Explore todas as operações de fresamento:um guia abrangente para tipos de fresamento

Como funciona o fresamento CNC?

O fresamento é um processo de usinagem que produz formas geométricas complexas a partir de blocos sólidos de material usando uma fresadora CNC e fresas. O processo de fresamento compreende uma peça estacionária e uma ferramenta de corte rotativa. Além disso, uma fresadora CNC possui movimentos de eixo linear e rotativo para gerar caminhos de ferramenta complexos entre a peça de trabalho e a fresa.

A tecnologia de fresagem CNC é automática e, portanto, altamente precisa. O movimento da ferramenta na peça de trabalho (o caminho da ferramenta) é programado através de software CAD/CAM. Em um ambiente típico de software CAM, os engenheiros têm uma infinidade de tipos de operações de fresamento para escolher, cada uma com seu uso funcional.



Vamos começar com alguns dos tipos básicos e mais comuns de operações de fresamento predominantes em uma oficina mecânica.

Normalmente, essas operações de fresamento também são caracterizadas pela geometria da peça, pois cada processo atinge características geométricas específicas na peça.

Fresamento Simples

O fresamento simples, ou fresamento de placas, é um processo de fresamento central em que uma fresa horizontal usina superfícies planas na peça de trabalho. A direção de rotação da fresa se alinha com a direção de avanço no fresamento plano. Em outras palavras, o eixo da ferramenta é paralelo à superfície de corte.



Geralmente, o fresamento plano é bastante útil para ciclos de desbaste no início de um plano de fabricação. É eficaz na conversão de materiais brutos em geometrias prismáticas quadradas finas com dimensões precisas e acabamentos suaves, prontos para operações de fresamento adicionais.

Além disso, o fresamento de placas oferece uma boa taxa de remoção de material e alta estabilidade do processo devido à orientação horizontal da ferramenta de corte.

Fresamento de Face

O fresamento frontal, assim como o fresamento simples, produz superfícies planas e lisas na peça de trabalho. A diferença está na orientação da ferramenta. A ferramenta de corte no fresamento frontal é perpendicular à superfície de corte, o que significa que a maior parte da ação de corte acontece na face da ferramenta de corte, e não nas bordas laterais.

Isso torna o fresamento de facear uma operação ideal para obter qualidades de superfície finas e alta precisão dimensional. Devido ao eixo da ferramenta ser perpendicular ao plano de corte, é menos suscetível a desvios geométricos e vibrações da ferramenta, levando a um alto paralelismo da peça.

Fresamento lateral

O fresamento lateral está entre os tipos comuns de processos de fresamento usados para cortar as laterais de uma peça de trabalho. Ele utiliza principalmente a periferia ou bordas laterais da fresa para remover material. Geralmente, o fresamento lateral é útil para cortar perfis, ranhuras e paredes verticais na peça de trabalho.

Devido às forças de corte que atuam perpendicularmente ao eixo da ferramenta, os maquinistas precisam ter cuidado ao gerenciar a carga de corte na ferramenta. Forças de corte excessivas ou cortes muito profundos podem causar deflexões e até mesmo quebras da ferramenta.

Fresamento de cantos a 90 graus

O fresamento de cantos a 90 graus é um processo de fresamento que produz paredes verticais e pisos/fundos planos com ressaltos precisos e perpendiculares entre eles. Ela utiliza a face e as bordas periféricas da fresa, normalmente uma fresa de topo. Este tipo de corte permite o corte simultâneo do piso e da parede, permitindo o corte de cantos vivos na geometria do ombro.

A utilidade do fresamento de cantos a 90 graus na produção de peças de alta precisão com características prismáticas, como moldes e matrizes, onde cantos vivos são essenciais para manter montagens rígidas.

Fresamento Angular

As fresadoras angulares fazem cortes e recursos angulares na peça de trabalho. Mais comumente, tais características angulares incluem chanfros ou ranhuras ao longo da borda da peça de trabalho.

Os maquinistas podem utilizar múltiplas técnicas de fresamento para realizar operações de fresamento angular. Por exemplo, eles podem usar um acessório angular para segurar a peça no ângulo desejado, ou podem usar fresas específicas com arestas de corte angulares, ou até mesmo máquinas multieixos.

Geralmente, o fresamento angular é uma operação de acabamento para remover arestas vivas ou produzir características estéticas. Para peças de alta precisão, como moldes e matrizes, é bastante útil para produzir com precisão os ângulos de inclinação corretos nas peças de trabalho.

Fresamento de Forma

O fresamento de formas é um processo de fresamento que envolve fresas com formatos específicos para produzir características com geometrias especiais. As ferramentas de fresamento de formas podem produzir contornos complexos como curvas, arcos e outras formas não convencionais. A figura abaixo, por exemplo, mostra uma fresa de contorno redondo, capaz de produzir uma cavidade arqueada no interior da peça.

Uma aplicação comum do fresamento de formas é na fabricação de moldes e ferramentas, onde os engenheiros projetam suas próprias fresas de formas para cortar perfis geométricos personalizados em moldes e matrizes.

