No domínio do corte de precisão de metais, o equipamento selecionado desempenha um papel significativo na determinação da qualidade e eficácia das operações de usinagem. Revestido com diamante fresas de acabamento são essenciais para garantir que a rugosidade adequada da superfície seja alcançada dentro das tolerâncias especificadas. Este artigo tem como objetivo abranger todos os tipos disponíveis de fresas de acabamento de alto desempenho em relação às suas características de design, materiais de protótipo e escopo de aplicação. Abordaremos novas tecnologias que melhoram suas características e estratégias ótimas para sua seleção e uso. Com um conhecimento básico dessas ferramentas, maquinistas e engenheiros podem ajustar seus padrões de trabalho para atingir resultados de projeto ótimos.
O que é uma fresa de acabamento?
Compreendendo projetos de fresas de topo
Fresas de acabamento são dispositivos de usinagem usados para aplicações de metalurgia que exigem altos acabamentos de superfície com tolerâncias estreitas. Elas são geralmente projetadas e feitas com comprimento menor do que as fresas de acabamento padrão para minimizar a deflexão e aumentar a operabilidade. A estrutura desses dispositivos geralmente contém várias ranhuras, aumentando a capacidade de remoção de cavacos e tornando o corte mais eficiente. Além disso, existem fresas de acabamento em TiN ou TiAlN ou revestimentos de carbono tipo diamante com desgaste e respeitabilidade térmica aprimorados. Em seu estudo de tais características de design, os maquinistas podem determinar melhor o tipo de fresa que seria adequado para uma determinada operação de usinagem e, portanto, melhoraria a eficiência e prolongaria a vida útil da ferramenta.
Finalidade das fresas de acabamento
As fresas de acabamento são empregadas principalmente para obter os melhores acabamentos de superfície possíveis e precisões dimensionais em peças usinadas. Essas ferramentas são usadas nas últimas fases do processo de usinagem, cujo objetivo é alisar a superfície da peça de trabalho para que ela possa ser exata e atingir altos padrões especificados. Os fabricantes podem reduzir a rugosidade da superfície e marcas de ferramentas austeras e até mesmo manter uma tolerância dimensional aplicando-as às fresas de acabamento, o que geralmente é muito significativo na maioria dos trabalhos de alta precisão. Em suma, e sem dúvida, o uso eficiente dessas fresas de topo fresas melhora o produto final. Diminui a perda de durabilidade e eficiência da montagem final após terminar a usinagem da estrutura.
Diferença entre desbaste e acabamento
Desbaste e acabamento são processos de usinagem consecutivos e separados, cada um realizado para um objetivo específico. Os processos de desbaste visam remover a quantidade máxima de material rapidamente quando, geralmente, apenas uma forma bruta é desejada. Nesta fase, as ferramentas usadas podem suportar forças de corte mais altas, e principalmente maiores taxas de avanço e profundidades de corte são usadas para aumentar a eficiência. Por outro lado, os processos de acabamento são orientados para melhorar as características da superfície e atender aos requisitos dimensionais. Esta fase emprega principalmente tipos específicos de ferramentas de fresamento de topo conhecidas como fresas de acabamento, que podem fresar superfícies mais finas com mais precisão em avanços mais baixos e profundidades de corte mais rasas. Para escolher a ferramenta adequada e melhorar os processos de produção, é necessário entender as semelhanças e diferenças desses dois processos específicos.
Como escolher a fresa de acabamento correta?
Fatores a ter em conta
Quando o maquinista estiver selecionando uma fresa de acabamento, vários parâmetros-chave devem ser considerados em todos os aspectos, conforme a seguir, para atingir o acabamento desejado no decorrer da usinagem:
- Material da peça de trabalho: A dureza e a composição do material da peça de trabalho têm uma influência significativa ao decidir sobre a fresa de topo a ser usada. Por exemplo, materiais duros como titânio ou aço inoxidável exigirão o uso de fresas de metal duro para garantir que eles possam suportar o desgaste e o calor devido à alta taxa de processos de remoção de material.
