Domine a Fresagem de Alumínio de Alta Velocidade: 6 Dicas de Especialistas para Precisão e Velocidade

Postado em 30 de agosto de 2019 | Por WayKen Rapid Manufacturing

A indústria moderna precisa de peças feitas muito rápido. Protótipos rápidos ou peças personalizadas exigem que subam mais a cada mês. Os clientes querem seus pedidos mais rápidos e precisam que os componentes tenham mais precisão do que antes. Uma das ligas mais difundidas para produção moderna é o alumínio, aparentemente o melhor material que pode existir. É leve, forte, durável e resistente à corrosão. É por isso que novas estratégias de fresagem de alumínio são desenvolvidas rapidamente.

Um dos métodos modernos bem-sucedidos de fresagem de alumínio CNC é chamado de Usinagem de Alta Velocidade (HSM). A principal diferença em comparação à fresagem convencional é que as velocidades de fresagem de alta velocidade são consideravelmente mais altas, e com elas, os usinadores podem aumentar os avanços de corte. Como resultado, a fresagem HSM de alumínio é muito vantajosa de várias maneiras inesperadas. Aqui está o que você ganhará ao escolher estratégias HSM para alumínio em vez de usar fresagem convencional.

A Eficiência é Muito Maior

Ao aumentar a velocidade de corte até 3 vezes mais rápida que a fresagem convencional de alumínio, é possível aumentar os avanços até 2 vezes (em casos de ligas de alumínio mais macias). Até onde sabemos, os avanços de usinagem são os parâmetros que definem a produtividade de todo o processo de fresagem. Dito isso, a eficiência de usinagem de alta velocidade pode ser muito comparada à fresagem convencional. A usinabilidade do alumínio torna possível aumentar velocidades de rotação do fuso até 18.000 rpm e mais, tornando as taxas de remoção de material impressionantes.

Tais taxas de remoção de material tornam os serviços de usinagem de alumínio usando estratégias HSM para alumínio uma oferta muito lucrativa para indústrias automotiva e aeroespacial. No primeiro caso, protótipos automotivos requerem muita remoção de material com preferencialmente o menor número possível de configurações de fresagem. No segundo caso, existem muitas peças longas e grandes que têm bolsos profundos (devem ser leves, então são usinadas principalmente até um conjunto de nervuras intersectantes) e paredes finas; além disso, ligas de alumínio são o que aviões e foguetes consistem em até 80%.

A Temperatura do Corte

Foi comprovado que a temperatura do corte muda com o aumento da velocidade. No início, à medida que a velocidade cresce, a temperatura também cresce. No entanto, à medida que avançamos, a temperatura começa a cair drasticamente até que, em algum ponto, deixe de importar. Aumentar a velocidade de corte apenas diminuirá a temperatura em um pequeno grau. Esta transição é o que significa HSM. Por exemplo, ao fresar alumínio a 300-500 m/min, as temperaturas podem atingir 600-800 graus. No entanto, se aumentarmos a velocidade para 1200, a temperatura cai para menos de 200 graus, e é meros 150 graus a 1800 m/min. A partir desse ponto, cortar mais rápido é inútil.

Considere apenas, meros 150-200 graus! Nenhuma mudança de propriedade do material na área do corte devido a processamento térmico local, nenhum aumento de grão de metal, e demandas muito menores de resfriamento. Uma boa vantagem, eu diria.

Ferramentas Duram Mais

Pode parecer estranho porque a velocidade do corte é maior e o desgaste da ferramenta também deve ser, mas se compararmos a quantidade de material que é cortado pelas ferramentas de corte de alumínio em HSM com fresagem convencional em vez de vida útil da ferramenta em minutos, veremos que a diferença é evidente e fala a favor da fresagem de alta velocidade de alumínio. Qual a razão para uma vida útil prolongada da ferramenta? Primeiro, a temperatura de corte é menor e isso significa que a resistência do material da ferramenta é maior. Então, a largura do cavaco durante a fresagem de alta velocidade é muito menor (a ferramenta gira mais rápido e consegue cortar um cavaco mais fino mesmo com avanços aumentados).

Além disso, ao usinar alumínio, um dos principais problemas é que ele é tão macio que gruda nas arestas de corte da ferramenta durante o processamento. Isso reduz a nitidez da ferramenta e aumenta as forças de corte, diminuindo a vida útil da ferramenta. Mas isso não acontece em altas velocidades. O alumínio simplesmente se solta.

A Precisão da Fresagem de Alumínio de Alta Velocidade

Todos pensamos que avanços maiores pioram o acabamento superficial do alumínio porque a aresta de corte da ferramenta viaja mais enquanto a ferramenta pode fazer uma volta e cortá-lo. Geralmente, isso resulta em um cavaco mais largo, força de corte maior e pior acabamento superficial. No entanto, no HSM, apesar do avanço ser maior, a velocidade da ferramenta é maior, então o cavaco é na verdade mais fino que na fresagem convencional. Além disso, a vibração é menor devido a uma força de corte menor.

Ângulo de Engate da Ferramenta Constante

Um dos principais problemas ao fresar cavidades de peças com fresas de topo está relacionado à fabricação de ângulos de bolsos. A fresa de topo deve girar 90 graus para produzir o bolso e, naquele momento, o material que ela tem que cortar dobra (de ambos os lados do bolso). Isso resulta em um aumento local na força de corte e é muito ruim para a vida útil da ferramenta e precisão da peça. No entanto, a fresagem de alumínio HSM tem várias estratégias predeterminadas de geração de trajetória de ferramenta que incluem um ângulo de engate da ferramenta constante. Isso significa que a ferramenta se aproxima gradualmente do ângulo enquanto usina todo o material ao redor em uma trajetória circular. Dessa forma, a força de corte permanece constante e a precisão também. Além disso, a vida útil da ferramenta é prolongada.

Uso de Refrigerante

Algumas estratégias HSM para usinagem de alumínio não usam refrigerantes. Quero dizer, usinar a 200 graus dificilmente requer qualquer resfriamento de ambos o material e a ferramenta. No entanto, algumas operações extremamente precisas ainda usam refrigerantes para aumentar a qualidade da peça, mas a quantidade de refrigerante é muito menor comparada à usinagem convencional. Alguns processos de fresagem de alumínio de alta velocidade usam a chamada lubrificação de quantidade mínima. A quantidade de refrigerante administrada é apenas suficiente para criar um filme fino que reduz o atrito e oferece algum resfriamento.

Então, é bastante evidente que a fresagem de alumínio de alta velocidade é uma maneira inovadora e produtiva de fabricar peças personalizadas, protótipos, pequenos lotes e outros conjuntos feitos de ligas de alumínio. Com usinagem de alta velocidade, você obterá melhores preços e gastará menos tempo esperando seu pedido ser cumprido.