Fresamento de perfil

O fresamento de perfil é um processo de fresamento avançado que produz contornos complexos na peça de trabalho. Esses contornos geralmente compreendem uma combinação de curvas, arcos e linhas. O fresamento de perfis geralmente é uma operação de fresadora CNC, pois é impossível obter perfis complexos manualmente.

Existem diversas aplicações do fresamento de perfis na fabricação industrial de peças geometricamente complexas. Por exemplo, perfis de pás de turbinas aeroespaciais e exteriores de automóveis exigem extensas operações de fresamento de perfis.

Fresamento coletivo

O fresamento coletivo é um processo de fresamento que maximiza a produtividade utilizando várias ferramentas de corte ao mesmo tempo. Estas ferramentas são montadas em um único mandril de uma maneira específica. Este único eixo gira então todas as fresas, cada uma delas usinando uma porção diferente da superfície da peça. A figura abaixo ilustra isso.

O fresamento coletivo é muito comum para peças com múltiplos cortes na mesma orientação. Reduz o tempo total de usinagem enquanto melhora o rendimento.

Fresamento de engrenagens

A fresagem de engrenagens, como o nome sugere, é um processo de fresagem exclusivo para a produção de engrenagens. As engrenagens possuem perfis geométricos altamente complexos que são difíceis de obter com fresas padrão.

Assim, os fabricantes de engrenagens utilizam fresas de engrenagens especiais com o perfil exato que necessitam. Essa abordagem ajuda a maximizar a precisão e a produtividade.

Fresamento de rosca

O fresamento de roscas, assim como o fresamento de engrenagens, está entre os tipos exclusivos de operações de fresamento. É usado para cortar roscas dentro de um furo na peça de trabalho. As operações de fresamento de roscas utilizam fresas especiais no formato específico do perfil da rosca.

Além disso, o fresamento de roscas é um processo de fresamento de alta precisão, pois requer um percurso helicoidal para cortar a rosca no passo correto. Normalmente, os maquinistas realizam fresamento de roscas em uma fresadora CNC usando ciclos especializados de geração de percursos de ferramenta.

A produção de roscas usando técnicas de fresamento em vez de métodos tradicionais como machos oferece maior flexibilidade, pois o processo é convenientemente adaptável a qualquer tamanho de furo, passo e perfil.

Fresamento de canais

O fresamento de ranhuras é um processo de fresamento comum, útil na produção de ranhuras em peças de trabalho. Ele pode trabalhar com uma variedade de tipos de fresas, incluindo fresas de ranhura em T, fresas de topo ou fresas de disco, dependendo da geometria da ranhura.

Algumas aplicações comuns de fresamento de canais incluem a usinagem de rasgos de chaveta, bolsões e ranhuras em componentes estruturais.

Tipos especiais de operações de fresamento

As operações de fresagem não estão limitadas aos processos padrão discutidos acima. Com os mais recentes avanços em tecnologia e ferramentas CNC, o fresamento evoluiu significativamente. Uma fresadora CNC moderna pode lidar com geometrias de peças altamente complexas com recursos intrincados.

Esta seção discutirá alguns dos tipos avançados de técnicas de fresamento.

Fresamento CNC multieixos

O fresamento CNC multieixos é uma técnica de fresamento avançada que utiliza uma fresadora CNC multieixos. Os centros de fresagem CNC de 5 eixos são a escolha mais popular para oficinas mecânicas de fabricação avançada, que geralmente compreendem três eixos lineares (X, Y, Z) e dois eixos rotativos (quaisquer dois de A, B, C), que o maquinista pode manipular simultaneamente. A figura abaixo ilustra esta configuração.

O fresamento CNC multieixos é capaz de usinar peças de alta precisão com características geométricas como curvas spline, perfis, superfícies e rebaixos. É um papel crucial em indústrias exigentes como a aeroespacial, a automotiva e de dispositivos médicos, onde peças não prismáticas e tolerâncias rígidas são comuns.

Torneamento e Fresamento

O tornofresamento é uma técnica de usinagem híbrida que combina recursos de torneamento e fresamento na mesma máquina, conhecida como torneamento-fresamento. Os centros de torneamento e fresamento normalmente possuem um mandril e um cabeçote móvel para montar e girar a peça de trabalho, como em um torno. Além disso, também possuem porta-ferramentas especializados com ferramentas de corte rotativas, como em um processo de fresamento.

A fresa em centros de torneamento-fresamento é manobrável em múltiplas direções, inclusive paralela e perpendicular ao eixo da peça (veja a figura abaixo).

Este tipo de funcionalidade dupla permite que os centros de torneamento-fresamento produzam peças com características cilíndricas e prismáticas na mesma configuração. Isso aumenta a produtividade, a precisão e economiza custos.

Fresamento de paredes finas

O fresamento de paredes finas é um ramo especial das técnicas avançadas de fresamento. Certas peças, como pás de turbinas e invólucros de produtos, possuem características de paredes finas. As paredes finas são caracterizadas pela sua baixa relação altura/largura.

