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Fresamento O fresamento é um processo de usinagem que gera superfícies de várias formas pela remoção progressiva de material através do avanço, relativamente lento, de uma ferramenta rotativa. A ferramenta, denominada fresa, possui múltiplas arestas (dentes) cortantes que removem, a cada rotação, uma pequena quantidade de material na forma de cavacos. Pelo fato de ferramenta e peça se movimentarem em mais de uma direção ao mesmo tempo podem ser obtidas superfícies com quase qualquer orientação. A máquina-ferramenta na qual é feito o fresamento é denominada fresadora ou máquina de fresar. As principais diferenças entre o fresamento e outros processos de usinagem são (ASM, 1989): • O corte é interrompido; • Os cavacos são relativamente pequenos; • A espessura do cavaco é variável. No fresamento há dois movimentos a se considerar: • Rotação da ferramenta; • Avanço da peça (em alguns casos a ferramenta pode executar os dois movimentos). Aplicações As figura mostram alguns tipos de superfície possíveis de serem obtidos com as fresadoras. Devido a grande possibilidade de movimentação da mesa de a fresa, a variedade de tipos de superfície produzida é muito grande. Figura 01 – Superfícies obtidas através do processo de fresamento. Segundo a posição do eixo-árvore da máquina-ferramenta, o fresamento pode ser classificado em: • Fresamento horizontal; • Fresamento vertical; • Fresamento inclinado. Figura 02 – Ilustração esquemática de uma (a) fresadora vertical Segundo a disposição dos dentes ativos da fresa, classifica-se a operação nos seguintes métodos de fresamento: o fresamento tangencial ou periférico e o fresamento frontal. a) Fresamento tangencial O fresamento tangencial ou periférico é uma operação na qual os dentes ativos estão na superfície cilíndrica da ferramenta, o eixo da fresa é paralelo à superfície que está sendo gerada. Neste caso, as fresas são chamadas cilíndricas ou tangenciais. Figura 03. b) Fresamento frontal O fresamento frontal é uma operação na qual os dentes ativos da fresa estão na superfície frontal da ferramenta, o eixo da fresa é perpendicular à superfície gerada. Neste caso, as fresas são chamadas de frontais ou de topo. Figura 03 – Fresamento frontal e fresamento tangencial. Métodos de fresagem Os métodos de fresagem se referem ao movimento relativo entre a peça e a ferramenta, podem ser concordante, discordante ou combinado: a) Discordante – é aquele onde o sentido do movimento de avanço é contrário ao sentido do movimento de giro da fresa. No fresamento discordante, Figura 04, o corte do cavaco se inicia com espessura mínima (zero). Neste caso são geradas forças que tendem a levantar a peça da mesa da máquina, o que exige um bom sistema de fixação da peça. No caso de peças longas, presas pelas extremidades, o fresamento discordante pode gerar vibrações indesejadas. Figura 04 – Ilustração do fresamento discordante. b) Concordante – é aquele onde o sentido do movimento de avanço é o mesmo do movimento de giro da fresa, Figura 05. Figura 05 – Ilustração do fresamento concordante. A b Figura 06 – a) Folga entre o fuso e a porca fixa da mesa e b) fuso de esferas recirculantes. Outro problema do fresamento concordante é que o corte inicia sempre com a espessura máxima de corte. Se a superfície possui camada superficial endurecida (óxido ou sujeira), o contato inicial ferramenta-peça será em condições desfavoráveis, o que causará a redução da vida da ferramenta. A fresagem concordante possui algumas vantagens: • A força de corte entra na peça forçando-a contra a mesa, • Vida mais longa da ferramenta, • Melhor acabamento superficial, • Menor força e potência para o avanço, • Caminho mais curto da aresta, durante o corte (≈ 3%). É a forma mais indicada para fresamento. Figura 07 – Ilustração do fresamento combinado. c) Combinado – é aquele que ocorre quando a fresa tem seu eixo dentro do campo de corte da peça(neste caso, a penetração de trabalho, ae, é exatamente igual ao diâmetro da fresa). Assim, uma parte do corte ocorre em fresagem concordante e outra em discordante, Figura 07. Cada um dos métodos de fresamento possui suas aplicações, vantagens e desvantagens. f – avanço (m/volta), z – número e dentes, fz – avanço por dente, • Velocidade de avanço (m/min): η.fVf = • Tempo de corte (min): f Lf – percurso de avanço (m), Vf – velocidade de avanço (m/min). • Tempo unitário – T1 (min/peça): T1(min)=TC(min)+TP(min) TP – tempo de preparação • Produtividade Pr (peça/min): CrT P1= 5. Parâmetros de usinagem: • Velocidade de corte e rotação: maqL N QTT= Q – quantidade de peças do lote, Nmaq – número de máquinas. Dimensões de corte: • Profundidade de corte (ap) – é a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (na direção do eixo da fresa). • Penetração de trabalho (ae) - é a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida no plano de trabalho e perpendicular a direção de avanço. Fresas As fresas podem ser classificadas de várias maneiras: • Quanto ao método de fresagem: o Periférica Concordante;Discordante; o Frontal • Quanto à forma: o Cilíndricas; o Cônicas; o De