A seleção da solução de ferramental mais eficaz ao realizar trabalhos de usinagem de precisão é extremamente importante em termos de desempenho e qualidade do resultado. O artigo a seguir é dedicado aos benefícios das fresas de topo de hélice variável. Vamos prestar atenção especial ao desenvolvimento dos projetos de canais dessas ferramentas. Analisar essas ferramentas de corte nos permitirá revelar como o projeto geométrico específico dessas ferramentas permite melhor estabilização, menos vibração e melhores vias de ejeção de cavacos. A explicação técnica apresentada aqui capacita engenheiros e maquinistas a serem mais eficientes e produtivos em sua usinagem.
O que exatamente uma fresa de hélice variável faz?
Funcionalidade de uma fresa de hélice variável
As fresas de ponta de hélice variável têm um design de ranhura única para a aresta de corte que se estende e muda com o ângulo da hélice. Essas inconsistências diminuem os harmônicos durante operações de usinagem, consequentemente facilitando tarefas de corte que, de outra forma, exigiriam o uso de ferramentas de ponta única com maior eficiência. A configuração irregular também ajuda a melhorar a evacuação de cavacos, evitando o empacotamento de cavacos e, assim, aumentando a taxa de remoção de material. Também aumenta a longevidade das ferramentas, reduzindo as forças exercidas em regiões específicas da ferramenta de corte, pois essas regiões realizam a mesma função de corte. No geral, a configuração de hélice variável melhora efetivamente o desempenho de corte e a precisão em vários processos de usinagem.
Fresas de topo de hélice variável - prós e contras
A deformação da forma está disponível em várias dimensões, e as outras duas arestas de corte de chumbo são geralmente compostas de características diferentes das fresas de ponta de hélice variável, dando a elas um potencial de aplicação ainda mais amplo. Primeiro, ao trabalhar com materiais de usinagem complexos, eles aumentam o desempenho do processo de usinagem. Primeiro, o nível de vibrações harmônicas é significativamente menor. Portanto, a superfície da peça usinada é ainda melhor, e as chances de defeitos são ainda mais reduzidas. É o formato do fresa de topo que permite a folga adequada dos cavacos e previne o superaquecimento da ferramenta. Além disso, a variação do ângulo da hélice axial tende a criar forças de retorno bem equilibradas, levando a um menor contato entre a ferramenta e o trabalho e dimensões mais precisas. Mais e mais produtividade de toda a atividade, diminuindo os tempos de ciclo, etc., é alcançada em processos de usinagem precisos. Equipadas com os meios acima de adaptabilidade geométrica, tais ferramentas são empregadas em vários materiais de peças de trabalho_VEC.
Áreas de aplicação para fresas de topo de ângulo variável
Devido à sua eficácia e precisão, as fresas de hélice variável encontram aplicações na fabricação de peças nas indústrias aeroespacial, automotiva e médica. No campo aeroespacial, elas permitem a usinagem de componentes com formas complicadas de materiais leves, incluindo titânio e suas ligas. O setor automotivo emprega essas fresas de topo durante a usinagem de componentes de motor, pois são mais rápidos, garantindo bom acabamento de superfície e precisão dimensional. Essas fresas de hélice variável também são usadas na fabricação de instrumentos cirúrgicos de alta qualidade no campo da medicina, onde precisão e confiabilidade são muito importantes. Além disso, elas também são usadas para fabricação de moldes e matrizes, onde o tempo de ciclo é melhorado por muitas dobras e o desgaste é menor em aplicações de alta velocidade.
Qual é a relação entre o ângulo da hélice e o desempenho da fresagem?
