Fresamento lateral:tipos, parâmetros e principais aplicações

O que é fresamento lateral?

Comecemos com uma resposta técnica à questão em questão. O fresamento lateral é essencialmente um processo de usinagem, em particular o fresamento, onde as bordas laterais de uma fresa removem o material de uma peça de trabalho. Isto resulta em superfícies verticais ou angulares no lado da peça.

Isso contrasta com o fresamento frontal, onde as arestas de corte frontal realizam o corte e as arestas laterais não engatam.

O fresamento lateral é amplamente utilizado na usinagem CNC para produzir recursos 3D como ombros, ranhuras, degraus, bolsões e outras geometrias complexas com alta precisão.



A mecânica e o desempenho do fresamento lateral, como acontece com qualquer operação de usinagem, são ditados por alguns parâmetros de usinagem. Sendo uma operação de fresamento padrão, os parâmetros de corte para fresamento lateral são bastante simples.

1. Velocidade de corte

A velocidade de corte (m/min ou pés/min) está relacionada à rapidez com que a aresta de corte se move pela superfície da peça. A escolha da velocidade de corte depende de fatores como material da peça, material da fresa, geometria da fresa como ângulo de hélice e requisitos de qualidade como rendimento e acabamento superficial.

2. Velocidade de alimentação

A velocidade de avanço (mm/rot) determina a rapidez com que a ferramenta atravessa a peça de trabalho. Isso não deve ser confundido com a velocidade de corte, que é a velocidade local na interface aresta de corte-material, enquanto o avanço é como toda a ferramenta se move como um todo. Avanços mais altos estão relacionados a maior produtividade, mas baixa qualidade superficial e estabilidade térmica.

3. Profundidade de corte axial

A profundidade de corte axial (mm) é a profundidade que a ferramenta penetra na peça de trabalho em sua direção axial. Maior profundidade de corte aumenta a taxa de remoção de material, mas também as forças de corte. Normalmente, a resistência da ferramenta limita a profundidade axial de corte, uma vez que cortes mais profundos podem causar deflexões da ferramenta e até mesmo quebra.

4. Profundidade de corte radial

A profundidade de corte radial (mm) indica quanto do diâmetro da ferramenta penetra na superfície não cortada da peça de trabalho. Tal como acontece com a profundidade de corte axial, profundidades de corte radiais mais profundas aumentam as forças, a temperatura e a produtividade. Pode variar de 5 a 10% do diâmetro da fresa no acabamento de cortes de paredes laterais até 100% em operações de fresamento de canais.

5. Passo lateral

O passo lateral é mais um parâmetro de planejamento de percurso do que um parâmetro de usinagem direta. É uma medida de quanto a ferramenta se move na peça após cada passagem de corte. Passos menores são demorados, mas geram um acabamento superficial mais liso.

Fórmulas de fresamento do lado principal

O fresamento lateral é um processo muito sistemático com equações governantes fundamentais que auxiliam engenheiros e técnicos na tomada de decisões no chão de fábrica.
Algumas dessas fórmulas de fresamento lateral estão listadas abaixo.

Velocidade do fuso

É importante determinar a rotação correta do fuso de acordo com as diretrizes de velocidade de corte.

• n =Velocidade do fuso (RPM)
• Vc =Velocidade de corte (m/min)
• D =Diâmetro da fresa (mm)

Taxa de alimentação

A taxa de avanço é uma entrada necessária para um programa de fresamento CNC. Assim, seu cálculo é de acordo com a geometria da fresa e o avanço desejado por dente.

• fz =avanço por dente (mm/dente)
• n =Velocidade do fuso (RPM)
• z =número de canais na fresa

Taxa de remoção de material

Os fabricantes estão altamente preocupados com a taxa de remoção de material, que é uma indicação direta do rendimento da sua linha de produção. Calcular o MRR e otimizá-lo para obter resultados máximos é uma questão de lucros e perdas para as empresas industriais.

