Fresagem CNC melhora significativamente a eficiência de corte e a vida útil da ferramenta

O progresso significativo feito na melhoria da eficiência do corte de metal é o resultado dos esforços conjuntos dos fabricantes de ferramentas, fabricantes de máquinas-ferramenta e desenvolvedores de software. A fresagem por inserção (fresagem do eixo Z) é um bom exemplo de usinagem. Durante a fresagem por inserção, a ferramenta rotativa corta diretamente na peça de trabalho ao longo da direção do eixo Z e retrai a ferramenta para cima ao longo do eixo Z. Em seguida, move-se horizontalmente ao longo da direção do eixo X ou do eixo Y por uma certa distância, e realiza corte vertical que se sobrepõe com a peça de corte anterior para cortar mais material da peça de trabalho. A fresagem por inserção tem muitos benefícios. Especialmente na usinagem de saliências longas (como fresagem de cavidades profundas do molde), o método de fresagem plana tradicional (ou seja, fresagem de um lado da peça para o outro) tem que reduzir a velocidade de corte para minimizar a força lateral que pode causar chatter. Durante a fresagem por inserção, a força de corte é transmitida diretamente ao eixo da máquina e à mesa de trabalho, conseguindo assim uma taxa de remoção de metal muito maior do que os métodos de fresagem tradicionais. De acordo com a AMT Software Company, o pacote de software Prospector CAM desenvolvido pela empresa inclui a função de fresagem por inserção. Comparado com a fresagem plana tradicional usando fresas em forma de botão, a taxa de remoção de metal do processamento de fresagem por inserção pode ser melhorada em pelo menos 50%. Devido à sua capacidade de minimizar a carga lateral nos componentes da máquina-ferramenta, o fresamento de fendas pode ser usado para máquinas-ferramentas antiquadas ou leves com rigidez insuficiente para melhorar a produtividade. John Ross, gerente de marketing da Doushan Machine Tool Company, concorda com a afirmação de que a fresagem de fendas pode reduzir a força de corte atuando em máquinas-ferramentas de baixo desempenho, mas ele acrescenta que em novas máquinas-ferramentas com projeto estrutural que é propício ao processamento de fresagem de fendas, as vantagens desse processo podem ser maximizadas. Ele apontou que, devido à transmissão direta da força de corte de fresagem para o fuso e mesa de trabalho da máquina-ferramenta, vários problemas causados pelo aperto fraco da peça de trabalho podem ser minimizados na maior extensão. Bill Fiorenza, Gerente de Produto da Linha de Produção de Moldes da Ingersoll Tool Company, afirmou que a fresagem de pastilhas ajuda a reduzir o calor de corte que entra na ferramenta e na peça de trabalho. Ele disse: "Durante a fresagem por inserção, não há muito calor entrando na peça de trabalho porque a ferramenta de corte gira a uma velocidade rápida para cortar dentro e fora da peça de trabalho. Apenas uma pequena parte da peça de trabalho com um passo em movimento faz contato com a ferramenta." Esta característica é particularmente vantajosa ao cortar materiais difíceis de usinar, como aço inoxidável, ligas de alta temperatura e ligas de titânio. Fiorenza explicou durante a demonstração de inserção e fresagem: "Normalmente, a temperatura dos cavacos de metal é muito alta, e você pode até assar um sanduíche na pilha de cavacos. No entanto, quando o processo de inserção e fresagem é concluído, você pode colocar imediatamente a mão na peça de trabalho e sentir-se mais frio ao toque." Reduzir o calor de corte pode não apenas prolongar a vida útil da ferramenta, mas também minimizar a deformação da peça de trabalho.

