Visão Abrangente de Ferramentas de Máquinas CNC: Tipos, Funções e Aplicações

Máquinas CNC podem realizar vários procedimentos de usinagem devido às diferentes ferramentas de usinagem CNC disponíveis. Estas diferentes ferramentas CNC têm várias propriedades que as tornam adequadas para várias operações enquanto reduzem a necessidade de entrada manual de operadores de máquina. Isso elimina o antigo problema de operadores de máquina ficarem cansados e estragarem o processo.

As ferramentas de usinagem CNC são divididas em vários tipos, incluindo torneamento, corte (fresamento), furação e ferramentas de retificação. Entre elas, as ferramentas de corte CNC são as mais usadas.

Este artigo descreverá os vários tipos de ferramentas de máquinas CNC e as funções de cada uma. Se você gostaria de saber mais sobre estas ferramentas de usinagem, este é o guia rápido para você.

Ferramentas de Torneamento CNC

Torneamento é um dos procedimentos de usinagem mais antigos, remontando ao império egípcio. Ferramentas de torneamento CNC trabalham com um torno (máquina de torneamento) que gira a peça em altas rotações por minuto enquanto a ferramenta de torneamento molda a peça na forma programada. A forma da peça depende do tipo de procedimento de torneamento e da ferramenta de torneamento usada. Exemplos de várias ferramentas de torneamento incluem:

Ferramentas de Alargamento (Boring Tools)

Ferramentas de alargamento trabalham com o torno para alargar furos retos ou cônicos que já foram furados ou fundidos na peça.

Ferramentas de Chanfro (Chamfering Tools)

Operadores usam ferramentas de chanfro para várias aplicações como rebarbação, remoção de arestas vivas em peças, e chanfro.

Ferramenta de Knurling

Ferramentas de knurling são ferramentas de torneamento CNC funcionais para produzir vários padrões (diagonal, reto ou losango) na superfície de peças. Estes padrões servem como fonte de melhor aderência na peça acabada.

Ferramenta de Corte (Parting Tool)

Ferramentas de corte têm uma aresta tipo lâmina que funciona cortando material da peça. Operadores também a usam para cortar a peça acabada do resto da peça.

Ferramentas de Corte CNC (Ferramentas de Fresamento CNC)

Ferramentas de corte CNC são um dos conjuntos de ferramentas mais utilizados na indústria CNC. Embora sejam chamadas de ferramentas de corte, não há procedimento chamado corte em CNC. Em vez disso, temos o procedimento de fresamento. É por isso que ferramentas de corte CNC também são conhecidas como fresas CNC/cortadores CNC.

Quanto ao procedimento, fresamento é outro procedimento popular para o qual ferramentas de usinagem são comumente usadas. Embora muito vital no espaço de usinagem, alcança a precisão que o procedimento de torneamento tem devido à grande variedade de ferramentas CNC usadas no fresamento. Fresas CNC são usadas com uma fresadora CNC (ou máquina de fresamento). A máquina de fresamento usa fresas CNC para remover material de diferentes pontos em uma peça fixa em movimento circular.

Exemplos das ferramentas de corte incluem:

Fresas de Topo (End Mills)

Se você está familiarizado com fresamento CNC, definitivamente já ouviu falar sobre fresas de topo. Elas são bastante semelhantes a brocas, mas mais versáteis. Elas ajudam a cortar furos em materiais mesmo sem um ponto pré-furado. Existem também vários tipos de fresas de topo que diferem pelo número de flautas e tipo de ponta que têm.

Classificando-as pela ponta, existem três tipos: ponta arredondada (bull nose), ponta esférica (ball nose) e fresas de topo planas. Quanto ao número de flautas, o mínimo que qualquer fresa de topo poderia ter é 2 (Nota: o texto original dizia 8, mas isso parece ser um erro; o mínimo comum é 2 flautas).

Fresas de Face (Face Mills)

Fresas de face são cortadores CNC com faces planas com arestas de corte substituíveis feitas de carboneto. Como estas arestas de corte estão no lado, fresas de face só podem cortar peças na direção horizontal. A função das fresas de face é fazer seções planas nas peças. Uma vantagem de usar fresas de face é a capacidade de substituir suas arestas de corte. Esta propriedade dá à ferramenta um tempo de operação mais longo.

Fresas de Disco (Slab Mills)

Fresas de disco são ferramentas de corte CNC usadas para fresar superfícies planas. São mais adequadas para operações pesadas. Para usar fresas de disco, você deve colocar a superfície da peça paralela à mesa da fresadora CNC.

Cortadores Voadores (Fly Cutters)

Cortadores voadores são cortadores CNC que consistem em um corpo de ferramenta e bits de corte. Sua função é fazer cortes rasos ou amplos nas peças. Podem ter um ou dois bits de corte. A vantagem de usar cortadores voadores com dois bits de corte é que podem cobrir uma seção maior da peça. Você poderia usá-los para funções semelhantes às fresas de face; no entanto, são menos caros.

