Jusheng

Digamos que um engenheiro de uma oficina mecânica esteja usinando um lote de peças personalizadas de fresamento CNC usando uma fresa de facear em uma máquina CNC — um flange de 20 mm de espessura feito de aço calibre 45. Ele não consegue decidir entre fazer um corte de 10 mm ou dois cortes de 5 mm. Cortar muito fundo resulta em lascamento da ferramenta, e cortar muito superficialmente consome muito tempo.

Isso é algo que a maioria dos profissionais de fresamento CNC encontra diariamente. Este artigo, com a expertise de JS, oferece uma solução completa para o problema de "quão profundo uma fresa de facear pode cortar?". Ele alerta os leitores sobre os principais fatores que influenciam a profundidade de corte, otimiza os parâmetros de corte e seleciona o processo de fresamento apropriado para melhorar a qualidade e a eficiência da usinagem.

Resumo da resposta principal

Por que destacar a experiência da JS com fresas de faceamento manuais?

Com clientes visitando a JS para fazer pedidos de peças de fresamento CNC industriais de alta resistência medindo 3 metros de diâmetro, ou exigindo serviços rápidos de fresamento CNC on-line para peças de liga de alumínio, a JS Precision Manufacturing está sempre pronta para agir com urgência.

Temos mais de 10 anos de experiência em fabricação de fresamento CNC personalizado, incluindo fresamento de face em uma ampla gama de materiais, desde aço carbono e aço inoxidável até ligas de titânio e alumínio . Fabricamos componentes de alta precisão com tolerâncias de planicidade de 0,1 mm e realizamos reparos em componentes de grande porte de 50 toneladas.

Nossos engenheiros têm ampla experiência com o comportamento de diferentes tipos de fresas de facear e são capazes de definir com precisão o planejamento da profundidade de corte de acordo com a capacidade da máquina e o material da peça.

Este livro é uma compilação de nossas inúmeras experiências práticas em fresamento CNC, e cada recomendação foi testada em campo e validada em nossa oficina, para que você possa confiar em seu profissionalismo e facilidade de uso.

Se você precisa de peças para fresamento CNC, a capacidade de fabricação de fresamento CNC personalizado no local da JS oferece soluções inovadoras e assistência completa. Utilizando fresas de facear eficientes, podemos ajudar você a prevenir problemas de usinagem e minimizar os prazos de entrega.

Fresa de Faceamento: Mais que Aço, Uma Combinação Precisa de Tecnologia e Material

Na fresagem CNC, a escolha da fresa de facear tem impacto direto na profundidade de corte e na qualidade da usinagem. Cada fresa de facear é mais adequada para aplicações específicas e se adapta melhor a diversas aplicações, conforme ilustrado abaixo:

Fresa de alto avanço (O Demônio da Velocidade)

Destinada para altas velocidades, sua geometria de inserto acomoda altas taxas de remoção de metal em pequenas profundidades de corte (Ap = 0,5-2 mm). Aplicável para desbaste e acabamento em máquinas relativamente rígidas, com forças de corte e vibrações reduzidas.

Fresa de facear de 45 graus (a versátil)

Esta é uma fresa de facear universal para fresamento CNC. Com ângulo de posição de 45°, força de corte simétrica e capacidade de cortar ferro fundido, aço e ligas de alumínio, sua profundidade de corte pode atingir até 15%-25% do diâmetro da ferramenta (por exemplo, 24-40 mm com ferramenta de φ160 mm), além de auxiliar em desbaste, remoção de material e semiacabamento.

Fresa de facear com ombro quadrado (The Precision Master)

Fresamento preciso de superfícies escalonadas de 90 graus com zero de planicidade e zero erros de perpendicularidade. Seu raspador de aresta melhora o acabamento da superfície . É adequado para cortes de acabamento, onde a profundidade máxima de corte é de 10% a 20% do diâmetro da ferramenta (por exemplo, 20 a 40 mm para uma fresa de 200 mm de diâmetro). É amplamente utilizado em peças de usinagem CNC de alta precisão.