【 Vale a pena tentar 】 A fresagem por inserção pode acelerar muito o ritmo de produção de componentes complexos e de alta qualidade. Gary Meyers, gerente de produto de fresagem da Seco Tool Company, afirmou que "as áreas mais comumente usadas da tecnologia de fresagem de pastilhas são fabricação de moldes e indústria de aviação, pois os tipos de peças nessas indústrias são muito adequados para fresagem de pastilhas." Os fabricantes de moldes precisam fresar várias formas complexas na peça de trabalho geral para formar cavidades de molde, e muitas peças de aviação também são processadas a partir de espaços em branco inteiros. Ele disse: "A quantidade de corte dessas peças é surpreendente e, em alguns casos, é necessário cortar 50% -60% ou até mais do material da peça do branco." Kenyon Whetsell, gerente de produto da DP Technology, desenvolvedor do software ESPRIT CAM, apontou que, além dos fabricantes de peças complexas, oficinas de usinagem de uso geral também podem se beneficiar da aplicação da tecnologia de fresamento de pastilhas. Metal processando WeChat, o conteúdo é bom e vale a pena seguir. Ele disse: "Algumas oficinas ainda estão usando a tecnologia de usinagem de 2,5 eixos, que tem tipos de máquinas-ferramenta desatualizados, baixa rigidez e força de aperto insuficiente dos acessórios. No entanto, eles ainda esperam melhorar a produtividade. Essas oficinas podem usar a tecnologia de fresagem de 2,5 eixos para alcançar esse objetivo." Juan Seculi, Gerente Global de Produto das fresas Indexable da Kenner, acredita que "a tecnologia de fresagem é amplamente aplicável a formas complexas e cavidades de peças de grande e médio porte. Neste tipo de usinagem, a relação comprimento/diâmetro da fresa é crucial, e as estratégias de fresagem tradicionais podem gerar chatter e vibração, encurtando a vida útil da ferramenta. A Kenner recentemente reconstruiu sua plataforma de vendas de fresas de eixo Z para atender à crescente demanda dos usuários." "O tempo provou que o volume de vendas de fresas de eixo Z está aumentando constantemente, com uma taxa de crescimento anual de 40%."

As características de design das fresas: Os fabricantes de ferramentas desenvolveram várias fresas que podem aproveitar plenamente as vantagens da tecnologia de fresagem. Meyers da Shangao Tools disse que a força de corte de tais ferramentas é basicamente transmitida diretamente de volta ao eixo Z. A forma geométrica da fresa de inserção é muito semelhante à da fresa de 90 ombros quadrados. A diferença reside no desvio do ângulo de avanço da lâmina de fresagem do plano vertical em alguns graus, que pode ser 87 em vez de 90. Se uma fresa de 90 ° for usada para inserir e fresar a parede lateral para baixo, toda a borda de corte da lâmina esfregará contra a parede lateral. Se o ângulo de avanço da ferramenta for de 87, há uma lacuna entre a borda de corte e a parede lateral da peça de trabalho. A fresa deve usar a borda de corte na parte inferior da lâmina para evitar o corte do lado da lâmina, já que a transição da parte inferior para o lado é o ponto mais fraco da lâmina, e a usinagem do lado da lâmina pode causar forças de corte radiais que podem causar vibração. Meyers acrescentou que, embora o corte com o lado da lâmina não seja comum, em alguns processos de usinagem chamados de "fresagem de perfil para cima (ou para baixo"), a fresa pode inserir e fresar formas complexas nos cursos para cima e para baixo. Um exemplo simples é usar o método de corte de raiz inferior para fresar paredes laterais retas. "Você pode primeiro inserir fresamento para baixo, depois mover-se para dentro e fresar a raiz da peça de trabalho." Meyers acredita que a limitação da tecnologia de fresamento de pastilhas é a diferença entre o diâmetro real de corte da ferramenta e o diâmetro do corpo da ferramenta. Para fornecer o máximo suporte à borda de corte, o corpo da fresa de face padrão precisa ser ampliado para estar o mais próximo possível de todo o diâmetro de corte da ferramenta. Para a fresa de fenda usada para fresagem de perfil, o diâmetro de corte da lâmina excede o diâmetro do corpo da ferramenta. Metal processando WeChat, o conteúdo é bom e vale a pena seguir. Ele disse: "Mas há um certo limite para a quantidade excedida, porque a extensão da lâmina de fresagem não pode ser muito grande." Meyers disse que, embora a fresagem seja um processo típico de fresagem áspera, sua tecnologia e ferramentas também são adequadas para usinagem de semiprecisão e precisão. Ele sugeriu que, a fim de obter uma melhor suavidade da superfície de usinagem, a etapa de corte radial deve ser reduzida, o que é o mesmo que o método de usinagem de etapa reduzida usado em fresagem de precisão 3D com moinhos de extremidade esférica. Meyers explicou que fundamentalmente, a distância da etapa de corte é determinada com base na largura da lâmina e na quantidade de material cortado na peça de trabalho pela borda de corte. O tamanho de passo recomendado para amostras de produtos de ferramenta resultará em uma certa altura residual, que determina a rugosidade superficial de uma fresa de pastilhas específica.

