Como selecionar a fresa perfeita em 5 passos

Na usinagem CNC, você já se deparou com os seguintes problemas: marcas de vibração em uma superfície acabada, como imperfeições em uma obra-prima; falha prematura da ferramenta em um momento crítico, levando à paralisação da produção e custos adicionais; ou definir parâmetros com confiança e acabar com uma peça mal acabada?

Esses problemas aparentemente não relacionados geralmente compartilham a mesma raiz: a seleção inadequada de fresadoras CNC. Como diz o velho ditado, "Se você quer fazer bem o seu trabalho, primeiro precisa afiar suas ferramentas". Uma fresa adequada para a tarefa específica é a chave para uma usinagem produtiva e de qualidade.

Este artigo, que resume anos de experiência da JS Precision, irá guiá-lo no processo de escolha da fresa correta e solucionar seus problemas de usinagem.

Resumo da Resposta Principal

Como escolher uma fresa de precisão? Experiência de escolha de fresas de precisão da JS.

A JS Precision possui mais de 15 anos de experiência em engenharia de fresagem CNC e já atendeu mais de 800 clientes de 12 setores, como aeroespacial, médico e automotivo, com usinagem CNC de peças e seleção de fresas.

Já concluímos mais de 200 pedidos de usinagem de materiais. Por exemplo, ajudamos um fabricante de peças de avião a obter uma melhoria de 35% na eficiência da fresagem de peças de liga de titânio. Também resolvemos problemas de aderência de ferramentas em liga de alumínio para uma empresa de eletrônicos, reduzindo as taxas de refugo de 12% para 3%.

Também aumentamos a vida útil das fresas de 2 horas para 5 horas para um cliente que fabrica peças médicas em aço inoxidável 316 em grandes quantidades, melhorando os canais e os revestimentos e reduzindo o tempo de inatividade para troca de ferramentas em 60% em termos diretos.

Este não é um conselho teórico, mas sim uma solução prática que nossa equipe desenvolveu por meio de testes e ajustes experimentais em fresadoras CNC. Seja para lidar com gargalos de eficiência na produção em massa ou com problemas de qualidade em pequenos lotes de componentes de precisão, você encontrará neste guia a fresa mais adequada para sua fresadora CNC .

Essa competência profissional também chamou a atenção da TechBullion , que mencionou em seu relatório nosso acúmulo tecnológico e experiência em serviços industriais na área de fabricação de precisão.

A JS Precision oferece soluções personalizadas de fresas com base nos materiais que você processa e nos parâmetros da sua fresadora CNC. Podemos fornecer um relatório de seleção em até 24 horas após o recebimento da sua solicitação e iniciar a produção imediatamente após a confirmação da solução, para que você possa resolver rapidamente os principais desafios da usinagem de peças em fresadoras CNC .

Fresa: o componente de corte essencial das ferramentas de usinagem CNC

A fresa é o elemento de corte mais crucial das máquinas-ferramenta CNC e a chave para garantir a precisão da fresagem em fresadoras CNC. Em resumo, trata-se de uma ferramenta de corte rotativa com múltiplas arestas, que funciona como o "terminal de execução" de um centro de usinagem CNC, produzindo a peça por meio do corte. Ela representa a ligação entre o projeto digital e o produto físico acabado.

Uma fresa adequada influencia diretamente três aspectos:

• Eficiência de processamento: Taxa de remoção de metal. Uma fresa de excelente qualidade, por exemplo, pode tornar a usinagem de alumínio mais de 20% mais eficiente.
• Qualidade do produto final: Precisão dimensional, precisão de forma e acabamento superficial , com uma precisão de ±0,005 mm.
• Custo de produção: vida útil da ferramenta, tempo de troca de ferramentas e taxa de refugo. Uma ferramenta de corte superior pode reduzir as trocas de ferramentas em 30%.

Resumindo, as fresas são um elo crítico no processo de fabricação, onde "uma pequena diferença pode significar um erro enorme".

A JS Precision é especialista na fabricação de peças usinadas em CNC sob medida. Seja para usinagem de peças em aço, alumínio ou liga de titânio, temos a solução de fresa ideal para ajudá-lo a alcançar estabilidade no processo e melhoria na qualidade do produto final.

Metodologia Essencial: 5 Passos Fundamentais para Escolher a Fresa Certa

Não é preciso escolher uma fresa às cegas. Siga estes 5 passos para escolher a mais adequada. Estes 5 passos abrangem todos os aspetos da escolha de uma fresa, desde os requisitos mais básicos até às otimizações mais complexas.

