Usinagem de Alta Velocidade de Precisão de Peças de Fresamento de Alumínio

O alumínio é uma das ligas mais amplamente utilizadas na produção moderna, e o alumínio parece ser o melhor material. É leve, forte, durável e resistente à corrosão. É por isso que a nova estratégia de fresamento de alumínio foi desenvolvida rapidamente.

Um dos métodos modernos bem-sucedidos de fresamento CNC de alumínio é a usinagem de alta velocidade. A principal diferença comparada ao fresamento convencional é que a velocidade do fresamento de alta velocidade é muito maior, e o torneiro pode usá-las para aumentar o avanço de corte. O fresamento de alta velocidade é diferente do fresamento convencional. Esta é uma maneira mais produtiva e inovadora de produzir pequenos lotes de peças e protótipos. A indústria metalúrgica em evolução requer produção rápida de peças. A cada mês, os requisitos para peças personalizadas ou protótipos rápidos estão ficando cada vez maiores. Mais e mais clientes querem concluir pedidos mais rápido. Eles também querem que esses componentes tenham precisão maior do que antes.

O que é Usinagem de Alta Velocidade?

Originalmente desenvolvida pelo inventor alemão Dr. Carl Salmon nos anos 1920, a usinagem de alta velocidade nasceu quando seu criador percebeu que para um metal de peça específico, o calor gerado na interface entre a ferramenta de corte e a peça atingiria o pico em uma certa velocidade crítica do fuso.

O fresamento comum usa baixa velocidade de avanço e grandes parâmetros de corte, enquanto o fresamento de alta velocidade usa alta velocidade de avanço e pequenos parâmetros de corte. Comparado ao fresamento comum, o fresamento de alta velocidade tem as seguintes características:

(1) Alta Eficiência

A velocidade do fuso do fresamento de alta velocidade é geralmente 15.000–40.000 rpm, até 100.000 rpm. Ao cortar aço, sua velocidade de corte é de cerca de 400 m/min, que é 5–10 vezes maior que o fresamento tradicional. Ao processar cavidades de molde, comparado com métodos de processamento tradicionais (fresamento tradicional, EDM, etc.), sua eficiência aumenta 4 a 5 vezes.

(2) Alta Precisão

A precisão do processamento de fresamento de alta velocidade é geralmente 10µm, e alguma precisão é ainda maior.

(3) Alta Qualidade de Superfície

Como o aumento de temperatura da peça durante o fresamento de alta velocidade é pequeno (cerca de 3°C), não há camada metamórfica e microfissuras na superfície, e a deformação térmica também é pequena. A melhor rugosidade superficial Ra é inferior a 1µm, o que reduz a carga de trabalho de retificação e polimento subsequentes.

(4) Pode Processar Materiais de Alta Dureza

Pode fresar aço 50-54 HRC, e a dureza máxima de fresamento pode atingir 60 HRC.

Vantagens da Usinagem de Alta Velocidade para Fresamento de Alumínio

Devido às características da HSM, o fresamento HSM de alumínio é muito vantajoso em muitos aspectos inesperados. Ao escolher uma estratégia HSM para alumínio em vez de usar fresamento convencional, você obterá os seguintes benefícios.

Melhoria da Eficiência

A velocidade de corte do fresamento de alta velocidade pode atingir três vezes a velocidade de fresamento tradicional. Ao usinar ligas de alumínio mais macias, pode até ser dobrada.

Tanto quanto sabemos, o avanço de usinagem é um parâmetro que define a produtividade de todo o processo de fresamento. Ou seja, comparado ao fresamento convencional, a eficiência de usinagem de alta velocidade pode ser muito maior. A usinabilidade do alumínio permite aumentar a velocidade do fuso para 18.000 rpm ou mais.

Tal alta taxa de remoção de material torna os serviços de usinagem de alumínio usando a estratégia HSM do alumínio um produto muito favorável para as indústrias automotiva e aeroespacial. No primeiro caso, o protótipo do carro requer muita remoção de material, preferencialmente com o menor número possível de configurações de fresamento. No segundo caso, existem muitas peças longas e grandes com bolsões profundos (devem ser leves, então a maioria é processada em um conjunto de nervuras intersectadas) e paredes finas. Além disso, ligas de alumínio representam 80% de aeronaves e foguetes.