- A geometria da fresa: A geometria da aresta de corte, o ângulo da hélice e o comprimento da fresa influenciam significativamente a qualidade do acabamento superficial obtido. Os cavacos são ejetados mais facilmente e as vibrações são reduzidas pela introdução de um ângulo de hélice mais alto. Um comprimento de corte maior pode ser necessário para uma cavidade mais profunda, provavelmente para fresas de fenda.
- Revestimento: Usar revestimentos como TiN (nitreto de titânio) ou TiAlN (nitreto de titânio e alumínio) melhora ainda mais a eficiência da fresa de topo reduzindo a resistência ao atrito e aumentando a vida útil do desgaste. Isso é mais vantajoso, especialmente na recente comercialização de usinagem de alta velocidade.
- Parâmetros de corte: Parâmetros de corte efetivos, como taxas de avanço, velocidades do fuso e profundidade de corte, precisam ser determinados em linha com os requisitos de acabamento específicos e o material. Esses parâmetros afetam o acabamento da superfície obtido e a vida útil da ferramenta.
- Tolerâncias e Requisitos de Acabamento de Superfície: Os parâmetros de tolerância e rugosidade da superfície devem estar dentro das especificações. Fresas de topo com um design de acabamento são feitas para necessidades específicas; portanto, usar uma que atenda a esses requisitos produziria produtos finais de melhor qualidade, especialmente com os revestimentos variados.
- Capacidade da Máquina-ferramenta: A máquina-ferramenta que está em uso, como sua potência do fuso, sua rigidez, seu sistema de controle, etc., determinará qual fresa de acabamento será apropriada para uso. Máquinas mais potentes podem assumir condições de corte mais excelentes.
Considerando esses fatores, engenheiros e fabricantes podem escolher finalizar fresas com a precisão adequada e dentro das tolerâncias e qualidade necessárias para os componentes finais.
Tipos de fresas e seus usos
Cada fresa de topo vem em seu formato e tamanho de corte, com o propósito de uma operação usinada específica. Abaixo estão alguns de seus principais tipos e os propósitos que eles atendem:
- Fresas de extremidade plana: Esses são alguns tipos de fresas de extremidade com design divertido. A fresa de extremidade tem uma base horizontal plana e bordas verticais que a auxiliam na produção de uma superfície plana e nivelada e é frequentemente usada em operações de corte de fresa de face.
- Fresas de ponta esférica: As fresas de ponta esférica são bem arredondadas na extremidade e podem gravar designs moldados para fazer formas complexas. Elas são aplicadas principalmente em componentes de usinagem feitos em 3D e moldes e matrizes.
- Fresas de Raio de Canto: Essas fresas de topo têm um raio de canto na ponta da aresta de corte. A vantagem dessas fresas de topo é que a resistência e a qualidade do acabamento são melhoradas. Elas são populares em aplicações cruciais como estruturas de aeronaves, que exigem evitar arestas e cantos afiados.
- Fresas de topo cônicas: seu formato é cônico e só pode executar cortes em ângulos específicos, o que as torna úteis ao trabalhar em um plano inclinado e até mesmo ao cortar uma curva.
- Fresas de topo com rasgo de chaveta: são fresas de topo que têm uma ranhura interna conhecida como rasgo de chaveta; as fresas de topo com rasgo de chaveta são capazes de cortar ranhuras internas, conhecidas como rasgos de chaveta, com largura e profundidade de fresa controladas, o que é necessário para colocar chaves em uniões mecânicas.
A escolha do tipo de fresa adequado de acordo com a finalidade específica ajuda os fabricantes a maximizar a eficiência da usinagem e melhorar a qualidade da superfície de seus componentes.
Importância do material e do revestimento
As fresas de topo devem sua funcionalidade, durabilidade e a qualidade geral da peça de trabalho produzida ao tipo de material e revestimento usado. Há uma correlação direta entre a dureza, tenacidade e resistência ao desgaste da fresa de topo e a escolha do substrato. HSS, carboneto e cobalto são os materiais comuns usados em fresas de topo, que são destinadas a diferentes propósitos, pois têm outros benefícios. Por exemplo, fresas de topo de carboneto são muito mais complexas do que ferramentas de aço rápido e não se desgastam facilmente; elas podem ser usadas em velocidades muito altas.
