Usinagem de Alta Velocidade: Guia Completo para Produção Eficiente de Protótipos

Usinagem de alta velocidade refere-se a altas taxas de avanço e velocidade do fuso para remover material sem comprometer a qualidade e precisão da peça. A principal vantagem da HSM é tempo de ciclo rápido e melhor vida útil da ferramenta.

As principais características da HSM são as seguintes:

Alta taxa de remoção de metal (MRR) e minimização do tempo de usinagem
Alta produtividade e baixo custo
Excelente precisão dimensional e exatidão
Capacidade para peças 3D complexas com alta precisão
Eliminação de etapas desnecessárias como polimento e montagem

O que é Usinagem de Alta Velocidade (HSM)?

Usinagem de alta velocidade é um processo no qual podemos atingir altas taxas de remoção de metal (MRR), cortes leves e rápidos com altas taxas de avanço e velocidade do fuso.

É uma combinação de movimentos rápidos e aplicações bem planejadas para atingir peças precisas e os melhores resultados.

Alguns fatores principais que você deve considerar para usinagem de alta velocidade e serviços CNC são:

Seleção e balanceamento de ferramenta
Afinação de cavaco (chip thinning)
Requisitos da máquina
Rigidez da peça e ferramenta
Material e estratégia de usinagem
Programação CAM
Seleção de fresa

Técnicas Usadas para Usinagem de Alta Velocidade

Usinagem de alta velocidade é um processo complicado para fabricação de peças, e você precisa saber como realizar HSM. Se uma pessoa inexperiente realizar o processo com as ferramentas certas, será malsucedido.

HSM é uma mistura de técnicas usadas para várias aplicações. Estas coleções de técnicas são amigáveis ao usuário e muito úteis para operar qualquer operação.

Algumas das melhores técnicas para usinagem de alta velocidade são:

1: Desbaste por Penetração (Plunge Roughing)

É um tipo de caminho de ferramenta CAM e programado manualmente. Você pode dizer que é uma arma secreta para salvar seu bacon. As duas principais propriedades do desbaste por penetração são:

Você pode obter corte mais rígido mudando forças do plano XY para forças axiais Z - para cima e para baixo.
Você pode remover mais material devido às suas brocas helicoidais do que a fresa de topo.

Desbaste por penetração ou fresamento é melhor para bolsões profundos quando bolsões laterais causam mais deflexão da ferramenta. Fresamento por penetração permite realizar desbaste em máquinas antigas na oficina. Algumas desvantagens do desbaste por penetração são:

Corte central e broca helicoidal convencional
Desbaste por penetração 2D vs 3D
Bordas escalopadas

2: Usinagem/Fresamento Trocoidal

Este método de fresamento CNC pode ser aplicado para fresar bolsões profundos, cavidades confinadas e ranhuras. A usinagem trocoidal é uma excelente solução para ranhurar materiais exóticos e duros como titânio e Inconel.

As grandes vantagens da usinagem trocoidal são:

Redução no tempo de ciclo
Capaz de realizar ferramentas multi-fluoradas
Pode remover mais material
Melhora a vida útil da ferramenta
Efeito de afinamento de cavaco (chip thinning)
Reduz o número de passadas axiais
Capacidades de alta velocidade
Mantém taxas de avanço contínuas

3: Passos Laterais (Side Steps)

Estas são as conexões que podem ser eficazes para transição entre caminhos de ferramenta adjacentes durante altas taxas de avanço. Tende a produzir um movimento de passo agudo no final da passada. Movimentos simples de arredondamento podem ser mais agudos em alta taxa de avanço. Na última década, usinagem de superfície por linha de varredura paralela tem sido usada para acabamento de modelos multi-superfície.

Uma solução apropriada em taxa de avanço moderada é usar um caminho de ferramenta de loop simples como alternativa a curvas agudas entre passadas de varredura.