Fresas Ocadas (Hollow Mills)

Fresas ocadas são cortadores CNC com formato de tubo e parecem fresas de topo invertidas. São comumente usadas na criação de raios de forma e pontos completos nas peças.

Além destes tipos de ferramentas de corte, ainda existem muitos tipos que incluem:

• Alargadores (Reamers)
• Cortadores laterais e de face (Side-and-face cutters)
• Fresas de rosca (Thread mills)
• Cortadores de Engrenagem Involuta (Involute Gear Cutters)

Ferramentas de Furação

Também conhecidas como brocas, operadores usam ferramentas de furação para criar furos em peças. Elas trabalham com brocas helicoidais ou fresadoras CNC e fazem estes furos usando suas flautas e pontas de corte cônicas. Exemplos de ferramentas de furação incluem:

Broca de Centragem (Center Drills)

Operadores usam brocas de centragem para fazer furos precisos na peça antes de usar outras brocas para alargar o furo.

Broca Ejetora (Ejector Drills)

Broca ejetoras são usadas após brocas de centragem para criar furos maiores e mais profundos na peça.

Broca Helicoidal (Twist Drills)

Operadores usam brocas helicoidais para fazer furos que não requerem grandes especificações.

Às vezes, operadores classificam ferramentas de furação como uma subseção de ferramentas de corte.

Ferramentas de Retificação

Ferramentas de retificação trabalham em conjunto com rodas de retificação. São usadas para suavizar a superfície de uma peça e geralmente têm um alto nível de precisão. A única ferramenta de retificação identificada é a roda de retificação abrasiva.

Diferentes Tipos de Materiais Usados na Fabricação de Ferramentas de Máquinas CNC

A matéria-prima das ferramentas de máquinas CNC determina o procedimento de usinagem, como taxa de avanço e velocidade de corte, que você pode usar. Uma regra geral é que a matéria-prima de suas ferramentas de máquinas CNC deve ser mais dura que o material da peça. Se não, a ferramenta será amplamente ineficaz para o procedimento. Listados abaixo estão alguns exemplos comuns de materiais usados na fabricação de ferramentas de usinagem:

Aço Carbono

Contendo uma mistura de silício, carbono e manganês, aço carbono é a ferramenta mais barata usada na fabricação de ferramentas de máquinas CNC. No entanto, com seu baixo preço vem uma grande desvantagem. O material tem baixa durabilidade.

Portanto, ferramentas de máquina de aço carbono não podem funcionar em operações pesadas. Devido ao seu baixo ponto de fusão (200°C), não pode suportar o alto calor gerado em operações pesadas; portanto, começa a derreter. Operadores usam para cortar materiais leves como espuma ou plástico.

Aço de Alta Velocidade (HSS)

Contendo metais mais duráveis como tungstênio, molibdênio e cromo, aço de alta velocidade é um material mais durável para fabricar ferramentas de máquinas CNC. Com ponto de fusão de 600°C, materiais feitos de aço de alta velocidade são adequados para operações pesadas e podem suportar altos níveis de calor.

Carbonetos Cementados

Carbonetos cementados consistem de carbonetos e metais como titânio. Devido aos seus constituintes, pode suportar temperaturas ainda mais altas que aço de alta velocidade. No entanto, o material não é tão durável quanto aço de alta velocidade. Isso significa que sua duração de uso pode ser encurtada por rachaduras ou lascas na superfície da ferramenta. Portanto, seu uso é majoritariamente limitado a fabricação de ferramentas usadas para acabamento.

Cerâmicas de Corte

Este é o material mais duro desta lista. Resistente à corrosão e calor, ferramentas de usinagem feitas deste material podem cortar as peças mais duras. No entanto, são semelhantes a carbonetos cementados em sua vida útil da ferramenta. Apesar de sua dureza, fabricantes raramente os usam para fazer ferramentas de máquinas CNC pois são suscetíveis a rachaduras e lascas.

Quais Revestimentos Comuns são Usados em Ferramentas de Usinagem CNC?

Outro fator que contribui para as propriedades das ferramentas de máquinas CNC é o revestimento usado. Estes revestimentos podem melhorar a vida da ferramenta e dureza e ajudá-las a suportar temperaturas mais altas. Exemplos de revestimentos comuns de ferramentas incluem:

Nitreto de Titânio (TiN)

Este é um dos revestimentos mais antigos e comuns usados para aumentar a dureza das ferramentas de corte. Além da dureza, também melhora outras propriedades como estabilidade térmica e resistência ao desgaste das ferramentas. Também tem resistência moderada à oxidação.

No entanto, fabricantes criaram variações deste revestimento com melhores propriedades. Portanto, seu uso não é tão difundido como antes.