Por que Helix Hayes é importante
Ângulos de hélice são características de design de fresa de topo que desempenham um papel importante em afetar fatores como vibração da ferramenta e eficiência de corte. O outro lado é que, se a ferramenta tiver um ângulo de hélice baixo, as forças de corte serão grandes e haverá uma folga de cavacos eficiente, o que é adequado para materiais duros. Por outro lado, um ângulo de hélice grande diminui as forças de corte axiais enquanto aumenta a ação de corte, o que é apropriado para materiais mais macios, bem como para obter uma melhor qualidade de superfície com fresas de topo helicoidais. É assim que os fabricantes conseguem melhorar a eficácia das ferramentas de corte para certas tarefas, escolhendo o ângulo de hélice exato, o que, no final, fornece melhor qualidade e resistência ao desgaste e menor infiltração de tempo de inatividade de usinagem.
Diferenciando entre fresas de topo de hélice alta e hélice padrão
Fresas de ponta de hélice alta têm ângulos de hélice moderados a íngremes, cerca de 45 a 60 graus, tornando o processo de corte mais eficiente do que as fresas de ponta de hélice padrão e permitindo melhor remoção de cavacos. Esta é uma boa estratégia para materiais macios sobre características estéticas que estão sendo almejadas. Ao contrário, fresas de ponta padrão exibem hélices com ângulos entre 30 e 35 graus, que são mais destrutivas, permitindo o corte de materiais mais duros. As variáveis no caso presente são as fresas de ponta de hélice alta e padrão. Como os projetos altamente híbridos permitem velocidades e polimentos crescentes, os padrões fornecem estabilidade convencional com características robustas trabalhando em aplicações agressivas. O tipo correto é importante, pois influencia a precisão da usinagem em relação à natureza do produto acabado e as escolhas baseadas em como os materiais serão utilizados.
Como escolher o ângulo de hélice correto
O mais importante deles é a seleção correta do ângulo de hélice de acordo com o tipo de material: para materiais mais duros, um ângulo de hélice padrão de 30-35 graus é adequado para que haja estabilidade e distribuição adequada de forças. Portanto, um ângulo de hélice alto (cerca de 45 a 60) deve ser selecionado em materiais macios que exigem um acabamento de superfície muito suave para remoção mais fácil de cavacos e melhor acabamento de superfície. Além disso, é importante considerar os parâmetros funcionais da peça a ser usinada, por exemplo, sua velocidade de usinagem e qualidade de usinagem necessária; ângulos de hélice altos permitem mais velocidades e trabalho cosmético, e os padrão suportam melhor cargas em condições de trabalho intensas. Ao cortar materiais, a velocidade operacional efetiva da geometria final da peça, com base nas propriedades do material e nas condições operacionais, sugere que há um ângulo de hélice confortável e ótimo para cada material.
Quais são as principais características das fresas de topo de metal duro?
Composição do material das fresas de topo de carboneto
Fresas de topo de carboneto consistem principalmente de carboneto de tungstênio, um material durável e resistente estimado com alta resistência ao desgaste e eficiência de corte. Tal composição torna possível produzir ferramentas que perderiam sua qualidade de ponta mesmo com uso prolongado, especialmente para as fresas de topo helicoidais projetadas para ligas de alumínio que apresentam desempenho ideal. Além disso, elas podem usar cobalto como uma substância aglutinante em fresas de topo helicoidais para melhorar a tenacidade e a estabilidade térmica da ferramenta. Esses materiais são especialmente desenvolvidos para seus propósitos individuais para melhorar o desempenho e a segurança das fresas de topo de carboneto durante o uso, particularmente na usinagem de cobre em alta velocidade.
Por que o carboneto seria melhor em comparação às outras alternativas disponíveis?
Há vantagens em usar fresas de topo de carboneto em vez de HSS e materiais à base de cobalto. Para começar, o carboneto é mais duro do que esses materiais, permitindo melhor retenção da geometria afiada das ferramentas de corte e velocidades de corte mais rápidas em fresas de topo helicoidais. Em segundo lugar, a alta dureza do carboneto reduz o desgaste das ferramentas e ajuda a aumentar a relação custo-benefício das ferramentas ao longo do tempo, aumentando sua longevidade e reduzindo os custos de manutenção. Além disso, o impacto do carboneto em altas temperaturas melhora como ele funciona em situações de usinagem mais desafiadoras. Por fim, o desempenho das ferramentas de carboneto, que permanecem razoavelmente constantes independentemente das condições de usinagem, melhora a qualidade e o acabamento superficial do produto final ao usinar materiais complexos.