Alguns revestimentos padrão incluem nitreto de titânio, nitreto de carbono de titânio e óxido de alumínio, que ajudam a reduzir o atrito, o desgaste e a abrasão em contato com as ferramentas. Essa ampla gama de revestimentos ajuda a minimizar o corte exercido em vários processos de usinagem e, portanto, melhora a qualidade e a vida útil da ferramenta. Portanto, é imperativo escolher o material e o revestimento da fresa de uma forma que melhore as operações de usinagem, a frequência e os custos associados à substituição da ferramenta, bem como a precisão dos produtos fabricados.
Quais são os benefícios de usar fresas de topo de metal duro sólidas?
Vida útil estendida da ferramenta
Um tipo de ferramenta com uma vida útil percebida como maior do que muitas outras é chamada de ferramenta sólida fresa de topo de metal duro, lutaram em várias performances. Aqueles envolvidos em engenharia de máquinas devem estar bem cientes disso, pois é a principal razão para programas de eficiência de custo integrados a ferramentas de corte. Isso se deve principalmente às propriedades químicas e físicas dos carbonetos, que tornam possível fabricar ferramentas que operam em velocidades de corte muito mais rápidas e condições mais quentes do que ferramentas de aço rápido. As fresas de topo de metal duro sólidas também têm o benefício adicional de serem mais robustas, mostrando alta resistência a arranhões ou desgaste da aresta de corte, preservando assim a aresta de corte por um longo período. Melhorar o design dessas ferramentas de corte também é um fator essencial em sua vida útil. Ferramentas com design adequado evitam vibração durante a usinagem, o que degrada as ferramentas de corte; portanto, o desempenho é melhorado. Essas novas fresas de topo de metal duro sólidas podem melhorar a produtividade e a eficiência dos fabricantes e reduzir os custos de controle e substituição de ferramentas.
Alto Desempenho em Metalurgia
Fresas de topo de metal duro sólido de alto desempenho participam desse domínio e são construídas para aplicações de metalurgia. Elas são projetadas para atingir velocidades de corte e taxas de avanço muito altas, resultando em menos tempo gasto na remoção de material e aumentando ainda mais a produtividade. As geometrias e revestimentos sofisticados das modernas fresas de topo de alto desempenho reduzem as forças de corte e suportam melhor evacuação de cavacos que melhoram o acabamento da superfície e a precisão em características dimensionais, especialmente com o design de duas ranhuras. Essas ferramentas são feitas com precisão para garantir boa estabilidade durante a usinagem e evitar vibração e trepidação da ferramenta. Nesse caso, os fabricantes recebem a vantagem de tempos de ciclo mais curtos e maior vida útil da ferramenta e, portanto, eficiência operacional em configurações de produção que exigem muita fabricação em massa. A integração dessas fresas de topo de metal duro sólido de alto desempenho em vários processos de metalurgia é provavelmente uma melhoria flexível, e benefícios significativos de custo seriam obtidos.
Precisão e acabamento de superfície
Manter a precisão e o acabamento superficial de alta qualidade durante as operações de usinagem é essencial para que os componentes fundamentais funcionem bem e tenham ótima aparência. Quando se trata de tolerar tolerâncias e obter acabamentos suaves, as fresas de topo de metal duro contribuem significativamente. As arestas de corte finamente afiadas das fresas de topo garantem que o processo de usinagem seja preciso, resultando em uma faixa rasa de mudanças dimensionais. Quando revestimentos espessos adequados, como TiAlN ou TiN, também são implementados, eles ajudam a proteger a superfície dos fusos da peça de trabalho contra danos devido ao atrito e superaquecimento, o que pode levar à distorção ou desgaste das ferramentas.
Além disso, a usinagem de alta velocidade (HSM) e as estratégias de usinagem adaptativa reforçam o desempenho das ferramentas de metal duro sólido. Tais métodos otimizam os parâmetros de corte e permitem melhor evacuação e resfriamento de cavacos, melhorando a qualidade da superfície. No geral, tal combinação de precisão de usinagem de alto nível e superfície de alta qualidade leva à melhoria funcional do componente e minimiza processos secundários após a usinagem, como polimento ou retificação. Finalmente, a combinação de fresas de topo de metal duro sólido com tecnologia de usinagem avançada define um padrão para fabricação de precisão em muitas indústrias.