Etapa 1: Inspecione a peça de trabalho - Comece pelas propriedades do material.

Comece considerando o material da peça (aço, alumínio, liga de titânio, material compósito, etc.), sua dureza e o tratamento térmico a que foi submetida. Essa é a regra mais simples para selecionar uma fresa. O material da ferramenta varia bastante de acordo com o material da peça. Segue uma breve tabela comparativa entre materiais padrão e materiais de ferramentas:

Etapa 2: Identifique a tarefa - desbaste, acabamento ou usinagem especializada?

Selecione o tipo de ferramenta inicial de acordo com a operação de usinagem:

• Para desbaste (alta taxa de remoção de material), utilize fresas de topo ou fresas de faceamento. Elas possuem grandes cavidades para remoção de cavacos e removem metal por corte em alta velocidade.
• Para acabamento ou contornos próximos, utilize fresas de topo esféricas ou fresas de topo arredondadas. Elas possuem arestas de corte mais afiadas e deixam uma superfície mais lisa.
• Utilize fresadoras de conformação ou fresadoras tipo T, próprias para usinagem de formatos específicos, para requisitos de usinagem incomuns (como gravação ou ranhuramento).

Etapa 3: Verifique a máquina-ferramenta - O equipamento é o "limite máximo".

Verificar a potência, a rigidez, a velocidade máxima e o sistema de fixação (BT, HSK, etc.) da fresadora CNC. Por exemplo, uma fresadora CNC com potência inferior a 5 kW não é adequada para fresas de grande diâmetro, acima de 20 mm. Caso contrário, a fresagem será excessiva, resultando em vibração e diminuição da precisão.

Caso utilize uma pinça ER como sistema de fixação, certifique-se de que o desvio radial seja ≤0,005 mm para não comprometer a precisão da fresa.

Etapa 4: Defina os parâmetros — diâmetro, número de canais, comprimento do canal e geometria.

• Diâmetro: Escolha com base na natureza da peça e no tamanho da cavidade. Por exemplo, para um furo de 10 mm de profundidade, uma fresa com diâmetro de 8 a 12 mm seria a mais adequada.
• Número de canais: Fresas com múltiplos canais (4 a 6 canais) são as mais indicadas para materiais duros como aço e ferro fundido, devido à sua maior resistência ao desgaste. Fresas com menos canais (2 a 3 canais) são mais adequadas para metais não ferrosos e alumínio, para facilitar a remoção de cavacos.
• Geometria: Ângulo de hélice de 30° a 45° para usinagem em geral, ângulo de ataque de 10° a 15° para materiais macios e ângulo de folga de 8° a 12° para reduzir o atrito entre a peça e a ferramenta.

Etapa 5: Seleção final — Relação custo-benefício do revestimento e da marca

Revestimentos e usos comuns:

• Revestimento de TiN: Uso geral e mais adequado para usinagem de aço e alumínio. Barato, com preço aproximado de US$ 50 a US$ 80 por fresa.
• Revestimento de TiAlN colorido: Altamente resistente à temperatura, para usinagem de alta velocidade e materiais duros. Com preço entre US$ 80 e US$ 120.
• Revestimento de TiCN: Altamente resistente ao desgaste, para usinagem de ferro fundido, com preço em torno de US$ 70 a US$ 100.

Ao escolher uma fresa, considere o equilíbrio entre custo e desempenho. Por exemplo, em usinagem em lote, a fresa revestida com TiAlN é mais cara por peça, mas dura mais e tem um custo total menor.

O serviço online de fresagem CNC da JS Precision pode sugerir a fresa mais adequada para o seu material, especificações da fresa CNC e requisitos de usinagem em cinco etapas simples. A seleção sem riscos também é possível com fresas de teste gratuitas.

Evite estes erros: 5 erros frequentemente ignorados na seleção de uma fresa.

Na seleção de uma fresa, os cinco erros aparentemente triviais a seguir podem causar grandes prejuízos e devem ser evitados:

1. Desconsiderar a evacuação de cavacos? Cavacos que se enrolam na ferramenta de corte, arranham a superfície usinada e até mesmo lascam a ferramenta são causados ​​por um projeto de cavacos inadequado. Por exemplo, durante o torneamento de ligas de alumínio, se a cavidade de cavacos for inadequada, os cavacos aderirão à aresta de corte, resultando em rebarbas na superfície usinada.

