Máquinas de Alta Velocidade Explicadas: Principais Características e Impacto na Indústria

O Que São Máquinas de Alta Velocidade?

Como o nome sugere, máquinas de alta velocidade na indústria são usadas para realizar processos de usinagem de alta velocidade, exemplo seria o infame centro de usinagem de alta velocidade. A ideia de usinagem de alta velocidade foi originalmente desenvolvida por inventores alemães, nomeadamente Dr. Carl Salmon nos anos 1920. A ideia nasceu quando seu inventor descobriu que o calor gerado entre a peça e a ferramenta de corte atingiria o clímax em uma certa velocidade crítica do fuso ao trabalhar com um metal de peça específico.

Simplificando, usinagem de alta velocidade é o processo no qual cortes leves, de baixa pressão, são criados rapidamente, ideais para fazer moldes com geometrias de cavidade intrincadas e núcleo, e componentes estruturais na indústria aeroespacial. Estes cortes rápidos por sua vez levam a um aumento geral da taxa de remoção de material. Tecnicamente, qualquer uma das operações, ou em combinação, pode ser definida como operação de usinagem de alta velocidade:

• Operação com alta velocidade do fuso (n).
• Operação com alta taxa de remoção (Q).
• Operação com alta taxa de avanço (vf).
• Operação em alta velocidade de corte (vc).

Diz-se que até hoje, ferramentas de máquina e processadores são feitos melhores, mais rápidos e mais fortes que nunca, e são constantemente lançados em ritmo acelerado, cada um superando o outro. Tal fenômeno anda de mãos dadas com o fato de que tanto fabricantes de peças quanto oficinas são capazes de encontrar novas maneiras de aumentar a produtividade das ferramentas e processos desejados.

Escolhas de Materiais para Máquinas de Alta Velocidade

Como mencionado, usinagem de alta velocidade é especialmente prevalente na indústria aeroespacial, bem como no setor de moldes/matrizes. À luz disso, os tipos mais comuns de metais que você verá em processos de usinagem de alta velocidade incluem aços, aço inoxidável, alumínio e titânio, que são os mais adequados para as respectivas aplicações.

Como todos estes metais são únicos à sua maneira, cada um define usinagem de alta velocidade diferentemente. Por exemplo, metais de titânio são especificamente usados durante a etapa de acabamento superficial da usinagem de alta velocidade. Os pés de superfície por minuto (SFM) podem triplicar enquanto o avanço permanece o mesmo. Além disso, rotações por minuto (RPM) permanece baixo durante as etapas de desbaste mas pode subir durante a etapa de acabamento superficial.

Benefícios das Máquinas de Alta Velocidade

Contrário à crença popular, uma das maiores vantagens da usinagem de alta velocidade é que ela realmente aumenta a vida útil do equipamento devido ao estresse muito menor aplicado tanto na ferramenta de corte quanto na própria máquina. Isso significa que muito menos carga também é direcionada à máquina, e o desgaste da ferramenta se tornaria menos provável em oposição aos processos de usinagem convencionais.

Graças à velocidade e taxa de avanço aumentadas usadas na usinagem de alta velocidade, o material é cortado tão rapidamente que durante o processo, quase nenhum calor é transferido. Isso ajuda a reduzir o tempo de processamento (porque resfriamento e endurecimento levam menos tempo) enquanto também reduz a quantidade de emissões.

Limitações das Máquinas de Alta Velocidade

Vários desafios também surgiram em oficinas com a aplicação de usinagem de alta velocidade, o que tem muito a ver com seleção de material, geometrias aceitáveis de peças, espaço disponível na oficina, potência do fuso, complexidade das peças, máquinas CNC para fresamento de alta velocidade, vida da ferramenta, e quão treinados os operadores são. Todos estes fatores são essenciais para a produção de alta velocidade rodar suavemente. E quando você compra uma máquina CNC para sua oficina, estes serão os fatores primários a considerar.

O principal desafio é que nem todos os materiais são ideais para processos de usinagem de alta velocidade. Então você está realmente limitado aos que são bem adequados, ou seja, os metais duros ou endurecidos incluindo aços endurecidos, aço inoxidável, titânio e aço ferramenta. O princípio básico é que para preservar a vida da ferramenta de corte da máquina, diferentes materiais devem ser processados nas várias velocidades correspondentes.

Outro fator conhecido tem a ver com a geometria das peças. A profundidade máxima de um rebaixo interno pode facilmente ser limitada por aqueles com cortes internos, como muitos fabricantes alertam. Também foi dito que máquinas CNC não classificadas para operações de alta velocidade podem acabar produzindo muitas peças sucata e ferramentas quebradas, por isso muitas destas máquinas na verdade comprometem em certos RPMs. Portanto, uma conclusão óbvia é que a capacidade individual da máquina está diretamente associada ao desempenho dos processos de usinagem de alta velocidade.

Estratégias Adequadas de Usinagem para Máquinas de Alta Velocidade

A primeira e principal tarefa para usinagem de alta velocidade é selecionar ferramentas de máquina bem adequadas. Em conformidade com o princípio de que o requisito de torque e HP da máquina muda quando o material muda, as ferramentas de máquina precisam ser selecionadas cuidadosamente. Por exemplo, uma máquina adequada para usinagem de alta velocidade de alumínio pode não ser adequada usando outros materiais. Portanto, sempre examine o gráfico de potência e torque da máquina antes de iniciar qualquer operação de usinagem de alta velocidade para garantir que a máquina será capaz de lidar com os requisitos pretendidos.

Além disso, técnicas adequadas de adelgaçamento de cavacos e arredondamento de cantos devem ser aplicadas durante operações de usinagem de alta velocidade. Isso tipicamente envolve compensação de avanço de raio de canto, técnicas de fresamento trocoidal e entrada e saída por rolagem. Como muitos especialistas observaram, usar técnicas adequadas manterá suas máquinas de sobrecarregar.