Estratégias Essenciais para Fresamento Eficiente de Aço Endurecido

No passado, fresamento de desbaste de aço endurecido usava apenas velocidade e avanço muito baixos, grande profundidade e distância de percurso. Método lento, demorado, formando marcas de ferramenta escalonadas profundas. Necessário múltiplos semi-acabamento e acabamento subsequentes. Alternativa: desbaste em peças de baixa dureza, tratamento térmico, re-fixar peças endurecidas no fresador para semi/acabamento por múltiplas fixações. Outro método: EDM para aço endurecido, também demorado e caro.

Agora, tecnologia de fresamento duro de alta velocidade com pequena profundidade e grande avanço substitui processos tradicionais. Oficina pode primeiro furar furos e canais de água no branco do molde, depois tratamento térmico, então estratégia de fresamento de alta velocidade para completar desbaste e acabamento em uma fixação. Fresamento duro tem alta taxa de remoção de metal. Como peça near-net-shape após desbaste, carga de semi/acabamento reduzida drasticamente. Acabamento de fresamento duro atinge 10-12 RMS. Processo melhora significativamente eficiência e reduz custo de múltiplas fixações e reprocessamento.

No entanto, para aplicar com sucesso fresamento duro de alta velocidade, necessário compreender e considerar fatores-chave.

Dureza e Usinabilidade do Material da Peça

Faixa de dureza típica de aço endurecido: HRC 48-65. Mas Rockwell não representa tudo na usinabilidade real. Ex: D2 ~HRC 60-62, mas alto Cr (11-13%) aumenta tenacidade, usinabilidade mais próxima de HRC 62-65. Para D2 e ligas multi-componentes similares, usar parâmetros de corte do fornecedor para materiais de maior dureza.

Manter Carga de Cavaco Constante

No fresamento (especialmente alta velocidade de aço endurecido), chave para prolongar vida da ferramenta e melhorar qualidade = manter consistência da carga de cavaco na aresta de corte. Carga = avanço ÷ velocidade fuso × nº de lâminas. Se carga varia muito (muito grande ou pequena), fresa desgasta, quebra ou danifica rápido.

Difícil manter carga constante em perfis 3D comuns em moldes. Programação convencional usa velocidade linear alta e grande avanço, mas em perfis complexos, carga na ferramenta muda constantemente, máquina pode não manter carga requerida. Ex: fresa atinge ângulo 90°, ângulo de corte dobra, força aumenta. Se avanço não reduzido, desgaste/quebra rápida. Técnico pode reduzir avanço manualmente via controlador de sobrecarga, ou programa CAM e controle da máquina reduzem avanço a nível razoável.

Carregando programa CAM e ferramenta na máquina, definindo altura Z ~25,4mm acima da peça, técnico determina se avanço programado alcançável. Avanço real conhecido em teste. Princípios físicos impedem manter avanço e carga sempre. Regra prática: se tempo de retenção do avanço programado <80% do tempo total, velocidade do fuso deve ser reduzida para garantir carga consistente.

Reduzir Runout da Ferramenta

Fator importante mas negligenciado no fresamento = runout. Geralmente, se >0,01mm (1/7 diâmetro cabelo), vida da ferramenta reduzida pela metade. Crucial reduzir runout ao usar fresas de especificação muito pequena. Para fresas de pequeno diâmetro, runout 0,01mm dobra carga de cavaco em dente único, acelerando desgaste. Algumas oficinas usam máquinas caras e ferramentas de alta qualidade, mas porta-ferramentas baratos de baixa precisão, causa importante de problemas. Porta-ferramentas de alta precisão (encaixe por contração, hidráulicos) eliminam basicamente impacto negativo do runout.

Adotar Software de Programação Avançado

Software CAM essencial para manter carga de cavaco constante. Comparado a sistemas de nível inferior, CAM high-end usa mais pontos de dados para definir trajetória. Também controla entrada/saída de corte, mantendo força na lâmina em nível razoável. Embora mais caro, benefícios geralmente excedem custo inicial.

Função do sistema de controle da máquina também importante. Para implementar estratégia de fresamento alta velocidade, máquina deve ter forte poder computacional para prever e lidar suavemente com mudanças rápidas de parâmetros do CAM. Em fresamento alta velocidade, para rastrear/executar comandos complexos, controle e servo devem processar muitos blocos em alta velocidade, controladores/servos antigos podem não atender.

Gerenciar Vida da Ferramenta

Para vida da ferramenta em fresamento alta velocidade, considerando carga de cavaco, runout, rigidez da máquina, resultados inesperados podem surgir. Ao fresar aço endurecido, aplicação correta de fresa prolonga vida. Definição de vida também fator. Requisitos de acabamento do molde podem limitar tempo de serviço antes de trocar.

Alta temperatura de corte afeta vida negativamente. Em fresamento alta velocidade, pequena profundidade aumenta tempo fora do corte, aresta resfria, prolongando vida. Ao fresar materiais >HRC 48, para evitar choque térmico, jato de ar ou névoa óleo/ar substitui refrigerante. Embora fluxo de refrigerante lave cavacos e evite corte secundário, resfriamento a jato é melhor pois elimina necessidade de ferramenta suportar mudanças rápidas e severas de temperatura.

Selecionar Ferramentas de Corte Apropriadas

Como tendência da indústria, moldes têm requisitos dimensionais cada vez maiores, refletidos nas ferramentas. Poucos anos atrás, tolerância radial típica de fresa esférica = 10µm. Agora ~5µm. Difícil alta precisão de encaixe com fresa esférica de baixa precisão de forma. Na indústria de moldes com requisitos rigorosos (ex: erro de desalinhamento de molde de silicone líquido reduzido a 2µm), evitar erros causados por ferramentas é crucial.

Como fresar materiais endurecidos gera muito calor, muitas fresas de metal duro para fresamento duro usam revestimento barreira térmica (ex: AlTiN). Para melhorar resistência ao calor e resistência, adotam matriz de metal duro microcristalino de alta dureza (Co 8%), aresta com ângulo de ataque negativo para prevenir lascamento. No acabamento, fresas de nitreto de boro cúbico (CBN) usadas, fresas de topo com pastilhas muito adequadas para desbaste.

Micro fresas processam micro-características antes só por EDM. Atualmente, diâmetros de 0,1mm disponíveis, e mesmo tão pequenas aplicadas efetivamente em fresamento alta velocidade com comprimento de canal mais curto.

Equilibrar Compreensivamente Vários Fatores

Para maximizar eficiência e qualidade no fresamento de aço endurecido, aplicar ferramentas de precisão, software CAM avançado, máquinas de alto desempenho, porta-ferramentas de alta precisão e outras medidas (substituição de refrigerante). Fornecedores de ferramentas, máquinas e materiais geralmente dispostos a fornecer expertise para ajudar oficina a alcançar equilíbrio real de processo e metas de produtividade.