• MRR =Taxa de remoção de material (mm3/min)
• Ap =Profundidade axial de corte (mm)
• Ae =Profundidade de corte radial (mm)
• F =Taxa de avanço (mm/min)

Fresamento lateral versus outras técnicas de fresamento

O fresamento lateral se distingue de outras técnicas de fresamento CNC de várias maneiras. Vamos fazer uma breve comparação entre o fresamento lateral e alguns processos de fresamento comuns para destacar essas diferenças.
 Engate da fresaAcabamento superficialAplicaçõesFresamento lateralApenas as arestas laterais da fresa com engate radial parcial.Bom acabamento (melhor com fresamento ascendente)Paredes verticais, degraus e ombrosFresamento de faceApenas as arestas inferiores da fresa.Excelente acabamento.Faces/planos planosEncantamentoAmbos os lados e as arestas inferiores da fresa com engate radial total.Requer otimização e planejamento cuidadosoRanhuras de largura total, ranhuras de chavetaFresamento finalAmbos os lados e o bordas inferiores da fresa com engate radial parcial. Variável, dependendo do plano de processo e percurso da ferramenta Contornos de uso geral

Tipos de operações de fresamento lateral

O fresamento lateral é um processo de usinagem versátil. Os maquinistas o utilizam em diversas configurações para uma variedade de recursos. As seções a seguir discutirão esses tipos de operações de fresamento lateral.

Fresamento Simples

O fresamento simples, também comumente chamado de fresamento de placas, é a forma mais básica de fresamento lateral. Ele usa uma fresa lateral para usinar uma superfície lateral plana. Geralmente, ele utiliza um percurso reto e a saída é uma superfície grande e plana ao longo da direção vertical ou uma face angular.

Fresamento lateral angular

O fresamento lateral angular produz uma superfície plana, mas com a ferramenta ajustada em um ângulo diferente de 90° da face da peça de referência. Isto é bastante útil na produção de recursos angulares como chanfros, chanfros ou guias angulares.

Em muitos casos, são necessárias fresas angulares especializadas com o ângulo desejado já incorporado no design da ferramenta.

Fresamento lateral e frontal

O fresamento lateral e frontal é um tipo de processo de fresamento híbrido onde as bordas laterais e periféricas da fresa cortam simultaneamente as superfícies verticais e horizontais da peça de trabalho. É bastante eficiente para cortar ranhuras/ranhuras, pois possui características de piso e parede.

Fresamento de contorno

O fresamento de contorno é semelhante ao fresamento simples, mas ao longo de percursos complexos e curvos. Esta técnica de fresamento lateral é útil na usinagem de peças com contornos irregulares em suas faces verticais, como cavidades de moldes.

Fresamento alargado

O fresamento lateral lateral utiliza duas fresas montadas em cada lado da peça de trabalho. Esta configuração usina duas faces verticais ao mesmo tempo, conseguindo bom paralelismo, simetria e economia de tempo.

Requisitos e configuração de fresamento lateral

Uma operação típica de fresamento lateral, embora de natureza básica, requer uma determinada configuração da máquina-ferramenta para uma execução adequada. Os maquinistas geralmente usam pontos da lista de verificação como abaixo antes de fresar uma peça CNC.

• Tipo de máquina :As máquinas CNC vêm em vários tipos e tamanhos. Por exemplo, os centros de fresagem verticais geralmente oferecem maior capacidade de manobra, mas não são tão rígidos quanto os centros de usinagem horizontais. Materiais difíceis de cortar exigem altas velocidades e potência do fuso, o que não está disponível em todos os centros de máquinas-ferramenta.
• Ferramentas :A ferramenta de corte e a configuração do porta-ferramenta são essenciais no fresamento lateral de precisão. O material da ferramenta de corte (HSS, metal duro), a geometria (comprimento, diâmetro, ângulo de hélice, número de canais) e a configuração de montagem (balanço da ferramenta, ajuste por contração ou pinça) são os principais fatores que contribuem para a rigidez da ponta da ferramenta e a capacidade de corte.
• Acessórios :A fixação de trabalho é importante para segurar a peça com rigidez. Isto pode exigir fixação especial e controle dos desalinhamentos das peças antes da usinagem. Peças mal montadas são suscetíveis a deflexões e vibrações indesejadas.

Vantagens e limitações do fresamento lateral CNC

O fresamento lateral CNC é uma operação de usinagem universal. Contudo, nem sempre é a primeira escolha para gerar geometrias prismáticas verticais. Tem seus prós e contras.
Compreendê-los é necessário para avaliar seus benefícios em relação às operações de usinagem alternativas.

Vantagens 

O fresamento lateral CNC é preferível pelos seguintes motivos:

• Alta precisão :É uma operação simples com distúrbios externos mínimos. É ideal para usinar com precisão recursos geométricos simples, como ranhuras, degraus e ombros.
• Versatilidade de processos :O fresamento lateral é bastante universal. Aplica-se a peças pesadas com paredes/ranhuras verticais e peças pequenas com características delicadas de parede fina.
• Flexibilidade de materiais :Com o avanço da tecnologia de fresa lateral, a fresagem lateral pode lidar com materiais difíceis de cortar, como ligas de titânio e níquel, em velocidades e profundidades agressivas.
• Boa qualidade de superfície :Parâmetros de corte ideais, fresamento ascendente e controle fino de nível CNC permitem acabamentos de parede finos e altamente precisos para aplicações de precisão.