Como escolher uma fresa de topo com base nos requisitos do alumínio e suas ligas?
Características de projeto de fresa de topo em uso para ligas de alumínio e alumínio
Ao procurar acoplamentos de fresas de topo para alumínio e ligas de alumínio, características como design de flauta, revestimento e geometria, em particular, fresas de topo para ligas de alumínio, devem ser observadas. Um ângulo de hélice alto (cerca de 45 graus) também facilita a remoção de cavacos e diminui as chances de empacotamento de cavacos. Ferramentas com menos flautas (geralmente duas ou três) garantem a folga de cavacos, resultando em melhores processos de usinagem. Alguns revestimentos, como TiN ou TiAlN, podem melhorar as características de resistência ao atrito da ferramenta e causar um efeito de resistência ao desgaste. Para melhorar a qualidade das peças de alumínio usinadas, é prudente utilizar ferramentas de corte com bordas afiadas para obter acabamentos finos e precisão dimensional.
Importância do raio de canto e do design da flauta da ferramenta
O raio do canto de uma fresa é um aspecto significativo do desempenho geral da ferramenta na usinagem de alumínio. Como o raio do canto é grande, isso aumenta a resistência da ferramenta, minimiza os efeitos de lascamento durante a operação e melhora os acabamentos da superfície. Além disso, o design da flauta continua sendo muito importante para aliviar a evacuação de cavacos e o caminho do refrigerante. Um design estriado com um número predeterminado de canais torna possível ter uma folga adequada de cavacos, evitando que os cavacos fluam de volta para a ferramenta, induzindo assim o desgaste da ferramenta e erros dimensionais. Raios e flautas de latão são muito importantes em operações de corte para otimizar as condições operacionais na peça de trabalho.
O conselho de Guhring e MA Ford® TuffCut®
Guhring propôs que, ao usinar alumínio e suas ligas, é aconselhável empregar fresas de topo com ângulos de hélice altos e várias ranhuras iguais a 2 ou mais para garantir a remoção adequada de cavacos. Eles também recomendam a aplicação de revestimentos de TiAlN para aumentar a vida útil da ferramenta. MA Ford® TuffCut® enfatiza o desenvolvimento de um canto arredondado da ferramenta auxiliado por um melhor acabamento do que bordas de corte limpo ao longo da demanda por projetos de limpeza de cavacos de ferramentas helicoidais. Todos esses fabricantes exigem uma avaliação de rotina da extensão do desgaste da ferramenta de corte para sustentar a integridade dos processos de usinagem.
Quais são os parâmetros de execução para otimizar a vida útil da ferramenta?
Os parâmetros de execução corretos
Para atingir a vida útil máxima da ferramenta na usinagem de alumínio, os parâmetros de execução que serão colocados em prática devem coincidir com as propriedades funcionais da ferramenta e do material que está sendo trabalhado. Esses parâmetros incluem velocidades de corte, taxas de avanço e profundidade de cortes, especialmente quando usados durante fresas de topo. Embora não haja documentos definitivos sobre isso, é aconselhável definir uma velocidade de corte de 500 a 1000 SFM para a maioria das ligas de alumínio. Da mesma forma, o avanço longitudinal ou de execução deve atender às especificações recomendadas da fresa de topo com valores normais na faixa de 0,003 a 0,015 polegadas por dente. Em relação às ferramentas de corte, também é necessária uma profundidade de corte, que se baseia não apenas no diâmetro da ferramenta, mas também na natureza do trabalho, geralmente variando de 0,010 a 0,100 polegadas. Esses parâmetros exigem otimização adequada no desempenho, pois ajudam na precisão da usinagem e no desgaste das ferramentas.