forma. Figura 10 – Fresas cilíndricas Figura 11 – Fresa para perfil convexo, côncavo, dentes de engrenagem e especiais. Figura 12 – Fresas de dentes retos, helicoidal e bihelicoidal. • Quantos aos dentes: o Dentes retos; o Heilicoidais; o Bi-helicoidais. • Quanto ao sentido de corte (somente para fresas com haste): o Corte a direita (horário); o Corte a esquerda (anti-horário). • Quanto a construção: o Inteiriças; o Calçadas; o Dentes postiços. Figura 13 – Fresa calçada, fresa de dentes postiços e detalhe da fixação da pastilha. Figura 14 – Fresa de dois cortes e os sentidos em que pode usinar. • Quanto as faces de corte (o número de superfícies com afiação): o Um corte; o Dois cortes; o Três cortes. • Quanto à aplicação: o Tipo W (α=8º, β=57º e γ=25º) o Tipo N (α=8º, β=73 e γ=10º) o Tipo H (α=8º, β=81º e γ=4º) Figura 15 – Tipos de fresa Figura 16 – Fresas de haste (cônica e cilíndrica) e de chaveta (transversal e longitudinal). 7. Fresadoras • Quanto a fixação: o Fresas de haste cilíndrica; o Fresas de haste cônica; o Fresas para mandril; Chaveta longitudinal; Chaveta transversal. Pode-se classificar as fresadoras de diversas formas, sendo as principais classificações as que levam em consideração o tipo de avanço, a estrutura, a posição do eixo-árvore em relação à mesa de trabalho e sua aplicação. Assim, tem-se: • Quanto ao avanço o Manual o Automático (hidráulico ou elétrico) • Quanto à estrutura o Ferramenteira (maior flexibilidade) o De produção (maior produtividade) • Quanto à posição do eixo-árvore • Vertical (eixo árvore perpendicular à mesa) o Horizontal (eixo árvore paralelo à mesa) o Universal (pode ser configurada para vertical ou horizontal) o Omniversal (universal com a mesa que pode ser inclinada) o Duplex (dois eixos-árvore simultâneos) o Triplex o Multiplex o Especiais • Quanto à aplicação o Convencional o Pantográfica (fresadora gravadora) o Chaveteira (específica para fazer chavetas internas e/ou externas) o Dentadora (específica para usinar engrenagens) o Copiadora (o apalpador toca um modelo e a ferramenta o reproduz na peça) A Figura 17 mostra o esquema de uma fresadora universal montada na configuração horizontal, vertical e em vista explodida. Figura 17 – Fresadora universal. *Fresadora Horizontal - É aquela na qual o eixo de rotação da fresa é no sentido horizontal, e os movimentos de avanço são realizados em três direções em três eixos. *Fresadora Vertical - É aquela na qual o eixo de rotação da fresa é no sentido vertical, e os movimentos de avanço são realizados em três direções em três eixos. *Fresadora Universal - É aquela cujo eixo de rotação da fresa é no sentido vertical ou horizontal, opcionalmente usado pelo usuário, e os movimentos de avanço são realizados em três direções em três eixos. *FresadoraFerramenteira - É uma fresadora bastante versátil com movimentos em todos os sentidos, fazendo com que este tipo de máquina seja amplamente usada em ferramentarias, e em setores que exijam máquinas de maior flexibilidade. Também é usada em produção de peças de formatos mais complexos. *Fresadora Faceadora - É específica para trabalho frontal, onde o faceamento é a operação praticamente exclusiva. Normalmente o eixo de rotação da fresa é no sentido horizontal. A fresadora faceadora duplex é um exemplo. *Fresadora de Engrenagens (processo renânia) - É a fresadora construída especialmente para o corte de dentes de engrenagens, cujos perfis são obtidos conforme fresas específicas denominadas “caracol”. *Fresadora Pantográfica - É utilizada para reproduzir gravações para estampos de moedas, medalhas, placas com texto, etc. *Centro de Usinagem - É uma versão moderna da fresadora, com movimentos realizados automaticamente via CNC. É dotado de magazine com troca automática de ferramentas e, em alguns casos, de mesa giratória (palette). Figura 18 – Fresadora ferramenteira, fresadora de engrenagens e detalhe do fresamento de engrenagens. Acessórios Os principais acessórios utilizados em operações de fresamento estão relacionados à fixação da peça na mesa de trabalho. São eles: • Parafusos e grampos de fixação • Calços • Cantoneiras de ângulo fixo ou ajustável • Morsas • Mesa divisora • Divisos universal e contraponto Um outro conjunto de acessórios de grande importância está relacionado com a fixação das ferramentas. No eixo-árvore das fresadoras existe um furo cônicos dotado de chavetas. Neste cone se pode fixar um mandril ou uma ferramenta de haste cônica. Para garantir a fixação, utiliza-se uma haste rosqueada que atravessa a árvore. As chavetas evitam o deslizamento. OBS! Nas fresadoras modernas (CNC), a troca e fixação da haste cônica das fresas é realizada por um sistema pneumático e mecânico (molas prato) que está acoplado ao cabeçote principal da máquina. Figura 19 – Acessórios para fresadoras, parafusos e grampos para fixação, calços. Figura 20 – Morsa para fixação. Figura 21 – Acessórios, (a) divisor universal e contra-ponta, (b) mesa divisora e (c) .divisor universal Figura 21 – a) Mandril porta-fresa curto e com chaveta longitudinal e, b) mandril universal Figura 22 – Mandril adaptador para ferramentas de haste cônica.