2. Buscando demais uma "ferramenta universal"? Tentar usinar tudo com uma única fresa terá um custo. Por exemplo, usinar o acabamento com uma fresa de desbaste pode reduzir a vida útil da ferramenta em mais de 50% e a produtividade da usinagem.

3. Ignorar a precisão do sistema de fixação da ferramenta? Mesmo a fresa mais precisa será ineficaz se inserida em uma pinça com um desvio radial superior a 0,01 mm. Portanto, é essencial escolher porta-ferramentas de alta precisão , como mandris de contração térmica com um desvio radial de 0,003 mm ou melhor, para obter o máximo desempenho de uma fresa.

4. Distraído pelo preço inicial e ignorando o custo unitário? Não pense apenas no preço da peça, mas no "custo por unidade". Uma fresa de US$ 100, por exemplo, produzirá 100 unidades, ou seja, US$ 1 por unidade. Uma fresa de US$ 50 produz apenas 30 unidades, ou seja, aproximadamente US$ 1,67 por unidade — mais cara.

5. Negligenciando a estratégia de refrigeração? A refrigeração a seco é adequada para usinagem de alumínio e plástico, a refrigeração úmida para usinagem de aço e ferro fundido, e a refrigeração por névoa de óleo (MQL) para usinagem de alta velocidade. O uso de refrigeração a seco na usinagem de aço pode reduzir a vida útil da ferramenta de corte em mais de 60% e causar descoloração na superfície da peça.

Análise detalhada: as principais diferenças entre fresas de desbaste e de acabamento.

Os critérios de projeto de fresas de desbaste e de acabamento são bastante diferentes. Misturar ambas pode resultar em falha catastrófica no desempenho da usinagem. Abaixo, segue um resumo comparativo de ambas:

Por exemplo, para o desbaste de peças de aço 45, utiliza-se uma fresa de 16 mm de diâmetro, com 4 arestas de corte, revestida com TiCN, profundidade de corte de 16 mm e avanço de 0,2 mm/r; para o acabamento, utiliza-se uma fresa de 6 arestas de corte, revestida com TiAlN, com o mesmo diâmetro, profundidade de corte de 3 mm e avanço de 0,1 mm/r. Isso proporciona um bom equilíbrio entre eficiência e qualidade.

A JS Precision oferece uma gama completa de fresas de desbaste e acabamento, com geometria personalizável para usinagem CNC de peças, onde cada etapa é cuidadosamente integrada para garantir a precisão.

Análise prática: O que a JS Precision fez para alcançar uma melhoria de 40% na usinagem do aço inoxidável 316?

Fundo

Um dos fabricantes de dispositivos médicos usinou peças estruturais de aço inoxidável 316 em uma fresadora CNC. Havia três problemas principais com o processo inicial:

• Ocorreu um endurecimento excessivo do material por deformação . Após a entrada da ferramenta de corte na peça, a dureza superficial aumentou de 20 HRC para 35 HRC, resultando em maior resistência ao corte.
• A aderência da ferramenta era algo frequente, e os cavacos ficavam presos na aresta de corte , o que exigia paradas regulares da máquina para limpeza.
• A produtividade da usinagem foi baixa. A fresa precisava ser trocada a cada duas horas, e o tempo de usinagem de uma peça era de 12 minutos. A utilização da fresadora CNC foi de apenas 60%.

Solução da JS Precision

A JS Precision elaborou um plano geral de otimização para solucionar os problemas acima:

1. Seleção da Ferramenta: Foi selecionada uma fresa de alto avanço com 7 canais, aresta de corte afiada e um novo nanorrevestimento à base de TiAlN. O revestimento apresenta 20% mais resistência ao calor do que o TiAlN tradicional, reduzindo a aderência da ferramenta. A aresta de corte afiada com ângulo de ataque de 12° reduz a resistência ao corte e o encruamento.

2. Modificação da estratégia: Implementamos uma estratégia de fresamento de alto avanço (HFM) desde o início, em vez da profundidade de corte original de 5 mm e avanço de 0,6 mm/r, passando para uma profundidade de corte de 3 mm e avanço de 1,2 mm/r. Isso reduziu o tempo de contato ferramenta-peça e evitou o endurecimento por trabalho.

3. Otimização de parâmetros: A velocidade linear da fresadora CNC foi aumentada de 80 m/min para 110 m/min e o avanço por dente de 0,15 mm/z para 0,2 mm/z. Um sistema interno de refrigeração de alta pressão adicional foi ativado, com uma pressão de 10 MPa, para facilitar a remoção de cavacos em tempo real e o resfriamento da aresta de corte.