Usinagem de Alta Velocidade: Guia Completo para Produção Eficiente de Protótipos

Máquinas para Usinagem de Alta Velocidade

É essencial examinar uma máquina, gráfico de torque/potência da ferramenta antes de iniciar uma operação HSM. A máquina deve ser capaz de lidar com todos os requisitos. Uma máquina de alta velocidade adequada para 300-M pode não ser adequada para outro material como titânio. Portanto, uma estratégia adequada para operação HSM deve ser aplicada para obter peças precisas e de alta qualidade.

Muitas máquinas são capazes de usinagem de alta velocidade. Pode ser uma fresadora de 5 eixos ou de 3 eixos. Algumas máquinas que podem ser usadas para usinagem de alta velocidade são:

1: Mikron Mill-S-400-U

Mikron Mill-S-400-U é especificamente projetada para usinagem de alta velocidade e torna possível obter acabamentos superficiais de qualidade e alta precisão de peças. A característica única de um sistema inteligente de gerenciamento de temperatura mantém a máquina precisa durante o funcionamento e altas velocidades de fresamento.

Centros de usinagem de alta velocidade Mikron são 10 vezes mais rápidos que outras máquinas convencionais. A construção compacta pode fornecer acessibilidade extraordinária a todas as áreas da máquina para manutenção.

Os componentes de potência da HSM e a base da máquina resfriam otimamente, melhorando a estabilidade térmica no ambiente de produção.

2: Matsuura LX-160

É uma máquina linear de alta qualidade com tempo de ciclo curto. A rigidez otimizada do LX-160 assegura um alto nível de precisão e uma plataforma de usinagem estável. LX-160 reduz o tempo de ciclo, e todos os eixos da Matsuura LX-160 são acionados por motor. Devido a este fator, você pode alcançar aceleração rápida e alta velocidade.

As características raras e sistema de proteção inteligente tornam o LX-160 amigável ao usuário e melhor implementam operações e técnicas de avanço HSM.

Ferramentas para Usinagem de Alta Velocidade

HSM requer ferramentas de usinagem avançadas. Existem diferentes tipos de ferramentas de usinagem de alta velocidade para realizar diferentes aplicações. Os requisitos para cada indústria são diferentes, como na indústria automotiva; ferramentas de usinagem horizontal são usadas para produção em grande lote.

Por outro lado, nas indústrias de molde/matriz, acabamento superficial, precisão e peças precisas são de muita importância, e requerem um conjunto diferente de ferramentas de alta velocidade.

A seleção de ferramenta depende de muitas coisas. Depende de:

Características da peça HSM
Alta velocidade e alta precisão
Tamanho e taxas de avanço rápidas
Material e custo

Estes fatores determinam a melhor ferramenta para usinagem de alumínio de alta velocidade. A coisa mais importante é estabilidade e ferramentas bem balanceadas. Caso contrário, pode criar vibração e levar a curta vida útil da ferramenta.

A seleção de ferramentas HSM começa e termina com uma peça. O balanceamento da ferramenta é muito importante e afeta indiretamente a vida útil da ferramenta e do fuso. Alguns passos para balanceamento de ferramenta são:

Limpeza da máquina de balanceamento e ferramenta de corte
Colocação da ferramenta de corte no fuso
Medições e zerar o desbalanceamento na máquina

É necessário escolher a ferramenta certa com tolerância apertada e velocidade. O sucesso da operação HSM depende de muitos fatores como:

Programas da máquina
Uso de ferramentas e estratégias
Ferramentas e estratégia adequada

Ferramentas HSM devem ser projetadas para alta velocidade, e algumas regras práticas para alta velocidade podem ser aplicadas. Um pequeno percentual de engajamento do diâmetro da ferramenta provaria ser efetivo para efeitos de afinamento de cavaco. Também permite taxas de velocidade aumentadas.