Nitreto de Cromo (CrN)

Fabricantes fizeram revestimentos de nitreto de cromo para funcionar onde nitreto de titânio não podia. O revestimento aumenta a dureza das ferramentas de máquina e as torna resistentes à corrosão. Também aumenta sua resistência térmica e as torna adequadas para ferramentas para aplicações de alto calor.

Nitreto de Alumínio e Titânio (AlTiN) / Nitreto de Titânio Super Vida

Este revestimento não deve ser confundido com o revestimento de Nitreto de Titânio e Alumínio (TiAlN). Estes dois diferem em seu conteúdo de alumínio. TiAlN contém 40% de alumínio, enquanto AlTiN contém cerca de 65% de alumínio. Este revestimento aumenta a resistência das ferramentas de máquinas CNC ao calor.

Carbonitreto de Titânio (TiCN)

Esta é outra variação do revestimento de nitreto de titânio, que contém carbono. Devido à temperatura de operação relativamente baixa deste revestimento, não pode funcionar em ambientes de alta temperatura. Melhora propriedades como dureza e lubrificação superficial de ferramentas de corte CNC.

Fatores a Considerar ao Selecionar Ferramentas de Máquinas CNC

Garantir que você tem a ferramenta certa é vital para o sucesso de qualquer procedimento de usinagem. Para garantir que você tem a ferramenta certa, você deve considerar as várias propriedades necessárias para completar as melhores peças usinadas com rugosidade superficial com sucesso. Listados abaixo estão os vários fatores a considerar ao escolher ferramentas de usinagem:

O Material do Qual a Peça é Feita

O material que você pretende trabalhar é vital para sua escolha de ferramenta. Como mencionado anteriormente, a ferramenta usada em um procedimento de usinagem deve ser mais dura que a peça. Após determinar a tenacidade da peça, você pode facilmente determinar os materiais que podem funcionar para o procedimento de usinagem.

A Matéria-Prima da Ferramenta

As propriedades da ferramenta também são vitais para escolher a ferramenta certa. Por exemplo, se você precisa de uma ferramenta que tem longa vida útil e pode suportar alto calor, ferramentas de aço de alta velocidade são a melhor escolha. No entanto, cerâmicas de corte são a melhor opção se você quer uma ferramenta que pode cortar materiais extra-duros como ferro fundido.

Número de Flautas

O número de flautas na ferramenta é importante pois determinam a taxa de avanço da ferramenta de máquina. Quanto maior o número de flautas, maior a velocidade na qual o cortador se move contra a peça. No entanto, muitas flautas também podem levar a pedaços de peça cortados ficando presos entre as flautas. Portanto, obter o número ótimo de flautas para um procedimento de usinagem é vital.

O Tipo de Operação de Usinagem em Consideração

Existem várias ferramentas de usinagem CNC especificadas para vários procedimentos de usinagem. Portanto, o tipo de procedimento de usinagem dá a você uma lista curta de ferramentas com as quais você pode trabalhar. No entanto, em alguns casos, as ferramentas para um procedimento de usinagem particular podem funcionar para outras aplicações.

O Revestimento da Ferramenta

O revestimento da ferramenta de máquina também é vital pois impacta as propriedades da ferramenta. Por exemplo, um revestimento de nitreto de titânio aumenta o custo de produção de uma ferramenta e sua dureza. Portanto, se você precisa de uma ferramenta com preço barato, uma ferramenta de nitreto de titânio está fora de questão.

Nenhuma Usinagem sem Ferramentas de Máquinas CNC

Ferramentas de máquinas CNC são indispensáveis em procedimentos de usinagem. No entanto, você precisa obter a certa para garantir que o procedimento de usinagem prossiga sem problemas. Em vez de quebrar a cabeça com a ferramenta certa, você pode terceirizar suas operações de usinagem para especialistas.

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Perguntas Frequentes

Existe alguma ferramenta que pode funcionar para todos os procedimentos de usinagem?

Embora algumas ferramentas possam funcionar para mais de um procedimento, nenhuma ferramenta única é funcional em todos os tipos de procedimentos. É aconselhável usar apenas ferramentas especificadas para um procedimento de usinagem para alcançar os melhores resultados.

Que tipo de material é melhor para fazer ferramentas CNC?

O melhor material para uma ferramenta de máquina CNC dependerá do procedimento de usinagem com o qual a ferramenta trabalhará. No entanto, aço de alta velocidade dá o melhor dos dois mundos em termos de preço e dureza.

Revestimento é necessário para ferramentas CNC?

Revestimento ajuda a melhorar as propriedades das ferramentas de usinagem. Portanto, são importantes para muitas ferramentas. No entanto, não são necessários. Você pode usar estas ferramentas sem revestimento. O único problema com a maioria das ferramentas sem revestimento é que podem não durar tanto quanto ferramentas revestidas.