SEM-0534 Processos de Fabricação Mecânica Aula 6 Professor Alessandro Roger Rodrigues
Tipos de Corte no Fresamento (a) Fresamento Tangencial (b) Fresamento Frontal Penetração de trabalho Profundidade de usinagem
Tipos de Corte no Fresamento O eixo da fresa está disposto paralelamente à superfície da peça. Arestas de corte colocadas na periferia da parte cilíndrica. Fresamento tangencial
Tipos de Corte no Fresamento O eixo da fresa é perpendicular à superfície de trabalho. Fresamento frontal
Tipos de Corte no Fresamento Tangencial Concordante Discordante
Operações de Fresamento Faceamento geral Faceamento de alumínio Faceamento com altos avanços
Operações de Fresamento Fresamento de cantos a 90 profundos Faceamento de cantos a 90 Fresamento de cantos a 90
Operações de Fresamento Fresamento de perfis (acabamento/semi) Faceamento de perfis (acabamento) Fresamento de perfis (desbaste/semi)
Operações de Fresamento Canais frontais Roscas externas Canais tangenciais Roscas internas
Faceamento Faceamento Tangencial Tangencial
Fixação da Peça na Fresadora Mesa divisora Morsa giratória Morsa angular Morsa pneumática Morsa de precisão
Fixação da Peça na Fresadora Grampos Base Magnética Grampos
Tipos de Fresadoras Horizontais Verticais
Universal Tipos de Fresadoras
Ferramenteira Tipos de Fresadoras
Máquinas CNC Centro de Usinagem Multi-tarefa
Tipos de Fresadoras (Especiais) Copiadora
Tipos de Fresadoras (Especiais) Fellows fresa engrenagem
Tipos de Fresadoras (Especiais) Renânia
Ferramenta Multicortante Partes constituintes da ferramenta
Ângulos
Ângulos
Ângulos
Ângulos
Ângulos
Tipos de Fresas Fresas de Topo São utilizadas na construção cavidades tais como: rasgos de chavetas, rasgos em T e cavidades em moldes.
Tipos de Fresas Fresas de Topo
Tipos de Fresas Fresas de Periféricas
Tipos de Fresas Fresas Woodruff Usadas para rasgos T e rasgos de chaveta
Tipos de Fresas Fresas de Perfil Constante São utilizadas para abrir canais, superfícies côncavas e convexas ou gerar engrenagens.
Escolha das Ferramentas de Fresamento Tipo W Tipo N Tipo H γ = 25 º, β = 57 º, α = 8 o γ = 10 º, β = 73 º, α = 7 o γ = 5 º, β = 81 º, α = 4 o Cunha menos resistente. É recomendada para usinar materiais não-ferrosos de baixa dureza, como o alumínio, bronze e plásticos. Cunha de resistência intermediária. É recomendada para usinar aços com até 700 N/mm² de resistência à tração. Cunha mais resistente. Recomendada para se usinar metais duros e quebradiços como aços com mais de 700 N/mm² de resistência à tração.