Material para Usinagem CNC de Alta Velocidade

Muitas indústrias usam HSM, como aeroespacial, médica, aviação. HSM tem uma ampla gama de materiais de acordo com os requisitos de sua operação específica. Alguns tipos comuns de materiais são:

1: Óxido de Alumínio

É um dos materiais básicos de ferramenta de corte usado para usinagem de alumínio de alta velocidade. É usado devido à sua estabilidade química em altas temperaturas e dureza superior. Tem baixa resistência à fratura.

2: Ferramenta de Corte Cerâmica

Cerâmicas são altamente resistentes ao desgaste abrasivo e dureza em alta temperatura. São materiais não metálicos disponíveis em duas classes:

Cerâmicas baseadas em nitreto de silício
Cerâmicas baseadas em alumina

3: Diamante

Tem alta dureza, excelente estabilidade química e condutividade térmica. O material de ferramenta mais caro é o diamante natural, pois tem lâminas de aresta afiada. Diamantes naturais são usados principalmente em:

Peças micromecânicas
Retrorrefletor
Chip de disco rígido
Usinagem de ultra-precisão
Giroscópio de navegação

Existem quatro tipos de diamante que podemos usar em usinagem CNC de alta velocidade e usinagem de alumínio de alta velocidade.

Aplicações da Usinagem de Alta Velocidade

Usinagem de alta velocidade pode ser usada para produção direta de protótipos, componentes de pequenos lotes, ferramentas de corte para fabricação de peças de motor. O principal alvo da HSM é reduzir custos de produção com maior produtividade.

O outro alvo da HSM é o incremento da competitividade geral com prazos de entrega e lead times curtos.

Usinagem de Alta Velocidade: Guia Completo para Produção Eficiente de Protótipos

1: Indústria da Aviação

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Os requisitos da indústria da aviação são de alta durabilidade e confiabilidade, e muitas restrições estão envolvidas no processo de projeto e fabricação de aeronaves. A aviação é uma das tecnologias mais complicadas e complexas, e técnicas HSM são usadas principalmente para a indústria da aviação. O uso de ligas de alumínio de alta resistência também está aumentando para implementação dos mais recentes processos e técnicas. A principal razão para escolher HSM para aviação e projeto de aeronaves é:

Profundidade das camadas de corte
Velocidade de corte e alta eficiência de usinagem
Taxa de avanço e superfície mecânica precisa
Seleção de parâmetros de corte

Estes fatores tornam a HSM uma escolha melhor para a indústria da aviação do que outras técnicas e métodos de fresamento.

2: Indústria Médica

Instrumentos, ferramentas e peças médicas exigem mais precisão e exatidão, e você pode alcançar este alto nível de precisão com usinagem CNC de alta velocidade. Pode ser usado para implantes ortopédicos, implantes de articulações, molde ou instrumentos cirúrgicos. Os requisitos de material podem ser diferentes com padrões de alta qualidade.

Muitas empresas prestadoras de serviços CNC servem a indústria médica e ganharam grande profundidade e conhecimento em usinagem CNC de alta velocidade e avanços de usinagem de alta velocidade.

Os fabricantes de peças médicas estão se tornando mais eficientes e não comprometeram a qualidade.

3: Usinagem de Alta Velocidade para a Indústria Automotiva

Usinagem de alta velocidade oferece uma ampla gama de produtos e usos para várias aplicações. Nos últimos anos, a usinagem de alumínio de alta velocidade aumentou para reduzir peso e custo na indústria automotiva.

É usada principalmente para produção em pequenos lotes, peças complexas e fabricação de moldes. A indústria automotiva requer fresamento de alta velocidade e produção de peças de alto volume, e HSM é uma boa escolha para atender a estes requisitos.

O foco principal da indústria automotiva é produzir veículos rápidos e baratos, e alto investimento requer implementação de diferentes metodologias.

As peças automotivas são fabricadas com usinagem de alta velocidade, e muitas empresas prestadoras de serviços CNC podem ser uma boa escolha para sua fabricação de peças automotivas.

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