Por Que Fresas de Segmento Circular Melhoram a Eficiência e Qualidade de Superfície no Fresamento

As fresas de topo esférico ainda não seguiram o caminho dos dinossauros, mas uma coisa é certa — o asteroide acabou de atingir, e um tsunami em forma de barril está a caminho. Prepare-se para conhecer as fresas de segmento circular.

Ao fresar uma superfície 3D de molde com uma fresa de topo esférico, programadores e operadores de CNC sabem que quanto maior a ferramenta, maior o avanço lateral (stepover), melhor o acabamento superficial e menor o tempo de ciclo. Por exemplo, uma ferramenta de 0,125 polegadas de diâmetro usaria um avanço lateral de 0,022 polegadas para atingir uma altura de cavilha (scallop height) de 0,001 polegada. Em comparação, uma fresa esférica de 0,50 polegadas suportaria um avanço lateral de 0,045 polegadas, mais que o dobro da sua contraparte menor.

Agora imagine encaixar uma ferramenta com raio de 1 pé naquela cavidade de molde. Se esse feito sobrenatural fosse possível, o avanço lateral poderia ser aumentado para 0,31 polegadas, um aumento de quase sete vezes na produtividade.

Como se vê, esse cenário de usinagem improvável é perfeitamente alcançável. Fresas de segmento circular, também conhecidas como fresas barril, estão se tornando rapidamente a ferramenta preferida para operações complexas de acabamento superficial empregadas na fabricação de moldes, implantes ortopédicos e usinagem de pás de turbinas a gás e outras superfícies de forma livre nas indústrias aeroespacial e de energia.

Como o nome indica, as fresas de segmento circular contêm apenas um pequeno segmento do raio encontrado em uma fresa esférica do mesmo tamanho.

É o enorme segmento de arco que dá às fresas de segmento circular a capacidade de aumentar drasticamente os avanços laterais sem sacrificar a qualidade da peça. Como atestam testes internos e casos de sucesso de clientes de fornecedores de ferramentas de segmento circular, alguns usuários viram seus tempos de ciclo caírem de horas para minutos e a vida útil da ferramenta aumentar após implementar uma estratégia de corte com fresa barril.

A EMUGE Corp. é talvez a principal responsável pela crescente popularidade da ferramenta de segmento circular, tendo trabalhado em estreita colaboração com o provedor de CAM Open Mind e o criador do software CNC Mastercam para desenvolver os caminhos de ferramenta especiais necessários para a usinagem com fresas de segmento circular.

Tipos de Fresas de Segmento Circular

Quatro formas de fresas de segmento circular estão disponíveis: barril, oval, lente e cônica. Cada uma requer uma máquina CNC de 5 eixos e métodos de programação especiais. Aqui está uma visão rápida:

Estilo barril: A forma de barril de uísque ou barril de cerveja foi um dos designs originais de fresa de segmento circular. Seu uso é limitado a usinar rebaixos suaves em paredes verticais, similar ao funcionamento de uma fresa pirulito (lollipop cutter), embora muito mais rapidamente.

Forma oval: Vista lateralmente, a fresa oval se assemelha a uma bala, com uma pequena ponta esférica transicionando para um raio maior nas laterais. Isso lhe dá uma forma compacta que permite encaixar em espaços apertados, sendo uma boa opção para acabamento de paredes cônicas e fundos adjacentes em uma variedade de formatos de peças.

Estilo lente: A ferramenta em forma de lente se parece muito com uma fresa de topo quadrada típica, mas com uma curva suave abrangendo sua extremidade de corte. É adequada para operações de semiacabamento e acabamento em superfícies curvas relativamente rasas, como cavidades de moldes de injeção plástica.

Forma cônica: Como o nome sugere, as fresas cônicas contêm uma seção longa e cônica como a encontrada na ponta de um lápis afiado, terminada com uma pequena extremidade arredondada. Essa cônica é, na verdade, um segmento de arco muito grande, tornando esta fresa de segmento circular a mais agressiva em termos de avanços laterais. Para descobrir se uma máquina-ferramenta é capaz de corte com segmento circular, usuários potenciais são fortemente aconselhados a pedir ajuda aos especialistas.

O Que Dizem os Especialistas

"Nosso centro de suporte técnico no Reino Unido tem liderado nossos esforços nesta área e tem ampla experiência em aplicações aeroespaciais e médicas, embora a fabricação de moldes certamente também seja uma candidata aqui", diz Jacob Rak, engenheiro de aplicações da KYOCERA SGS Precision Tools Inc. "Pelo que estamos vendo neste mercado agora, a forma cônica é a mais popular. Por isso lançamos nossas fresas barril da série MultiCarb para aços e ligas de alta temperatura e a série S-Carb APF-B para materiais não ferrosos, ambas de forma cônica e que proporcionaram reduções de tempo de ciclo de 90% ou mais em comparação com fresas de topo esférico."

Para apoiar esses esforços, a KYOCERA SGS encomendou recentemente um centro de usinagem DMG Mori de 5 eixos para complementar os outros equipamentos CNC em seu Centro Técnico em Munroe Falls, Ohio, que será usado para testes adicionais e suporte a aplicações de clientes. "Acho que sempre haverá uso para fresas de topo esférico, mas, ao mesmo tempo", diz Rak, "essas ferramentas de segmento circular estão realmente abrindo muitas novas oportunidades."

Dan Doiron não poderia concordar mais. O gerente de produto para fresamento da EMUGE em West Boylston, Massachusetts, está sempre procurando clientes dispostos a se comprometer com ferramentas de segmento circular. "As chances são boas de que praticamente qualquer peça com grandes superfícies varridas, como as vistas em moldes de pneus ou blisks de turbinas, seja uma candidata", diz ele. "A maior barreira, no entanto, é fazer as oficinas experimentarem uma tecnologia de ferramenta de corte relativamente nova. Admitidamente leva tempo para testes e programação, mas aqueles que o fizeram não estão voltando atrás."

O especialista em aplicações de fresamento da EMUGE, Evan Duncanson, alerta que nem todas as máquinas-ferramenta são adequadas para fresas de segmento circular. "Dependendo das junções de superfície e tolerâncias, máquinas mais antigas ou de menor qualidade podem hesitar ao contornar cantos apertados e acabam deixando marcas de testemunha", diz ele. "Mas os benefícios do corte com segmento circular são simplesmente grandes demais para ignorar."

Você usa ferramentas de segmento circular em sua instalação ou planeja usar? Deixe-nos saber nos comentários abaixo.