Matemática Essencial para Oficina: Fórmulas e Estratégias Chave para CNC e Usinagem Tradicional

A matemática de oficina é uma consideração importante para programadores CNC e operadores.

Um dos problemas mais comuns que vi em meus anos na oficina é a falta geral de informações prontamente disponíveis e úteis sobre matemática de oficina – especificamente sobre avanços, velocidades e fórmulas relacionadas.

Seja você programando uma máquina CNC de 5 eixos ou girando manivelas em uma fresadora de joelho de 60 anos, os números não mentem. No entanto, uma lição muito importante que aprendi é respeitar as variáveis. Qualquer fórmula comum que você use na oficina fornecerá a informação necessária para abordar o corte apropriadamente, mas lembre-se de sempre tratar esse número como um ponto de partida. Existem um número imensurável de variáveis com qualquer corte, até mesmo as condições atmosféricas na oficina. Fabricantes de ferramentas fornecerão números sugeridos, seja pés de superfície por minuto, carga de cavaco por dente, rotações por minuto, polegadas por minuto ou qualquer combinação desses e mais. Tudo pode ficar muito confuso e avassalador, mas não desista de mim agora. Espero que este post possa servir como informação de referência para você e sua oficina, e espero poder dar algum sentido a isso para você.

Como você pode ver nas fórmulas acima, para calcular qualquer uma delas você precisa já saber alguns dos outros dados para inserir. É aqui que entram os fabricantes de ferramentas. Eles podem fornecer informações para suas ferramentas e aplicações específicas. No entanto, há algumas informações básicas baseadas no material que você está cortando que fornecerei a você agora. Lembre-se que estes são pontos de partida, o melhor juiz serão seus olhos e ouvidos. O seguinte é uma lista de SFPM sugeridos para materiais comuns:

Matemática de Oficina – SFPM para Materiais Comuns:

Digamos que estamos usando uma fresa de topo de metal duro sólido de .500" cortando alumínio. Olhando nosso gráfico, o SFPM sugerido é 800. Para determinar nosso RPM sugerido, usamos a fórmula acima SFPM x 3,82 / Diâmetro da Ferramenta:

Dou outro exemplo, desta vez com uma ferramenta significativamente menor. Vamos usar o mesmo material, mas desta vez com uma fresa de topo de metal duro sólido de .125".

Você pode ver claramente onde o diâmetro da ferramenta muda drasticamente os parâmetros sugeridos, e onde um fuso de alto RPM é um fator valioso. Esta tabela pode ser usada para estes materiais comuns, porém o fabricante das ferramentas que você escolher provavelmente terá informações específicas nas ferramentas que você comprou, que devem sempre ser usadas quando disponíveis.

Ainda está comigo? Sei, você sente que está no álgebra do ensino médio de novo. Todos estes números farão mais sentido quando você começar a aplicá-los a trabalhos na SUA oficina na SUA máquina, até lá fique comigo! Prometo que valerá seu tempo. Vamos passar para Polegadas por Minuto.

Se você referenciar a fórmula acima Taxa de Avanço (polegadas por minuto) = RPM x Carga de Cavaco por Dente x Número de Arestas, você vê que para calcular isso precisa de informação da ferramenta. Carga de Cavaco por Dente é a quantidade de material que um dente, ou aresta, da ferramenta remove em uma revolução. A maioria dos fabricantes de ferramentas tem informações sugeridas de carga de cavaco disponíveis, mas você também pode usar seu próprio conhecimento e experiência para fazer uma sugestão.

Neste exemplo, vamos usar uma fresa de topo de metal duro sólido de .500" com três arestas para cortar alumínio. Como já sabemos do primeiro exemplo que o RPM sugerido é 6.112, tudo que precisamos é a carga de cavaco por dente. O fabricante sugere .005" por dente de carga de cavaco nesta ferramenta, então temos toda a informação necessária para calcular nossa taxa de avanço.

Viu? Não é tão confuso quanto parecia. No entanto, aqui é onde algumas variáveis entram em jogo. Consideração séria precisa ser feita para o tipo de corte que você está realizando. Se você está fresando uma ranhura com engate total da ferramenta, então você precisa ser mais conservador. No entanto, se você está utilizando uma estratégia dinâmica (como discutido em outro post do blog), então você poderia potencialmente ser mais agressivo. Como disse no início, estes números são pontos de partida.

Finalmente, discutiremos como calcular Carga de Cavaco por Dente. Esta é uma fórmula útil tanto para preparar um corte ou programar quanto para analisar um corte existente. Você pode facilmente olhar seu programa enquanto tenta otimizar acabamento superficial, tempo de ciclo ou vida da ferramenta e isso será um bom indicador de utilização adequada da ferramenta.

Digamos que estávamos rodando aquele último exemplo a 4.000 RPM em vez dos 6.112 sugeridos. Também rodamos a 120 IPM em vez de 91,68 IPM. Nossos resultados não foram ótimos e o Controle de Qualidade quer respostas… AGORA! Então, vamos checar os números!

Isso é o dobro da sugestão do fabricante, portanto um ótimo lugar para começar a procurar problemas. Usando a fórmula que você agora dominou, você sabe que precisa ou baixar sua taxa de avanço ou subir seu RPM para atender aos requisitos.

Agora que você está armado com um entendimento básico destas fórmulas e o conhecimento que NENHUMA delas é imutável, você está pronto para começar a aplicá-las ao seu trabalho diário. Você ficará surpreso como rapidamente não precisará referenciar gráficos ou sites para ter confiança em seus números e o trabalho de programar uma máquina CNC muito cara se tornará um pouco menos estressante. Acesse o Guia de Velocidades & Avanços