Seculi da Kenneth Metal afirmou que o design da fresa está constantemente sendo melhorado e aperfeiçoado. Por exemplo, as novas características da fresa de eixo Z Kenner incluem: a estrutura serrilhada projetada no corpo da fresa pode melhorar a formação de cavacos e o desempenho de remoção de cavacos, e o design da saída de líquido de refrigeração pode melhorar o controle do calor de corte e desempenho de remoção de cavacos. Ele disse: "Esses projetos estruturais integrados com o corpo da ferramenta, combinados com o uso de uma grande face de ancinho angular, podem reduzir a força de corte, reduzir a demanda por energia da máquina-ferramenta, prolongando assim a vida útil da ferramenta e melhorando a confiabilidade da usinagem."

Fiorenza destacou que, embora a aplicação da tecnologia de fresagem CAM tenha um histórico de pelo menos 15 anos, nos últimos anos, as oficinas de usinagem têm se tornado cada vez mais conscientes de que a fresagem pode alcançar maiores taxas de remoção de material, e devido à programação e verificação mais fáceis de caminhos das ferramentas, a aplicação da fresagem tornou-se mais fácil do que no passado. Cada vez mais sistemas CAM possuem algoritmos projetados especificamente para usinagem de inserção e fresagem. Além disso, usando software de simulação de corte, a oficina de usinagem pode verificar sua confiabilidade antes de executar o programa de ciclo de fresagem. Fiorenza disse: "Você precisa verificar o movimento da ferramenta ao longo do caminho de corte, porque fresas especializadas geralmente não são ferramentas de corte central." Ao usar ferramentas de corte não centrais, se a etapa de corte selecionada não for apropriada ou a permissão de usinagem da peça de trabalho não estiver clara, é possível causar o corte. De acordo com Meyers, algumas oficinas usam o programa de ciclo de perfuração G81 na usinagem CNC para realizar operações de fresagem. Mas neste tipo de usinagem, quando a fresa retorna da inserção descendente, sua lâmina pode raspar contra a parede lateral da peça de trabalho. Para resolver este problema, um programa de ciclo de fresagem CAM especialmente projetado move a ferramenta 0,025-0,050mm ao longo da direção do eixo X ou do eixo Y antes de atingir a parte inferior da inserção e se prepara para retrair de volta ao seu vértice de viagem. Mover a ferramenta para trás pode evitar arranhões entre a lâmina e a superfície usinada durante a retração da ferramenta. Meyers disse: "Também é possível programar manualmente o ciclo de inserção e fresagem. Em alguns casos, se for uma simples inserção e fresagem com a mesma profundidade de inserção, você só pode escrever uma sub-rotina para determinar o movimento da ferramenta no eixo X ou Y. No entanto, a programação manual é muito trabalho e só deve ser usada quando é necessário e não necessário escrever o código de usinagem." Whitsell da DP Technology disse: "Tentamos otimizar o ciclo de usinagem de inserção e fresagem, para que os usuários possam aproveitar plenamente o potencial máximo da fresa de inserção e fresagem em cada corte, com o menor número possível de passagens de ferramenta, e cortar o maior número possível de materiais da peça de trabalho. Ao determinar parâmetros de programação, é necessário ajustar dinamicamente a alimentação axial da ferramenta na peça. O objetivo do cálculo é maximizar a capacidade de corte em cada operação. Isso requer conhecer as dimensões da peça em branco e as peças acabadas após o processamento Contanto que o tamanho final da peça seja conhecido, a profundidade de fresagem da fresa pode ser determinada, e saber o tamanho do branco da peça de trabalho pode determinar onde começar a fresar. Metal processando WeChat, o conteúdo é bom e vale a pena seguir. Whetsell disse: "Esta é basicamente a informação de programação para peças de trabalho que foram processadas anteriormente por fresamento de pastilhas no estágio atual. No software ESPRIT CAM da DP, nós nos referimos a isso como 'programação automática de peças de trabalho'. Whetsell disse: "Programar a ferramenta de corte para trás na direção do eixo X ou Y torna-se um pouco complicado porque você não pode deixar a ferramenta simplesmente recuar para o material subsequente da peça de trabalho, e você não quer recuar a ferramenta para o material residual gerado pelo corte anterior." O software CAM pode programar fresamento de pastilhas de várias maneiras diferentes. Whetsell disse: "Por exemplo, você pode definir a altura residual (como 0,25 mm) sem