Ângulo de Posição
Ângulo de Saída Forma e expulsa melhor o cavaco da zona de corte Usado no fresamento de alumínio e aços dúcteis (cavacos longos) Requer menor potência de usinagem
Ângulo de Saída Mais econômica devido ao uso dos dois lados do inserto Aplicado em ferros fundidos e aços tratados termicamente (cavacos curtos) Condições de fresamento com impacto Requer maior potência de usinagem
Ângulo de Saída Empregada em grandes avanços por dente e profundidade de usinagem Requer potência intermediária de usinagem
Choque Térmico
Choque Mecânico Entrada na peça Saída da peça
Número de Arestas Ativas Passo fino + potência (acúmulo cavaco) Danos na peça (acabamento) Danos na ferramenta (quebra) Materiais de cavaco curto: frágeis, Fofo, etc. Passo largo + vibração Acabamento ruim Imprecisão dimensional (peça) Desgaste da ferramenta Materiais de cavaco longo: dúcteis, alumínio, etc. Passo médio Primeira escolha Materiais de dureza intermediária
Materiais para Ferramenta de Fresamento
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Tipos Básicos de Mandris: Jacobs Porta-pinça Porta-Ferramenta Mandril Jacobs
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril Porta-Pinça
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril Porta-Ferramenta
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril Porta-Barra
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Eixo Porta Fresa - Usado para fixar a fresa no eixo-árvore. Fresa tipo Disco ( corte ou fenda) Fresa tipo Disco ( corte ajustável ) Mandril ou adaptador
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril para fixação térmica Mandril para fixação hidráulica
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Cone ISO
Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Cone HSK
Parâmetros de Corte Velocidade de Corte (v c ) Avanço (f) Profundidade de usinagem (a p )
Parâmetros de Corte Existem dois movimentos de corte: movimento primário de corte (rotação) movimento de avanço
Grandezas Fresamento Tangencial a e = penetração de trabalho (mm) a p = profundidade de usinagem (mm) v c = velocidade de corte (m/min) v f = velocidade de avanço (mm/min) n = rotação (rpm) f = avanço (mm/rev) f z = avanço por dente (mm/dente) d n v c 1000 v f f f n f z Z f z Z n d = diâmetro da fresa; Z = número de dentes da fresa
Grandezas Fresamento Frontal n Fresa a p = b v f Peça a e = penetração de trabalho a p = profundidade de usinagem b = largura de corte a e v f = velocidade de avanço n = rotação da fresa
Definição de Profundidade de Usinagem (ap) e Penetração de Trabalho (ae) a p : profundidade de penetração da ferramenta em relação à peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (mm); a e : profundidade de penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de trabalho e perpendicularmente à direção de avanço (mm).
Grandezas Largura e Profundidade de Usinagem Fresa de Facear f z ae Radial (e) fz Fresa tipo disco Corte ou Fenda f z a(e) e Radial f z PT ap Axial (p) ae PT Radial (e) Fresas de Topo f z f z Axial a p (p) a p Axial (p) PT
Velocidades de Corte Recomendadas Material Peça Aço Carbono Resistência Fresas de Topo Demais Tipos (kgf/mm 2 ) AR MD AR MD < 50 21-30 90-200 17-24 100 150 50-70 20-28 80-160 16-24 80 120 70-90 15-23 60-110 15-20 60 100 90-110 12-19 50-100 11-18 50-80
Cálculo do Tempo de Usinagem T l v m f Onde l m = percurso da ferramenta (mm) e v f = velocidade de avanço (mm/min). n fresa peça n fresa l m v f
Força e Potência no Fresamento Tangencial
Força e Potência no Fresamento Tangencial
Força e Potência no Fresamento Tangencial Ângulo de contato fz (D/2)-ae ae o f cos o D,a D 2 e a D 2 e 1 2.a D e Espessura de corte D = diâmetro da fresa - mm a e = penetração de trabalho - mm f z = avanço por dente mm/dente h max f z.sen o 2.f z a e D a e D 2