Como as fresas de acabamento melhoram o acabamento da superfície?
Papel das Flautas e do Revestimento
As fresas de acabamento têm um design de canal específico que ajuda a controlar o acabamento da superfície das peças usinadas. O número de canais, que varia de dois a quatro, afeta a carga de cavacos e a taxa de remoção de material em usinagens de desbaste vs. acabamento. O suposto princípio de alguns canais é simples: permitir que mais cavacos sejam ejetados em vez de apenas ocupar ou compactar o espaço interno recorrido, facilitando assim a criação de superfícies internas mais suaves, particularmente em operações de usinagem de desbaste vs. acabamento. Por outro lado, mais canais funcionam bem em operações de acabamento, pois fornecem um corte melhor e mais fino.
Além disso, mais uma característica dessas fresas de acabamento é o uso de revestimentos como nitreto de titânio (TiN) e carbono tipo diamante (DLC), que também aumentam a durabilidade das fresas, bem como o acabamento da superfície. Menos ferramentas significam menos atrito, resultando em menos calor gerado durante o corte, reduzindo assim o desgaste da ferramenta e os efeitos térmicos na peça de trabalho. Isso torna muito mais fácil para a ferramenta manter o desempenho de corte e a qualidade da superfície da peça de trabalho por um longo tempo durante operações de corte pesadas. Em todas as operações de usinagem, o acabamento da superfície não pode ser obtido sem o design correto da flauta e a seleção dos revestimentos da flauta.
Técnicas para obter um acabamento suave
As seguintes medidas ou técnicas constituem os trabalhos suplementares, complementando e melhorando o método de usinagem e as ferramentas utilizadas, garantindo um excelente acabamento suave das superfícies usinadas. Primeiro, as taxas de avanço e velocidades do fuso ideais devem ser ajustadas para evitar vibrações e melhorar a qualidade da superfície; tal ajuste é especialmente útil na usinagem convencional. Além disso, apropriado para ângulos de fresamento interno de ponta a ponta com revestimentos adequados e outras características de projeto, conforme descrito anteriormente, pode melhorar o acabamento final ainda mais.
Além disso, a seleção correta de fluidos de resfriamento ou lubrificantes pode influenciar positivamente o resultado do procedimento. Esses fluidos resfriam a ferramenta e a peça de trabalho, permitindo menos distorção térmica e melhores condições de lubrificação, possibilitando assim melhores cortes. Finalmente, outros métodos, como meios abrasivos, lixamento e brunimento, podem ser realizados após os principais processos de usinagem serem aplicados. Concluindo, a combinação dessas práticas pode melhorar significativamente o acabamento da superfície e outros componentes que afetam a precisão para o desempenho no uso final dos componentes.
Comparação com fresas tradicionais
Comparando as fresas de topo avançadas modernas com as fresas de topo tradicionais, surgem muitas vantagens. As fresas de topo de design convencional são produzidas principalmente com aço rápido (HSS) e carboneto e realizam tarefas genéricas, mas na maioria das vezes, elas não são fornecidas com o modelo e os revestimentos específicos incluídos na fabricação das fresas de topo modernas. Por exemplo, as fresas de topo avançadas podem consistir em geometrias complexas, como fresas de topo multi-caneladas, que melhoram a qualidade do trabalho feito ao fortalecer a taxa de remoção de cavacos. Isso melhora diretamente a velocidade da usinagem e reduz o tempo de ciclo, o que é essencial na atual era de produção.
Além disso, com a introdução de requisitos extras para a eficácia das ferramentas, o aumento do tamanho e a aplicação de tais revestimentos prejudicaram fortemente o desempenho de ferramentas com revestimentos seletivos resistentes à corrosão. Esses revestimentos, como TiAlN ou TiN, também podem fornecer uma quantidade considerável de resistência ao desgaste, além da proteção térmica, o que os ajuda a suportar as altas temperaturas que ocorrem durante o processo de corte. Em fresas de topo clássicas, no entanto, o desgaste mais rápido da ferramenta é frequentemente sofrido, e as arestas de corte foram tornadas menos eficazes em condições semelhantes. Por fim, pode-se resumir que a tecnologia de fresa de topo disponível corresponde às melhorias na ciência e engenharia de materiais, tornando as fresas de topo atuais superiores para operações de usinagem precisas.