A geometria delicada desses recursos de paredes finas os torna suscetíveis a problemas como vibrações, deformações permanentes e vibrações de usinagem. Para evitar esses problemas, os maquinistas utilizam técnicas especiais de fresamento, como fresamento dinâmico, taxas de avanço adaptativas e percursos de ferramenta de encaixe variáveis ​​para máxima precisão e qualidade de superfície.

Duas operações típicas de fresamento:fresamento convencional versus fresamento ascendente

O fresamento convencional e o fresamento concordante são dois tipos de operações de fresamento que definem como a fresa engata na peça de trabalho. A principal diferença entre eles é como é a direção de avanço da peça em relação à rotação da ferramenta de corte.

No fresamento convencional, ou fresamento ascendente, a direção de avanço se opõe à rotação da fresa. Isso faz com que a aresta de corte inicie o corte como fricção e depois faça a transição lenta para cisalhamento puro. Como resultado da direção de corte, a largura do cavaco começa em zero e é máxima quando a fresa sai da peça. Geralmente, o fresamento convencional é mais estável em termos de vibração e de lidar com a folga da máquina.

No fresamento ascendente ou fresamento descendente, ao contrário, a direção de avanço se alinha com a rotação da fresa. A largura do cavaco começa no máximo e gradualmente vai até zero, levando a uma tendência de carga de corte suave. O fresamento concordante é a técnica de fresamento preferida, pois proporciona melhor vida útil da ferramenta, acabamento superficial e baixas cargas de corte.

Fatores-chave na seleção do tipo de fresamento correto

Com tantos tipos de operações de fresamento para escolher, fazer a escolha ideal pode ser uma tarefa desafiadora. Geralmente, há vários fatores que os engenheiros devem considerar ao selecionar as operações de fresamento para seus planos de fabricação.

Geometria da peça

As características geométricas da peça são a primeira coisa a observar ao selecionar os processos de fresamento para uma peça. Recursos específicos como superfícies angulares, curvatura e roscas podem ajudar a selecionar o processo de fresamento para um número gerenciável.

Por exemplo, um painel automotivo, devido à sua curvatura complexa, certamente exigiria técnicas avançadas de fresamento, como o fresamento de perfis com uma fresadora CNC.

Capacidade da máquina-ferramenta

Diferentes fresadoras têm diferentes capacidades de usinagem. Uma fresadora manual de 3 eixos é perfeita para trabalhos simples, como quadratura de materiais, corte de superfícies angulares ou produção de superfícies planas. Uma operação mais complexa, como o fresamento de perfis, entretanto, pode não ser possível sem uma fresadora CNC multieixos.

Da mesma forma, um centro de torneamento-fresamento é uma máquina-ferramenta especializada que pode produzir com eficiência peças principalmente cilíndricas com características prismáticas.

Requisitos de qualidade

Requisitos de qualidade como acabamento superficial e tolerâncias também determinam a escolha do processo de fresamento. O fresamento concordante, por exemplo, seria mais adequado se se deseja uma produção de alta qualidade. Uma fresadora CNC é a escolha preferida se forem necessárias tolerâncias restritas.

Parâmetros de corte em diferentes operações de fresamento

O processo de fresamento é definido pelos parâmetros de corte do fresamento, que os engenheiros usam para controlar fatores como forças de corte, qualidade da superfície e tolerâncias de fabricação. Os três principais parâmetros de corte no fresamento são os seguintes:

Alimentação

A taxa de avanço determina a taxa na qual a ferramenta de corte e a peça se movem uma em relação à outra. Os engenheiros usam várias maneiras de representá-lo. As unidades comuns são em termos de distância/tempo (mm/min), distância/revolução (mm/revolução) e distância/dentes (mm/dentes). Taxas de avanço mais altas em operações de fresamento alcançam alta produtividade, mas diminuem a vida útil da ferramenta e a qualidade da superfície.

Velocidade

A velocidade de corte define a rapidez com que a ferramenta gira sobre a superfície da peça. Suas unidades de medida típicas são mm/min ou RPM. Maior velocidade de corte em técnicas de fresamento promove produtividade e qualidade superficial, mas pode levar ao desgaste excessivo da ferramenta e a problemas térmicos.

Profundidade de corte

A profundidade de corte determina a profundidade da ferramenta de corte na superfície da peça. Em um processo de fresamento, como a fresa geralmente corta tanto na direção radial quanto na direção axial, existem dois parâmetros de profundidade de corte, a saber, profundidade de corte radial (RDOC) e profundidade de corte axial (ADOC). A alta profundidade de corte aumenta as forças de corte, as vibrações e a geração de calor, mas também leva a uma maior produtividade.

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A fresagem CNC é inegavelmente um processo de fabricação altamente versátil com vastas capacidades. Com uma variedade de operações de fresamento para escolher, oferece grande flexibilidade aos engenheiros em termos de projeto e capacidade de fabricação.