Efeito das vibrações harmônicas na vida útil da ferramenta
Vibrações harmônicas podem causar uma redução significativa na vida útil da ferramenta, pois aumentam o estresse induzido pelo cortador e o desgaste das arestas de corte. Essas vibrações podem causar cortes falsos ou condições de corte excessivas, levando a uma irregularidade nas forças de corte, o que pode encurtar a vida útil das ferramentas, em particular, durante fresas de topo. Além disso, elas também podem degradar a qualidade do acabamento da superfície e causar erros na precisão da usinagem das peças de trabalho. Portanto, medidas apropriadas relacionadas à aplicação de métodos eficazes de amortecimento de vibração e controle dos estados do fuso devem ser tomadas para reduzir esses impactos e manter as ferramentas funcionando de forma eficiente.
Maximizando as taxas de remoção para fresamento de alta eficiência
Se o objetivo é aumentar as taxas de remoção em fresamento de alta eficiência, é extremamente importante fazê-lo sem comprometer a estabilidade alterando os parâmetros de corte adequadamente. Isso significa que uma velocidade de corte muito alta é usada, geralmente variando de cerca de 800 SFM a 1200 SFM, ao cortar alumínio e uma taxa de avanço muito alta correspondente a uma ferramenta de 0,015 a 0,025 polegadas por dente. Um corte deve ser aumentado com base nos limites da ferramenta, frequentemente observados na região de até 0,100 e 0,250 polegadas, o que é mais importante para corte profundo para remover mais material. Com uma ferramenta durável e boas condições de resfriamento, é possível fabricar peças de alta qualidade, mesmo em altas taxas de remoção de material.
Como controlar a vibração durante a fresagem?
A conversa em fresas de topo Helix
O fresamento da superfície final ocorre com pressão descendente, deslizando e cortando com o cortador rotativo na extremidade. Uma alta taxa de fresamento de superfície, quando tentada usando máquinas simples, geralmente resulta em instabilidade na operação. Isso inclui tal deflexão que pode aumentar por meio de tipos de corte ou por meio de forças aplicadas. Além disso, outros fatores, como as características de design das ferramentas, como alto ângulo de hélice ou baixa folga, também criam chances de vibração. Diferentes materiais têm diferentes habilidades de corte, e as peças de trabalho geralmente não são seguradas intensamente, resultando em roteamento ruim. A trepidação é difícil porque a indústria corta cada vez mais fundo enquanto as ferramentas são deixadas as mesmas. Mas para evitar esse efeito, é de suma importância escolher a ferramenta correta e usar relações de rotação de alto desempenho do fuso, fornecendo um número suficiente de grampos para fortalecer a estabilidade.
Técnicas de minimização de controle de vibração
- Aumentar a rigidez da ferramenta: Use ferramentas de corte mais curtas e plataformas de usinagem sólidas para aumentar a resistência e também reduzir as chances de as ferramentas entortarem.
- Otimizar parâmetros de corte: Varie as rotações do fuso alocadas ou as velocidades de corte para minimizar a rotatividade e ainda obter um corte bem-sucedido.
- Aumentar o amortecimento: Use ou providencie ferramentas que utilizem dispositivos ou pontos de absorção de choque.
- Selecione a geometria apropriada da ferramenta: Use ferramentas apropriadas com o ângulo de hélice correto e folga adequada para minimizar as chances de diálogo.
- Reforçar a fixação: Use dispositivos e gabaritos mais resistentes ou suportes e grampos para a peça de trabalho durante a usinagem.
- Realizar otimização do caminho da ferramenta: Adote estratégias de engajamento constante e use caminhos de ferramentas adaptáveis para reduzir mudanças repentinas de carga.
- Faça verificações e manutenções de ferramentas rotineiramente: Mantenha as ferramentas em condições de corte adequadas, afiando-as e reduzindo o desgaste causado pela vibração.