Quais são as aplicações comuns das fresas de acabamento?
Tipos de peças de trabalho
Fresas de acabamento são apropriadas para muitas peças de trabalho, especialmente quando alta precisão e bom acabamento de superfície são necessários. Usos típicos compreendem:
- Componentes metálicos: As fresas de acabamento encontram a maioria das aplicações em metais, incluindo alumínio, aço e titânio. Elas produzem características intrincadas críticas para peças como automóveis, acessórios em aeroespacial e equipamentos médicos, onde cada tolerância é primordial.
- Plásticos e compósitos: fresas de topo não metálicas podem efetivamente erodir materiais compósitos e plásticos. Nas indústrias de eletrônicos e bens de consumo, fresas de topo de sinterização moldam carcaças e alojamentos contornando superfícies quase circulares e outras superfícies complicadas.
- Acabamentos de madeira e pisos: Para aplicações convencionais de madeira, fresas de acabamento acentuam os detalhes em armários e características ornamentais nos móveis. Elas também podem ser aplicadas em pisos para produzir bordas e planos elegantes, afiados, limpos, funcionais e apreciáveis.
Em suma, as fresas de acabamento expandiram sua aplicabilidade, aumentando seu uso em operações de fabricação de vários setores.
Uso em usinagem CNC
As fresas de acabamento são partes integrais da usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado), e todos os aspectos giram em torno da precisão e repetibilidade do processo. Essas ferramentas são usadas para melhorar o acabamento da superfície e controlar os limites das peças usinadas, que são requisitos invariáveis em inúmeras aplicações complexas. As fresas de acabamento também podem ser empregadas nas etapas de usinagem dos processos de fresamento CNC para finalizar as superfícies formadas das peças usinadas após operações de desbaste que podem não atender aos padrões esperados. Além disso, o uso de fresas de acabamento na usinagem CNC reduz relativamente o tempo de ciclo do pós-processamento, o que melhora a produtividade e a eficiência dos fabricantes. Além disso, como as máquinas CNC são predeterminadas para obter parâmetros de corte ideais, a utilização adequada de fresas de acabamento avançadas, por sua vez, alcançará com eficiência os resultados desejados, e o desgaste da ferramenta será mantido no mínimo.
Aplicações específicas da indústria
Fresas de acabamento são amplamente utilizadas em várias práticas porque melhoram a qualidade da superfície e a precisão na usinagem de peças feitas. No campo automotivo, essas ferramentas são necessárias para produzir sistemas de motor e outros componentes de transmissão, e acabamentos perfeitos são essenciais para confiabilidade e longevidade. Fresas de acabamento são amplamente utilizadas até mesmo na indústria aeroespacial, onde lâminas de turbina e peças de fuselagem são submetidas a rigorosos requisitos de peso e desempenho. Além disso, no caso da indústria de dispositivos médicos, onde as peças são frequentemente usinadas com precisão, esses dispositivos médicos são vinculados a regulamentações específicas, tornando as fresas de acabamento de alta qualidade essenciais para instrumentos cirúrgicos e implantes que fornecem funcionalidade e segurança. Essas e muitas outras aplicações diferentes em várias indústrias destacam como as fresas de acabamento são cruciais para atingir a qualidade desejada de produtos fabricados por vários setores.
Fontes de referência
Perguntas frequentes (FAQ)
P: Qual é a diferença entre as fresas de topo de desbaste e acabamento?
A: As fresas de desbaste são eficientes na remoção rápida de uma grande quantidade de estoque, mas deixam para trás uma superfície muito áspera. As fresas de acabamento são usadas para cortar com precisão e fornecer acabamentos de superfície onde necessário. É notado que as fresas de desbaste têm menos canais e grandes bolsos de cavacos, enquanto as fresas de acabamento têm mais canais que colocam os dentes mais próximos uns dos outros para mais acabamento. Aqui está a diferença entre desbaste e acabamento na usinagem.