Resultados

A otimização teve um desempenho notável:

O tempo de usinagem de peça única foi reduzido de 12 minutos para 7,2 minutos, um ganho de eficiência de 40%, a vida útil da fresa aumentou de 2 horas para 5 horas, e o tempo ocioso de troca de ferramenta foi reduzido em 60%, a rugosidade da superfície do produto caiu de Ra1,6μm para Ra0,8μm, e a tolerância dimensional foi mantida em ±0,008mm, atendendo plenamente aos requisitos de componentes médicos.

Essa situação demonstra a integridade do processo, desde a análise de materiais até a escolha das ferramentas.

Momento da Decisão: Quatro Fatores-Chave que Influenciam a Escolha Final

A etapa final na seleção de uma fresa é encontrar um equilíbrio entre os quatro fatores principais a seguir, com base na sua prioridade, para chegar à melhor solução:

1. Prioridade Máxima: requisitos de qualidade de processamento. Peças para uso militar e aeroespacial exigem altíssima precisão (tolerâncias da ordem de ±0,003 mm), onde fresas de alta precisão, como fresas revestidas de diamante, são necessárias. Para componentes civis comuns (tolerâncias da ordem de ±0,05 mm), fresas de metal duro padrão são adequadas.

2. Fator mais significativo: custo total de produção. Em termos de volume de produção, considere "custo da ferramenta + custo do tempo de usinagem + custo da sucata". Por exemplo, um cliente com um pedido para produzir peças de alumínio em grandes quantidades pode pagar US$ 100 por uma fresa revestida com TiAlN. A unidade é mais cara, mas o custo total é 30% menor do que com uma fresa de US$ 50.

3. Requisito mais urgente a curto prazo: prazo de produção. Para prototipagem rápida (prazo de 1 a 3 dias), uma fresa de uso geral, como uma fresa de ombro quadrado de 45°, é necessária para agilizar o processo. Para produção em larga escala (prazo de 1 a 2 semanas), podem ser utilizadas fresas especializadas, projetadas para oferecer eficiência duradoura .

4. Frequentemente negligenciado: estabilidade e segurança na usinagem. Se a fresadora CNC não for extremamente rígida, deve-se utilizar uma fresa de perfil baixo para evitar vibrações. Ao usinar peças com cavidades profundas, deve-se selecionar uma fresa com uma relação de aspecto adequada (relação de aspecto ≤ 5:1) para evitar a quebra da ferramenta.

Na JS Precision, os preços das fresadoras CNC são transparentes e explícitos, baseados nas suas necessidades de ciclo de produção e qualidade de usinagem, para que você obtenha a relação ideal entre qualidade, eficiência e preço, sem custos adicionais.

Perspectivas da Indústria: Previsões de Crescimento e Tendências Futuras do Mercado Global de Ferramentas de Fresagem

O mercado global de fresas continua em expansão. De acordo com a renomada empresa de pesquisa Gardner, o mercado global de ferramentas de fresagem apresentará uma taxa de crescimento anual composta de 5,2% entre 2023 e 2028. As ferramentas de fresagem CNC terão o maior crescimento de demanda, e o valor de mercado deverá ultrapassar US$ 8 bilhões até 2028. Há quatro tendências principais:

1. Inteligência: As fresas com sensores serão conectadas à Internet Industrial das Coisas (IIoT) e capturarão a temperatura de corte, a vibração e outros parâmetros em tempo real, com os parâmetros de usinagem sendo otimizados automaticamente com mínima intervenção humana.

2. Personalização: A indústria exige fresas cada vez mais especializadas para materiais e componentes específicos, incluindo fresas personalizadas para caixas de baterias de veículos de nova energia e pás de motores de aeronaves. Estas podem aumentar a eficiência da usinagem em mais de 20%.

3. Inovação em Materiais: Ligas de WC-Co de grãos ultrafinos e tecnologia de revestimento de diamante se tornarão mais comuns, aumentando a vida útil das fresas em 30% a 50%, sendo adequadas para materiais de difícil usinagem, como ligas de alta temperatura e compósitos.

4. Manufatura Sustentável: A usinagem a seco e com lubrificação em quantidade mínima (MQL) está se tornando cada vez mais comum, exigindo maior resistência a altas temperaturas e baixo atrito das fresas. Revestimentos ecológicos, como os de TiAlN-SiN, ganharão ainda mais popularidade.