Limitações

Os seguintes fatores limitam o desempenho do fresamento lateral CNC:

• Desvio da ferramenta :Cortes mais profundos aumentam as forças de corte na ferramenta, que, devido à sua geometria delgada, é suscetível a flexões durante o corte. Isso deteriora a precisão dimensional e de forma, bem como a vida útil da ferramenta.
• Vibrações de conversa :É bem conhecido que flexibilidades dinâmicas causam vibrações e trepidações indesejadas durante a usinagem. Essas vibrações são mais prováveis de ocorrer em operações de fresamento lateral devido ao alto engate da ferramenta e à profundidade de corte.
• Percursos complexos :Os percursos de fresamento lateral costumam ser mais demorados e difíceis de planejar e executar. O software CAM leva mais tempo para processar alterações de recursos ao longo da profundidade de uma peça, que geralmente é mais variacional do que seus recursos de face.

Principais considerações sobre fresamento lateral

A qualidade de uma operação de fresamento lateral CNC depende de vários fatores. Engenheiros e técnicos precisam analisar seu plano de processo de vários ângulos e garantir que não haja peculiaridades que possam deteriorar a qualidade.

1. Seleção de parâmetros

A seleção dos parâmetros de corte é o fator principal quando se trata de processos de usinagem CNC. A escolha da combinação ideal de velocidade de corte, avanço e profundidade de corte é necessária para a qualidade da peça, MRR e gerenciamento da vida útil da ferramenta.

Em ambientes de produção, é comum utilizar teorias sofisticadas, software e experiência técnica para tomar essas decisões.

2. Seleção de materiais

Os maquinistas têm uma variedade de materiais e revestimentos para fresas laterais para escolher. Geralmente, o aço rápido (HSS) é adequado para materiais fáceis de cortar, enquanto o metal duro é preferível para materiais difíceis de cortar, como aços e ligas de titânio.

3. Seleção de cortador

Uma fresa lateral tem inúmeras especificações. Além dos mais comuns, como comprimento, diâmetro e canais, a geometria de ponta é muito importante. Isso inclui propriedades como ângulo de hélice, ângulo de saída, aresta de flanco, quebra-cavacos e raio da aresta.

Essas especificações impactam a mecânica de corte na interface cortador-peça, determinando a magnitude e a direção das forças de corte, cavacos e evacuação de calor, além dos requisitos de potência do fuso.

4. Estratégia de refrigeração/lubrificação

Os refrigerantes/lubrificantes melhoram as propriedades da superfície da fresa e da peça, diminuindo o atrito e a geração de calor. Eles também resfriam a interface de corte e removem os cavacos.

5. Estratégia de percurso

A estratégia de percurso define como a ferramenta se move pela peça durante a operação. Os programadores CAM controlam isso com técnicas como fresamento ascendente/convencional, passes múltiplos, técnicas de percurso (helicoidal, zigue-zague, trocoidal, etc.) e parâmetros de corte.

Práticas recomendadas para fresamento lateral

Os especialistas compartilham as seguintes dicas para um desempenho ideal de fresamento lateral:

• Fresamento ascendente :O fresamento concordante alcança melhor acabamento superficial e reduz o desgaste da ferramenta em comparação ao fresamento convencional.
• Minimizar o balanço da ferramenta :O menor balanço da ferramenta mantém o conjunto da ferramenta rígido, ajudando a evitar problemas de deflexão e vibração.
• Geometria da ferramenta: Escolher o diâmetro da fresa, o número de canais e o ângulo de hélice corretos é essencial para maximizar a produtividade, a qualidade da superfície e a vida útil da ferramenta.
• Caminhos de entrada/saída suaves :Os especialistas em CAM recomendam o uso de saída/entrada gradual para cortes mais suaves e maior vida útil da ferramenta.
• Use uma passagem de acabamento leve :pode ser tentador remover o material rapidamente, mas uma passagem de acabamento leve e lenta é a chave para atingir os requisitos de qualidade desejados, especialmente em aplicações como usinagem de paredes finas.

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O fresamento lateral é uma operação de usinagem fundamental com vários tipos, parâmetros e considerações. Suas operações têm uma ampla gama de aplicações industriais em áreas como automotiva, defesa, aviação e fabricação.