definir a etapa de corte ou a largura de corte radial, e o software CAM pode calcular o número de operações de fresagem para alcançar essa altura residual." A DP Technology está desenvolvendo um ciclo de fresagem dedicado para o software ESPRIT, e alguns usuários já desenvolveram programas de fresagem através da interface de programação avançada do pacote de software. De acordo com Seculi da Kenner Company, os parâmetros de corte e terminologia profissional usados na fresagem de fendas são diferentes de outros métodos de fresagem. Por exemplo, para evitar vibrações, uma velocidade de corte mais baixa deve ser usada quando a fresa balança por um longo tempo. Ao descrever o processo de fresagem por inserção, o significado de Ap usado para representar a profundidade de corte axial no fresamento planar também mudou, pois está posicionado radialmente na fresa de inserção e não na direção do eixo vertical. Na fresagem do eixo Z, não há dimensão axial de profundidade de corte, apenas profundidade de corte radial (ou seja, distância da etapa de corte) e tamanho de corte radial. A profundidade de corte é geralmente relacionada ao tamanho da lâmina. Kenner Company sugere que durante a fresagem por inserção, a profundidade de corte deve ser sempre mantida para ser maior que 15% do comprimento de corte da lâmina. Se a profundidade de corte ficar próxima ou menor do que o valor do raio do arco da ponta da ferramenta da lâmina, a força de corte radial aumentará, perdendo assim algumas vantagens da tecnologia de fresagem de inserção.

Fresagem por inserção e fresagem de alta alimentação são estratégias de corte de metal com alta produtividade. A escolha entre usar esta tecnologia ou outras estratégias de fresagem depende de múltiplos fatores. Para maximizar as vantagens da fresagem, é necessário usar fresas especializadas e realizar cuidadosamente a programação CAM. Em muitos casos, a fresagem de alta alimentação pode se tornar uma alternativa mais simples e viável à fresagem de fenda, e fresas de alta alimentação são basicamente fresas de borda reta com grandes ângulos de avanço. Um grande ângulo de chumbo afina os cavacos e, a fim de manter a espessura suficiente do cavaco, é necessário aumentar a taxa de alimentação. Fresas de alta alimentação podem cortar rapidamente materiais metálicos com altas taxas de alimentação e pequenas profundidades de corte, minimizando a carga lateral atuando na máquina-ferramenta e ferramentas de corte. Tom Noble, Gerente de Produto MAXline da Ingersoll Tools, acredita que as dimensões e estrutura características das peças podem ajudar a oficina de usinagem a decidir se deve usar fresagem de pastilhas ou fresagem de alta alimentação. Ele disse: "Se uma pequena cavidade côncava precisa ser usinada, o uso de fresagem de pastilhas pode ser mais adequado. Devido à curta distância de movimento radial, não há necessidade de fresar muito material radialmente. No entanto, se a área a ser fresada é bastante grande, o uso de fresagem de alta alimentação pode ser mais eficiente." A fresagem de alta alimentação realmente tem cargas laterais, mas pode ser minimizada usando pequena profundidade de corte, alimentação rápida e várias passagens de ferramentas. Fiorenza da empresa apontou que usar uma fresa com um diâmetro de 50mm ou mais para fresagem de longo balanço pode ser muito eficaz. Fresagem de alta alimentação pode ser mais adequada para fresagem de longo balanço com fresas de pequeno diâmetro. Ele disse: "Quando o comprimento suspenso da ferramenta de corte aumentar para 4 ou 6 vezes o diâmetro, certos tipos de chatter começarão a ocorrer. Você pode usar fresas de alta alimentação e pequenas profundidades de corte de 0,38-0,50 mm para lidar com esse processamento. Você também pode precisar usar algumas estruturas de ferramentas anti vibração, como suportes de ferramentas de liga dura integral e cabeças de ferramentas modulares." Noble acredita que um fator chave na escolha de um método de fresagem são as tarefas diárias de usinagem na oficina. "Por exemplo, se você quiser realizar uma grande quantidade de fresagem 3D em sua vida diária e também quiser fazer alguma fresagem de pastilhas, eu recomendaria usar fresas de alta alimentação, que também podem executar fresagem de pastilhas limitadas. Mas para fresagem de cavidades,... Para fresagem, fresagem de paredes retas e ranhuras, bem como processamento especializado em grande escala, você deve investir na compra de fresas de fresas de fendas, você deve investir em fresas...