Guia Prático: Encomende suas Fresas Personalizadas Hoje Mesmo

Se ainda tiver dificuldades para escolher a fresa ideal, siga estes três passos para encontrar a solução perfeita. O processo é simples e eficiente:

1. Defina os requisitos: Determine o material a ser usinado (por exemplo, aço, alumínio, liga de titânio), a potência e a velocidade máxima da sua fresadora CNC e seus objetivos de usinagem (por exemplo, requisitos de precisão, tamanho do lote de produção e cronograma de entrega).

2. Insira os requisitos: Forneça suas necessidades aos especialistas técnicos da JS Precision ou insira-as por meio de nosso sistema de seleção, economizando tempo na busca por detalhes técnicos.

3. Obtenha uma solução: Em até 24 horas, forneceremos um relatório personalizado e gratuito para a seleção da fresa e recomendações de teste. Após a aprovação da solução, você poderá encomendar a fresa, recebê-la e começar a usinar em até três dias.

10. Perguntas frequentes

P1: Devo comprar primeiro uma máquina-ferramenta melhorada ou ferramentas de corte melhoradas?

Se o desempenho da fresadora CNC já estiver dentro dos padrões, então valerá a pena investir inicialmente em uma fresa de melhor qualidade. Fresas de melhor qualidade melhoram diretamente a qualidade da usinagem, reduzem o desperdício, aumentam a vida útil da ferramenta e diminuem o tempo de troca, o que será mais econômico a longo prazo. A substituição de máquinas-ferramenta exige um investimento de 5 a 10 vezes maior do que a compra de ferramentas de corte de melhor qualidade, e o impacto dessa melhoria demora mais a aparecer.

Q2: Quando devo perceber que uma fresa está desgastada e precisa ser substituída?

Quatro aspectos devem ser monitorados ao verificar o desgaste da fresa: ouvir um som de corte forte ou agudo, observar marcas de vibração ou rebarbas na superfície usinada, observar a cor ou irregularidade dos cavacos e inspecionar o desgaste da face de folga em intervalos regulares. Se o desgaste da face de folga for superior a 0,3 mm, a fresa deve ser substituída para evitar a redução da qualidade da usinagem.

P3: Por que a diferença de desempenho entre fresas fabricadas no país e fresas importadas com os mesmos parâmetros é tão grande?

A diferença reside nos detalhes: as fresas importadas apresentam acabamento de aresta e tolerância angular mais refinados, melhor planicidade do revestimento e maior resistência à oxidação em altas temperaturas, composição do material base mais uniforme e maior resistência ao impacto, maior precisão no balanceamento dinâmico e menor vibração durante a rotação. A combinação de todos esses detalhes resulta em diferenças substanciais nos resultados da usinagem de peças em fresadoras CNC.

Q4: Qual é a configuração de fresa mais barata para usinagem de pequenos lotes e alta variedade?

Para usinagem de alta variedade e em pequenos lotes, sugere-se uma configuração de fresas. Primeiramente, recomenda-se a montagem de um conjunto de fresas de metal duro de uso geral. Em segundo lugar, selecione de 3 a 5 especificações básicas para minimizar o custo de estoque. Em terceiro lugar, opte pelos serviços de ferramentas personalizadas para pequenos lotes da JS Precision para reduzir os níveis de estoque e, consequentemente, os custos gerais.

11. Resumo

Selecionar a fresa perfeita é uma bela dança entre ciência dos materiais, engenharia mecânica e economia. Os tempos das estimativas baseadas em experiência e empírica ficaram para trás; agora, trata-se de uma ciência exata que pode ser aprendida com uma mentalidade científica. Dominar essa ciência permitirá que você explore todo o potencial da sua fresadora CNC e transforme cada problema de usinagem em uma oportunidade para demonstrar sua habilidade.

Como fornecedora profissional de serviços de fabricação de fresadoras CNC personalizadas , a JS Precision oferece um serviço completo, desde a seleção de fresas até a usinagem das peças. Seja para usinagem de materiais convencionais ou de difícil usinagem, produção em massa ou prototipagem rápida, oferecemos soluções com excelente custo-benefício.

Basta descrever suas necessidades e nós podemos ajudá-lo com tudo, desde a seleção de equipamentos e configuração de parâmetros até o processamento final, para que sua usinagem CNC seja mais estável e eficiente. Também oferecemos testes de ferramentas gratuitos, o que significa que você pode trabalhar conosco sem riscos.