Força e Potência no Fresamento Tangencial F c K hb s h fz.sen vf h sen logo, n.z vf Fc Ks b.sen n.z f z = f/z v f = f.n fz (D/2)-ae ae f z = v f /n.z
Força e Potência no Fresamento Tangencial F c K s vf n.z sen b Como h = f(ψ) K s = f(ψ) F c é variável em direção e módulo Segundo Kienzle K s = K s 1h -z K s1 e 1-z (tabelados) F c K hb s F c 1 z z 1 z f K h hb K h b K b sen 1 z s1 s1 s1 v n.z
Força e Potência no Fresamento Tangencial Usando pressão específica de corte média K m Determina-se h m = f z.sen(ψ o /2) K m (Tabelado) Calcula-se a força de corte pela expressão F ' c K m hb K m v f n.z b. sen
Força e Potência no Fresamento Tangencial
Força e Potência no Fresamento Tangencial Potência de Corte (Pc) P c = 2,22. 10-7. K m. b. a e. v f v f = f. n = f z. Z. n e n = (1000.v c )/(. D)
Força e Potência no Fresamento Tangencial 30 Exemplo Material da peça: Aço St70 Fresa: Aço rápido D = 150 mm Z = 12 dentes Condições de corte v c = 25 m/min f z = 0,1 mm/dente a e = 30 mm; b=a p 100 mm
Força e Potência no Fresamento Tangencial Cálculo de F cmax F c = K s1. h (1-z). b F c = F cmax h = h max = f z.sen o cos o = 1 - (2ae)/D = 1 - (60)/150 = 0,6 o = 53 e sen o = 0,8 h max = f z. sen o = 0,1. 0,8 = 0,08 mm St 70 K s1 = 220 kgf/mm 2 Tabela 1-z = 0,80
Força e Potência no Fresamento Tangencial F cmax = 220. (0,08) 0,8. 100 = 2916 kgf Cálculo de F cmax F cmax = K m. h max. b K m é dado em função de h m h m = f z. sen( o /2) = 0,1. sen(53/2) = 0,045 mm h m = 0,045 mm K m = 500 kgf (Tabelado) F cmax = 500. 0,08. 100 = 4000 kgf
Força e Potência no Fresamento Tangencial Cálculo da Potência de Corte P c P c = 2,22. 10-7. K m. b. a e. v f v f = f. n = f z. Z. n e n = (1000.v c )/(. D) n = (1000. 25)/ (. 150) = 53 rpm v f = 0,1. 12. 53 = 64 mm/min logo, P c = 2,22. 10-7. 500. 100. 30. 64 = 21,3 CV
Força e Potência no Fresamento Frontal
Força e Potência no Fresamento Frontal Corte A-B sen χ = ap/b f ' z f z.sen h f ' z.sen logo h f z.(sen )(sen ) χ = Ângulo de posição
Força e Potência no Fresamento Frontal F c = K s hb Segundo Kienzle K s = K s 1h -z F c = K s 1bh 1-z ou ainda F K b(f.sen sen 1 z c s1 z ) K s1 e 1-z (tabelados)
Força e Potência no Fresamento Frontal h m 2 1 1 f z.sen cos cos 1 2 F c = K m.b.h K m (tabelado)
Força e Potência no Fresamento Frontal Potência de Corte (Pc) P c = 2,22. 10-7. K m. a p. a e. v f v f = f. n = f z. Z. n e n = (1000.v c )/(. D)
Condições de Operação As condições de operação controlam 3 variáveis importantes no corte dos metais: 1. Taxa de remoção de material 2. Vida da ferramenta e 3. Acabamento Cada uma dessas variáveis pode ser estimada através das seguintes fórmulas: 1. Q = (a p a e vf )/1000 (cm 3 /min) 2. v c T y =C (como visto na aula de torneamento) 3. R max teórica = f 2 /(8 R) (fresamento tangencial) Onde T é a vida da ferramenta (min), C é a velocidade de corte para uma vida de 1 min (m/min) e R e o raio da fresa (mm).
Condições de Operação Rugosidade Ra ( m) Graduação de Rugosidade 50 N12 25 N11 12,5 N10 6,3 N9 3,2 N8 Acabamento de Superfície através de fresamento Valores comuns: 0,8 até 12,5 m 1,6 N7 0,8 N6 0,4 N5 0,2 N4 0,1 N3 0,05 N2 0,025 N1
Rugosidade para o Fresamento Tangencial R max 2 fz 8 R R a 18 f 2 z 3 R onde f z é o avanço por dente (mm/z) e R é o raio da fresa
Rugosidade para o Fresamento Frontal R max fz tan(c) cot(d) onde f z é o avanço por dente (mm/z)
Referências Nelson, D.H.; Schneider Jr, G. Applied Manufacturing Process Planning. Pratice Hall, 720p, 2001. DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia da usinagem dos materiais. 2. Ed. São Paulo: Artliber, 2000. 244 p. FERRARESI, D. Fundamento da usinagem dos metais. 1. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1970. 754p.