Embora as máquinas-ferramentas de uso geral tenham a vantagem de serem versáteis, usar máquinas-ferramentas especializadas é muitas vezes uma escolha melhor para maximizar a produtividade (e reduzir a deformação). A Doushan Machine Tool Company, que produz produtos como centros de usinagem verticais (VMCs) e máquinas de perfuração e fresagem horizontais, pode fornecer vários tipos de máquinas-ferramentas, desde centros de rosqueamento leves até centros de usinagem de cinco eixos de alta velocidade para corte pesado de moldes. Metal processando WeChat, o conteúdo é bom e vale a pena seguir. O gerente de marketing John Ross afirmou que a empresa pode personalizar máquinas-ferramentas para diferentes processamentos (e até regiões diferentes). Por exemplo, algumas máquinas-ferramentas usam guias lineares, enquanto outras usam trilhos duros mais resistentes. Quando entramos no mercado em algumas partes da Califórnia, EUA, que corta principalmente materiais leves, as máquinas-ferramentas de trilho guia linear estão no caminho certo. No entanto, quando entramos no mercado no centro-oeste, que processa materiais de aviação e ligas de alta temperatura, os usuários precisam de máquinas-ferramentas de trilho duro que podem suportar maiores forças de corte e são mais duráveis e duráveis. Máquinas de processamento de moldes de alta velocidade usando trilhos guia lineares têm excelente desempenho no corte rápido de pequenas quantidades de materiais de peça de trabalho, e usando tecnologia de fresamento de pastilhas pode melhorar ainda mais sua capacidade de usinagem áspera. Mas a capacidade deste tipo de máquina-ferramenta para suportar carga de cavacos não é tão boa quanto a das máquinas-ferramentas de trilho duro. Ross apontou que os centros de usinagem vertical da série Mynx da Doosan são as plataformas de usinagem que podem maximizar as vantagens da fresagem por inserção, e sua rigidez é a mais alta entre VMCs Doosan. A base da máquina-ferramenta é feita de fundição integral, e a mesa de trabalho de 1500mm750mm pode processar grandes moldes ou fundições de aviação. Steve Sigg, engenheiro de aplicação da Doushan Company, apontou que "quanto mais espesso o eixo de uma máquina-ferramenta, mais forte a capacidade de fresagem". No corte pesado, a tecnologia de fresagem de fendas pode ajudar os usuários a usinar eficientemente alguns materiais difíceis de usinar (como liga Inconel e aço inoxidável), enquanto o uso de uma fresa facial para usinagem radial desses materiais é muito ineficiente. Quando a saliência da ferramenta é grande, a força de fresagem lateral pode causar vibração excessiva, e fresagem de fenda também pode efetivamente resolver esse problema. Ele também mencionou que outra razão pela qual os fabricantes se interessaram pela fresagem de plugues é que, com o renascimento da fabricação americana, algumas tarefas de processamento de moldes estão constantemente retornando da China para os Estados Unidos.