P: Descreva uma fresa de desbaste e como ela difere de uma fresa padrão.
R: Uma fresa de desbaste é um tipo de fresa usada explicitamente para cortar ou moldar grandes porções de material o mais rápido possível. Ela geralmente consiste em 2-3 canais ou menos e tem vales mais profundos e largos dentro dos canais para fornecer alguma acomodação para cavacos grandes. Esta fresa será operada para cortes brutos quando um grande volume de material é removido de um componente. Ela é instrumental no estágio de usinagem preliminar para permitir processos de acabamento subsequentes.
P: Em quais materiais as fresas de acabamento de alto desempenho podem ser usadas?
A: Fresas de acabamento de alto desempenho podem trabalhar em vários materiais, como aço inoxidável, alumínio e titânio, entre outras ligas. Dizem que a maioria das fresas de acabamento tem algum revestimento, como AlTiN ou cobalto, o que permite sua operação eficaz em altas velocidades e rotatividade de temperatura em vários materiais.
P: Como o número de canais afeta o desempenho de uma fresa?
R: O número de canais em uma fresa afeta a ação de corte e a qualidade do acabamento. Geralmente, menos (2-3) foram mais eficazes nas tarefas de fresamento de extremidade bruta, onde muitos materiais foram lançados em um curto período. O problema relativo veio em aumentos de mais de quatro canais adequados para fresamento de extremidade de acabamento e satisfazendo a qualidade de acabamento de superfície necessária. A escolha depende do material da peça de trabalho e do resultado desejado.
P: Quais são as vantagens de usar ferramentas de corte de metal duro para fresas de topo?
R: Para fresas de topo, sua superioridade em resistência ao desgaste, maior dureza e melhor retenção de arestas de corte em altas velocidades e temperaturas facilitam as operações de corte de ferramentas de biscoito. Revestimento, que funciona melhor para carbonetos. Essas propriedades resultam em melhor e mais rápido processamento de material, maior vida útil das ferramentas e usinagem proficiente de materiais problemáticos como aço inoxidável em comparação com ferramentas HSS.
P: Por que os usuários optam por revestir suas fresas?
R: Revestimentos de fresas de topo como AlTiN, TiAlN ou TiCN ajudam a melhorar o desempenho mecânico e a vida útil da fresa de topo. Eles ajudam a melhorar a dureza, a resistência ao desgaste e a capacidade de gerenciamento de calor. Isso permite que as ferramentas durem mais sem precisar de retificação, trabalhem em velocidades de rotação mais altas e tenham desempenho em condições de usinagem difíceis, aumentando assim a produtividade e a vida útil da ferramenta.
P: Quais fatores devo considerar ao escolher entre fresas de topo OEM e de reposição?
R: Ao usar fresas de topo do OEM ou do mercado de reposição, os principais aspectos a serem considerados incluem o preço, a qualidade, a disponibilidade e o uso racional das ferramentas. As ferramentas OEM são geralmente de boa qualidade e dão a melhor saída para as máquinas especificadas oferecidas, embora sejam mais caras. A Traver Tools e outros fabricantes de mercado de reposição produzem e vendem fresas de topo de qualidade que estão disponíveis a um preço relativamente reduzido, minimizando assim o custo sem comprometer a qualidade necessária para as diferentes operações.
P: Em que área as fresas têm boas vantagens que precisam ser exploradas com mais detalhes?
R: Há três áreas nas quais se concentrar para melhorar as características da fresa de topo. Primeiro, você deve empregar uma fresa de topo de desbaste para remover o máximo de material possível rapidamente. Esta fresa é uma descrição do tipo de fresa de topo que é desenvolvida para "sugar" materiais. Então, uma fresa de topo de acabamento permite obter o acabamento de superfície e a precisão dimensional necessários. Usar a ferramenta certa para o estágio correto é essencial para evitar longos períodos de remoção ineficaz de material e diminuir a qualidade final das peças acabadas, ao mesmo tempo em que estende a vida útil da ferramenta e sua produtividade.