Temperatura da Aresta de Corte

Estudos mostram que a temperatura de corte muda com o aumento da velocidade. No início, à medida que a velocidade aumenta, a temperatura também aumenta. No entanto, mais adiante, a temperatura cai acentuadamente. Chega a um ponto onde não importa. Aumentar a velocidade de corte eventualmente apenas baixará a temperatura um pouco. Esta mudança é ideal para fresamento de alta velocidade.

Por exemplo, ao fresar alumínio a uma velocidade de 300-500 m/min, a temperatura pode atingir 600 a 800 graus. No entanto, quando aumentamos a velocidade para 1200, a temperatura cairá para menos de 200 graus, e a temperatura é de apenas 150 graus a 1800 m/min. A partir de agora, não faz sentido cortar mais rápido.

Da perspectiva correta, é apenas 150-200 graus. Tratamento térmico local não causará mudanças nas propriedades do material nesta área. As partículas de metal não aumentarão, e os requisitos de resfriamento são muito menores. Esta é uma vantagem óbvia.

Prolongamento da Vida da Ferramenta

Isso parece estranho devido à alta velocidade envolvida. Portanto, geralmente assume-se que o desgaste da ferramenta deve ser maior. No entanto, quando comparamos com a quantidade de material cortado pelo fresamento tradicional, a diferença é óbvia. Em termos de vida da ferramenta para fresamento de alta velocidade de alumínio, o vencedor claro.

Você pode se perguntar o que contribui para prolongar a vida da ferramenta? Primeiro, a temperatura de corte é significativamente reduzida. Isso significa maior resistência do material da ferramenta. Além disso, a largura do cavaco é pequena durante o fresamento de alta velocidade. Isso ocorre porque, apesar do aumento do avanço, a ferramenta gira mais rápido e pode cortar cavacos mais finos.

Além disso, ao usinar alumínio, um dos principais problemas é que o alumínio é muito macio e gruda na aresta de corte da ferramenta durante a usinagem. Isso reduz a nitidez da ferramenta e aumenta a força de corte, encurtando a vida da ferramenta.

Precisão do Fresamento de Alumínio de Alta Velocidade

Todos acreditamos que uma taxa de avanço mais alta reduzirá o acabamento da superfície de alumínio, porque a aresta de corte da ferramenta pode ir mais longe, e a ferramenta pode girar e cortar. Geralmente, isso leva a cavacos mais largos, forças de corte mais altas e pior acabamento superficial. No entanto, na HSM, apesar da grande taxa de avanço, a velocidade da ferramenta é maior, então os cavacos são realmente mais finos que no fresamento convencional. Além disso, devido à pequena força de corte, a vibração é pequena. Estas características ajudam a melhorar a precisão.

Baixo Uso de Refrigerante

Algumas estratégias HSM para processamento de alumínio não usam refrigerante nenhum. Processamento a 200 graus quase não requer resfriamento de materiais e ferramentas. No entanto, algumas operações extremamente precisas ainda usam refrigerante para melhorar a qualidade das peças, mas a quantidade de refrigerante é muito menor que a usinagem convencional. Alguns processos de fresamento de alta velocidade de alumínio usam a chamada lubrificação mínima. A quantidade de líquido de resfriamento aplicada é apenas suficiente para formar um filme, reduzindo atrito e fornecendo algum resfriamento, então a quantidade de líquido de resfriamento necessária é geralmente pequena.

Ângulo de Engajamento da Ferramenta Constante

Um dos principais problemas ao fresar uma cavidade com uma fresa de topo é fazer o ângulo da cavidade. A fresa de topo deve ser rotacionada 90 graus para criar uma cavidade, e neste momento, o material que ela corta deve ser dobrado (de ambos os lados da cavidade). Isso leva a um aumento local da força de corte e é muito prejudicial à vida da ferramenta e precisão da peça. No entanto, o fresamento HSM de alumínio tem muitas estratégias predeterminadas de geração de trajetória de ferramenta, incluindo um ângulo de engajamento da ferramenta constante. Isso significa que ao usinar todo o material ao redor em um caminho circular, a ferramenta se aproxima gradualmente deste ângulo. Dessa forma, a força de corte permanece constante e a precisão permanece a mesma. Além disso, a vida da ferramenta pode ser prolongada.

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