Configurações da máquina e considerações sobre a peça de trabalho
É necessário controlar as configurações da máquina e as condições da peça de trabalho para atingir a menor quantidade de trepidação durante a usinagem. Para começar, a velocidade do fuso deve ser configurada com precisão; por exemplo, se a velocidade do fuso for definida muito alta, pode ocorrer distorção e, se definida muito baixa, pode ser obtido um corte insatisfatório. A taxa de avanço de corte afeta significativamente a formação de cavacos. Portanto, é aconselhável usar sempre e o valor médio quando necessário para minimizar a trepidação. Além disso, siga o caminho e a estrutura da ferramenta para que nenhuma mudança abrupta de carga possa ocorrer.
Em uma análise da peça de trabalho mencionada acima, é importante observar e avaliar as propriedades da estrutura da peça de trabalho, pois os cortes podem variar, como o corte em espiral. Por meio do uso de encaixes adequados que posicionam com precisão a peça de trabalho, o movimento indutor de vibração rotativa é evitado. Por último, mas não menos importante, os parâmetros da máquina, incluindo o nível de alinhamento, rigidez e ausência de cortes, arranhões e danos, também devem ser avaliados, pois esses parâmetros afetam diretamente a estabilidade da base e a eficiência dos processos de corte.
Fontes de referência
Perguntas frequentes (FAQ)
P: Quais são as vantagens das fresas de hélice variável?
A: Fresas de topo de hélice variável oferecem várias vantagens, como menos vibração, melhor remoção de cavacos e maiores taxas de avanço. Suas …
P: Qual o efeito do ângulo da hélice da fresa no desempenho?
A: O ângulo da hélice da fresa é um fator importante que influencia o desempenho da ferramenta. Na maioria dos casos, hélices mais gigantes …
P: Quais são alguns produtos de fresas de hélice variável amplamente utilizados disponíveis no mercado?
R: Alguns desses produtos de fresas de hélice variável incluem a série MAFord® TuffCut®, fresas de topo Altima®, Guhring RF 100 …
P: Fresas de hélice variável podem receber um amplo tipo de usinagem para ligas de alumínio?
R: Sim, fresas de hélice variável são notáveis para usinagem de ligas de alumínio. Essas fresas de hélice específicas são projetadas de forma a evitar soldagem de cavacos e atingir excelente folga de cavacos, o que é importante especialmente ao usinar materiais pegajosos como alumínio. Algumas empresas fabricam fresas de hélice de design especial para usinagem de alumínio que produzem resultados de qualidade e rugosidade.
P: Isso é muito básico. Ambas as fresas têm 4 canais. Como ela difere de uma fresa de 4 canais com uma configuração padrão?
R: Embora ambas sejam fresas de quatro canais, em um design de hélice variável, os ângulos de hélice variam nas arestas de corte das fresas de quatro canais. Essa diferença auxilia no ajuste de harmônicos, reduzindo a trepidação e melhorando o funcionamento das fresas. Fresas de quatro canais com ângulos helicoidais ou helicoidais constantes são mais facilmente excitadas mecanicamente em certas condições de uso.
P: Fresas de hélice variável podem ser usadas como ferramentas para operações de desbaste e acabamento?
R: Certamente, a maioria das fresas de hélice variável são construídas para fazer desbaste e acabamento. Onde alguns atributos de série podem ser aprimorados para serem úteis apenas para uma tarefa específica, o desempenho geral das ferramentas especiais é muito bom para várias condições de corte. Quando os melhores resultados são desejados, as sugestões do fabricante devem ser seguidas, ou um software de seleção de ferramentas como o Machining Advisor Pro deve ser usado.
P: Quais revestimentos são aplicados nas fresas de hélice variável?
R: O uso de fresas de hélice variável, como outras, geralmente vem com a necessidade de aplicar revestimentos de alto desempenho para suportar o desgaste resultante de operações de corte. Os revestimentos regulares incluem AlTiN (nitreto de alumínio e titânio), que é aplicado em ambientes de alta temperatura e usinagem de aço inoxidável. Outros revestimentos podem rimar especificamente com liga de alumínio ou qualquer outro material. O tipo de revestimento usado será influenciado principalmente pelo trabalho a ser realizado e em quais materiais.