Opções de nicho: fresa de inserção circular e fresa de borda ondulada

Fresas de inserto circular possuem arestas de corte longas com expansão das forças de corte, sendo, portanto, adequadas para materiais duros como aço inoxidável. Sua maior profundidade de corte é, no máximo, de 80% do raio do inserto.

As fresas Wave-Edge são projetadas exclusivamente para cortar ligas de alumínio e têm um amplo compartimento para cavacos para evitar entupimentos e uma profundidade máxima de 1 a 1,5 vezes o diâmetro da ferramenta, o que as torna uma ferramenta de corte de fresagem ideal para fresamento CNC de ligas de alumínio.

Na fabricação de fresamento CNC personalizado , selecionar a fresa de faceamento adequada é a chave para o sucesso. A JS oferece serviços completos, desde a seleção até a usinagem. Entre em contato para obter mais detalhes sobre serviços de fresamento CNC online.

O Mistério da Profundidade: Quatro Princípios que Influenciam a Profundidade de Fresamento (Ap)

Princípio 1: O diâmetro da ferramenta é a base

Quanto maior o diâmetro, maior a força de corte que pode ser acomodada e maior a profundidade máxima de corte (melhor rigidez do corpo do cortador e distribuição uniforme da força).

Por exemplo, uma fresa de facear com 200 mm de diâmetro cortando aço grau 45 tem uma profundidade de corte máxima de 30 a 50 mm, enquanto uma fresa de facear com 100 mm de diâmetro tem uma profundidade de corte máxima de 15 a 25 mm. A sobrecarga deve ser considerada com base na capacidade da máquina-ferramenta.

Princípio 2: A potência e a rigidez da máquina-ferramenta são os limites

A potência é diretamente responsável pela capacidade de realizar cortes profundos. Há pouca margem para falta de potência antes que ocorra sobrecarga, parada ou vibração.

Por exemplo, uma máquina de 10 kW com fresa de facear de 160 mm de diâmetro cortando aço grau 45 pode atingir uma profundidade máxima de corte de 5 mm ou menos, uma máquina de 20 kW pode atingir uma profundidade máxima de corte de 8-10 mm.

A baixa rigidez das máquinas-ferramentas pode exacerbar as vibrações em grandes profundidades de corte, prejudicando a qualidade da usinagem.

Princípio 3: A dureza do material da peça de trabalho é uma limitação

Quanto mais duro for o material, maior será a resistência ao corte e menor será a profundidade máxima de corte.

Por exemplo, ao fresar aço carbono HRC20-30, é possível fresar 20 mm com uma fresa de facear de canto quadrado. Ao fresar aço liga HRC40-50, com a mesma ferramenta, a profundidade máxima de corte deve ser reduzida para 5-8 mm para não lascar a pastilha.

Princípio 4: A geometria e a classe do inserto são cruciais

A lâmina com sulco largo possui amplo espaço para cavacos e é adequada para cortes profundos. Já a lâmina com sulco estreito é adequada para cortes rasos, cortes profundos e alto avanço.

A profundidade máxima de corte das lâminas de liga dura é 30% a 50% maior do que a do aço rápido. Ao processar materiais de alta dureza com lâminas de cerâmica, a capacidade de profundidade de corte é aumentada em cerca de 20% em comparação com ligas duras.

A tabela abaixo mostra como as quatro regras básicas afetam a profundidade de fresamento e como corrigi-las:

O serviço de fresamento CNC on-line da JS calculará primeiro a potência da sua máquina, o material da peça de trabalho e outros aspectos para projetar um plano de profundidade de corte de fresamento de face razoável para você, com um processo de usinagem estável e eficiente, ajudando você a produzir peças de fresamento CNC com sucesso.

Como atingir com segurança a profundidade máxima de corte em cortes pesados?

