e vibração em altas velocidades. Portanto, a necessidade de ferramentas rígidas aponta para metal duro… metal duro microgrão sólido de alta qualidade.

Design das Ferramentas de Fresagem de Alta Velocidade

O design geométrico das ferramentas de metal duro de alta velocidade, e especificamente das Ferramentas DATRON, permitem o corte mais proficiente e limpo do material em altas velocidades e taxas de avanço. Isso permitiria passes de desbaste pesados criando um cavaco de formato completo sem enrolar, colocando toda a energia de corte do fuso na remoção de material.

Fixação das Ferramentas de Fresagem de Alta Velocidade

Vem a seguir a fixação adequada da ferramenta. Vibração na ferramenta geralmente resulta de ferramentas não feitas para fresagem de alta velocidade, ferramentas mal balanceadas ou ferramentas fixadas incorretamente. Com fusos de haste direta ou porta-ferramentas balanceados para fusos HSK, corte livre de vibração pode ser alcançado. Carregar a ferramenta corretamente (ferramentas de haste direta com anel de parada de latão ou porta-ferramentas HSK) requer um espaço de 20% ou 4-6mm entre o topo ou desvanecimento da aresta ao anel de parada ou porta-ferramentas HSK. Isso permite que os cavacos se movam livremente para longe da ferramenta durante a fresagem. No entanto, deve haver apenas aproximadamente 80% do eixo preenchendo o grampo de fixação direta ou porta-ferramentas HSK. O topo da ferramenta não deve entrar em contato com o topo do grampo ou porta-ferramentas HSK. Isso poderia causar danos ao seu fuso.

Avanços e Velocidades para Ferramentas de Fresagem de Alta Velocidade (Mais Remoção de Cavacos)

Agora, vem a parte divertida. Qual é a melhor velocidade e taxa de avanço? E para que tipo de remoção de cavaco você deve ter para seu programa?

De forma geral, a estratégia de fresagem com fresas de alta velocidade não seguirá o mesmo caminho de uma fresadora convencional, commodity (não de alta velocidade). A capacidade de usar ferramentas menores mais rápido, mais limpo e em altas taxas de avanço, permite múltiplos passes com tempo de ciclo menor que práticas de usinagem commodity padrão. O alto acabamento remove a necessidade de processos adicionais de segundo e terceiro passo normalmente necessários na fresagem de máquinas commodity.

Com isso em mente, sua estratégia incluirá uma seleção de ferramentas que atendam às suas práticas de fresagem mais comuns. Também permite "ajustar" a taxa de avanço e velocidade das ferramentas selecionadas e buscar a melhor velocidade e taxa de avanço para cada ferramenta e operação de fresagem. Isso pode ser feito de várias maneiras: Teste de Percussão, Teste de Vibração, Teste de Oitava (tom harmônico) ou o velho método de Tentativa e Erro. O objetivo final é encontrar as melhores taxas de avanço e velocidade para os melhores resultados. A maioria dos operadores DATRON bem-sucedidos usará o método de Tentativa e Erro.

Velocidade (rpm) e Avanço (deslocamento de corte) publicados são bons pontos de partida, mas são apenas pontos de partida na melhor das hipóteses. Você deve considerar a máquina, fuso, material e ferramenta? Lembre-se que é um casamento de vários fatores para maximizar sua estratégia: fuso de alta velocidade/frequência, rigidez e tolerâncias dos eixos X Y e Z, fixação de peça rígida. Tipo de ferramenta (design geométrico, diâmetro, aresta, comprimento e fixação da ferramenta) e profundidade de passe afetarão a taxa de avanço e velocidade.

Também há algumas anomalias na fresagem de alta velocidade. Na fresagem de alta velocidade, chiado e vibração são assassinos e geralmente dizem ao operador para reduzir a velocidade e/ou taxa de avanço. No entanto, na comunidade de fresagem de alta velocidade, há muitas vezes onde aumentá-la, aumentando a taxa de velocidade permitindo uma melhor taxa de avanço, melhor carga de cavaco, resolverá o problema.

Verificando a Carga de Cavaco

Carga de cavaco é a espessura real do cavaco produzido no processo de usinagem. É um reflexo da combinação da taxa de avanço da fresa (movendo-se no material) e taxa de velocidade (quão rápido está girando; RPM). Uma carga de cavaco muito alta causará acabamento de aresta insatisfatório e/ou movimento da peça devido à pressão de corte aumentada. Colocará maior estresse no fuso e ferramenta (arriscando quebra) e certamente causará maior desgaste na ferramenta… encurtando sua vida útil. A necessidade de uma boa carga de cavaco ajuda a reduzir a principal causa de perda de ferramenta: Calor. O calor é criado pelo atrito da ação de corte da ferramenta, aresta de corte para material. Com a evacuação adequada do cavaco vem a liberação do calor gerado da ação de corte, reduzindo possível dano à ferramenta.

Carga de cavaco é medida em milésimos de polegada (ex: 0,010) e é influenciada pela velocidade do fuso e taxa de avanço de uma máquina CNC. Número de arestas, comprimento da aresta, diâmetro da haste e profundidade de corte também afetam a carga de cavaco. O número de arestas de corte em uma ferramenta determina como a carga de cavaco é dividida. Uma ferramenta de aresta única fornece toda a carga de cavaco durante uma revolução, enquanto uma ferramenta de aresta dupla divide a carga sobre duas arestas e assim por diante.

Fórmula para Determinar Carga de Cavaco:

carga de cavaco = taxa de avanço / (rpm x #arestas de corte)

Manipulando a Carga de Cavaco:

Para Aumentar a Carga de Cavaco:

• Aumentar a taxa de avanço
• Diminuir o RPM
• Usar menos arestas

Para Diminuir a Carga de Cavaco:

• Diminuir a taxa de avanço
• Aumentar o RPM
• Usar mais arestas

Para sua referência, a faixa de carga para Fresas de Topo DATRON será:
1mm Dia = .01mm (.000394)
20mm dia = .15mm (.7874)

Isso dependerá muito do diâmetro da haste e comprimento da aresta. Sempre use o menor comprimento de aresta para a profundidade de fresagem requerida. Reduzir a produção para evitar o custo adicional de uma ferramenta raramente é justificado.

A capacidade de carga de cavaco também é afetada pelo design geométrico do fabricante. Portanto, é sempre necessário estar familiarizado com as especificações do fabricante para a ferramenta.

Por fim, ajuste a melhor velocidade e avanço em aplicação real. Observe e Ouça. O acabamento do material e o tom que o fuso faz com a ferramenta durante a operação darão uma boa indicação se você está indo na direção certa ou errada. Ter testado as ferramentas antes de especificá-las em produção dará a você a "vantagem competitiva" para sua aplicação. Saber quando a vibração da ferramenta é introduzida (em que velocidade) permitirá que você traga a operação da ferramenta o mais próximo possível disso sem introduzir resultados devastadores. Isso dará a você a capacidade de maximizar o uso da ferramenta, máquina, fuso e programa para fresar a melhor peça e acabamento.