Cortes profundos com grandes profundidades de corte apresentam riscos significativos, e três pontos devem ser considerados com a máxima prioridade:

Estabilidade em primeiro lugar

A estabilidade é um pré-requisito para cortes pesados:

• Para garantir que a peça de trabalho esteja firmemente fixada, utilize dispositivos de fixação ou placas de pressão especiais para aplicar pressão de fixação e também proteger contra o movimento da peça durante a usinagem.
• Para verificar a folga entre os trilhos-guia da máquina-ferramenta. Remova quaisquer folgas excessivas para evitar vibração durante o corte.
• Mantenha a extensão da ferramenta o mais curta possível. Uma extensão mais longa reduz a rigidez da ferramenta e aumenta o risco de vibração.

Por exemplo, ao usinar aço de 50 mm de espessura, mantenha a extensão da fresa de facear dentro de 1,5 vez o diâmetro da ferramenta para estabilidade ideal.

Seleção de ferramentas

Para cortes severos, utilize uma fresa de facear rígida e resistente a impactos. Recomenda-se que o corpo da fresa seja de metal duro sólido, mais de 50% mais rígido do que as fresas soldadas . Para pastilhas, utilize metal duro de grão ultrafino com boa tenacidade para suportar altas forças de corte.

Enquanto isso, o diâmetro da ferramenta de corte deve corresponder ao tamanho da peça. Por exemplo, para usinar uma peça com diâmetro de 1 metro, deve-se selecionar uma fresa de facear com diâmetro de 250-315 mm para permitir um corte profundo e minimizar o número de passadas da ferramenta.

Estratégia de Caminho (Usando Fresamento de Mergulho ou Fresamento Trocoidal)

O fresamento alternativo convencional concentra as forças de corte em grandes profundidades de corte, o que causa vibração. O fresamento por mergulho e o fresamento trocoidal combatem esse problema com sucesso.

O fresamento por mergulho envolve o uso da força de corte para baixo ao longo do eixo Z, alinhando o fuso da máquina-ferramenta. A máquina-ferramenta possui a maior rigidez e é particularmente adequada para processamento de corte profundo em cavidades profundas ou superfícies escalonadas , com profundidade máxima de corte de até duas vezes o diâmetro da ferramenta.

O fresamento trocoidal usa um movimento de corte helicoidal, diminuindo a área de contato de corte e distribuindo as forças de corte, minimizando o desgaste da ferramenta e sendo eficiente para grandes profundidades de corte em materiais duros.

O Coração dos Parâmetros de Corte: Encontrando a Proporção Ideal de Profundidade de Corte, Avanço e Velocidade

Profundidade de corte (Ap), avanço (F) e velocidade (S) no fresamento de faceamento são interdependentes e exigem uma relação ideal. Isso é definido especificamente como abaixo:

Profundidade de corte (Ap) e largura radial de corte (Ae)

A Taxa de Remoção de Metal (MRR) tem um efeito direto na eficiência da usinagem, e Ap e Ae são componentes significativos da MRR. Uma Ap maior leva a uma MRR maior, mas as forças de corte também aumentam proporcionalmente. Ae representa a largura do contato radial entre a ferramenta e a peça, enquanto uma Ae maior, mais corte por revolução.

Ao processar peças de aço usando uma fresa de facear de 200 mm com Ap = 10 mm, Ae = 100 mm e F = 1000 mm/min , a MRR é de 1.000.000 mm³/min. Se Ap for elevado para 20 mm, a MRR dobra, o que garante potência suficiente da máquina.

Avanço por dente (fz)

O avanço por dente refere-se à quantidade de distância cortada por revolução da lâmina, influenciando diretamente a força de corte e o acabamento da superfície.

• Um fz alto (0,2-0,5 mm/dente) gera alta força de corte e é mais adequado para desbaste (por exemplo, uma fresa de alto avanço com um fz de 0,5 mm/dente para fresar aço).
• Um fz baixo (0,1-0,2 mm/dente) gera um excelente acabamento de superfície e é mais adequado para acabamento (por exemplo, uma fresa de faceamento de ombro quadrado com um fz de 0,15 mm/dente para acabamento).

Velocidade de Corte (Vc)

A velocidade de corte é a taxa linear de movimento da aresta de corte da ferramenta e está intimamente relacionada à vida útil da ferramenta. Um Vc mais alto leva a desgaste excessivo, enquanto um Vc mais baixo resulta em trabalho ineficiente. Para ligas de alumínio, Vc = 300-500 m/min, para aço grau 45, Vc = 100-200 m/min, e para aço inoxidável, Vc = 80-120 m/min.

A regra de ouro: "Alto avanço com profundidade de corte rasa, alta profundidade de corte com avanço médio-baixo."

Esta regra é baseada em centenas de operações de fresamento CNC .

• Alto avanço com profundidade de corte rasa, por exemplo, Ap = 1-2 mm e fz = 0,4-0,6 mm/dente, pode reduzir as forças de corte enquanto melhora a eficiência e pode ser usado em máquinas-ferramentas de rigidez normal.
• Alta profundidade de corte com avanço médio-baixo, por exemplo, Ap = 15-20 mm e fz = 0,15-0,25 mm/dente, pode evitar vibração causada por forças de corte excessivas e é adequada para máquinas-ferramentas de alta rigidez.

A tabela a seguir fornece uma referência para avanço e velocidade em diferentes profundidades de corte (para usinagem de aço 45# usando uma fresa de facear de carboneto de φ160 mm):

Os serviços de fresamento CNC online da JS personalizarão a profundidade de corte, o avanço e a relação de velocidade de acordo com a sua aplicação de usinagem, seguindo a regra de ouro, e fornecerão preços de fresamento CNC transparentes. Orçamentos e pedidos são simples. Basta nos fornecer os desenhos das peças e desenvolveremos um plano rapidamente.

Fresamento facial não é uma panaceia: quando você tem um processo de fresamento alternativo para utilizar?

O fresamento de face é mais adequado para usinar superfícies planas. Outras operações são necessárias para cavidades profundas e contornos complexos.

A tabela abaixo fornece uma comparação entre fresamento frontal e outros processos de fresamento:

A JS oferece não apenas fresamento de face, mas também diversas outras operações, como fresamento de cavidades, fresamento de contornos e fresamento de mergulho. Podemos selecionar o processo ideal com base nas características estruturais das suas peças de fresamento CNC e criar uma solução de fabricação de fresamento CNC personalizada para permitir uma usinagem mais rápida e precisa das peças.

Estudo de caso: O renascimento de um anel inferior de turbina gigante – Uma corrida contra o tempo no fresamento de face

Dilema do Cliente

Uma das usinas hidrelétricas substituiu um anel inferior de aço fundido (ZG270-500) com 8 metros de diâmetro e 50 toneladas de capacidade. A planicidade necessária era ≤ 0,2 mm e o tempo de rotação era de 72 horas.

O cliente inicialmente utilizou uma fresa de esquadria grande (Ap = 8 mm, fz = 0,3 mm/dente, Vc = 120 m/min). As enormes forças de corte (15 kN) causaram deslocamento da peça e lascamento da aresta de corte da ferramenta. A usinagem levou 96 horas, bem além do previsto, com dezenas de milhares de dólares desperdiçados a cada hora.

Solução inovadora da JS

Diante do dilema do cliente, a JS Precision Usining criou uma abordagem combinada de "fresamento de alto avanço + acabamento de ressalto quadrado de grande diâmetro" e otimização de parâmetros e fixação.

Otimização de fixação:

Utilizamos oito grampos hidráulicos para fixar firmemente o anel inferior à mesa da máquina , com uma pressão de 50 kN por grampo, para evitar deslocamento zero durante a usinagem. Também utilizamos blocos de mesma altura sob o anel inferior para evitar a deformação da peça.

Estágio de desbaste:

Selecionamos uma fresa de alto avanço de φ250 mm com pastilhas de metal duro de grão ultrafino. Empregamos uma abordagem de profundidade de corte rasa, avanço extremamente alto, corte em toda a aresta, velocidade de corte de Vc = 180 m/min e velocidade do fuso de S = 229 rpm.

Sérgio de acabamento:

Foi utilizada uma fresa de facear com ressalto quadrado de φ315 mm com uma lâmina raspadora de retificação fina. Utilizaram-se parâmetros de pequena profundidade de corte, passo fino e avanço médio de alta velocidade, especificamente Vc = 200 m/min, S = 202 r/min e fz = 0,2 mm/dente.

Resultados finais

Todo o processo de usinagem foi concluído em apenas 64 horas, com entrega com oito horas de antecedência, economizando centenas de milhares de dólares em tempo perdido para o cliente. A vida útil da fresa de alto avanço durante a usinagem foi de 12 horas, enquanto a vida útil da fresa de esquadria foi de 8 horas, ambas superiores à exigência do cliente de 5 horas.

Este caso demonstra claramente que "profundidade máxima de corte" não é o objetivo, "taxa ideal de remoção de metal" e "confiabilidade do processo" são chaves para o sucesso da fresagem CNC.

Perguntas frequentes

Q1: A profundidade de corte na fresagem de ligas de alumínio pode ser aumentada?

Sim. A força de corte das ligas de alumínio é cerca de um terço da do aço e, consequentemente, a potência da máquina é menor. Ferramentas de alumínio, como fresas de borda ondulada, podem ser utilizadas. Elas possuem canais largos para cavacos que não os acumulam, e é possível atingir uma profundidade máxima de corte de 1 a 1,5 vez o diâmetro da ferramenta (por exemplo, 100 a 150 mm para uma ferramenta de φ100 mm).

Q2: A potência da máquina limita a profundidade de corte?

Sim, a potência da máquina limita diretamente a profundidade máxima de corte. A potência determina a capacidade de suportar as forças de corte, e aumentar a profundidade de corte forçadamente quando insuficiente pode levar à sobrecarga, parada e danos ao fuso. Antes de determinar a profundidade de corte, é necessário confirmar a potência nominal da máquina-ferramenta.

P3: Como posso saber se a profundidade do meu corte é excessiva?

Observe quatro sinais significativos:

• Um ruído surdo ou vibração de metal com metal da máquina indica que as forças de corte estão sobrecarregando a capacidade da máquina.
• Lascamento da pastilha (desgaste anormal) antes do tempo de serviço previsto.
• Marcas de vibração na superfície de trabalho do componente usinado.
• Chip de cor escura (superaquecimento). Se algum desses fenômenos ocorrer, reduza o Ap ou reotimize outros parâmetros.

Q4: Devo utilizar fresamento de profundidade de corte de passagem única ou fresamento em camadas?

Depende da dureza do material da peça e da sobremetal de usinagem. Ao lidar com materiais muito duros (por exemplo, HRC40 + aço-liga) ou sobremetal de usinagem superior a 15 mm, o fresamento em camadas será mais eficaz. Para materiais macios, como ligas de cobre e alumínio, com remoção de material ≤ 5 mm, uma profundidade de corte única é mais eficaz e também pode reduzir os preços do fresamento CNC.

Resumo

A profundidade de corte da fresa de facear é muito mais do que uma simples resposta numérica. É um complexo ato de equilíbrio entre tecnologia de ferramentas, capacidade da máquina, propriedades do material e conhecimento do processo. Somente entendendo a ciência por trás disso e dominando a arte de balancear parâmetros você pode transformar seu centro de usinagem em uma verdadeira ferramenta de produção.

A JS tem ampla experiência em fresamento CNC há décadas e pode fornecer suporte profissional para você, seja selecionando uma fresa de facear adequada, determinando parâmetros de corte ideais ou superando o desafio de usinar peças grandes.

Nosso processo fácil de serviço de fresamento CNC on-line e preço transparente de fresamento CNC nos permitem ajudar você a criar soluções eficazes para muitos problemas de profundidade de fresamento de face e usinagem para peças de fresamento CNC seguras e eficientes.