Aula - 08 - U - 2007-1 - fresamento, Notas de aula de Engenharia de Manutenção
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Processos de Usinagem

Aula 08

Processo de Fresamento

Prof. Dr. Eng. Rodrigo Lima Stoeterau

Processos de Usinagem

Fresamento

Processos de Usinagem

Generalidades do processo de fresamento

O fresamento se diferencia do torneamento pela sua:

cinemática ● torneamento peça rotaciona e ferramenta translada ● fresamento peça translada e ferramenta gira

Processos de Usinagem

Generalidades do processo de fresamento

O fresamento se diferencia do torneamento pela sua:

formas geradas

● torneamento ==> peças com simetria de revolução

● fresamento ==> peças prismáticas

Características da fresa

Processos de Usinagem

Processos de Usinagem

Generalidades do processo de fresamento

➢ Processo de remoção de cavaco com movimento de corte

circular da ferramenta

➢ Ferramenta com um ou vários gumes atuando simultaneamente

para a geração de superfícies

➢ Processo utilizado na geração de superfícies que não são de

revolução, como as produzidas no torneamento

➢ O movimento de corte transcorre de forma normal ou oblíqua à

direção de rotação da ferramenta.

Processos de Usinagem

Parâmetros de usinagem no fresamento

Informações gerais (vc, f, ap, etc)

● Fresamento concordante / discordante

● Diâmetro da fresa

● Número de dentes (Z)

● Penetração de trabalho (ae)

● Avanço por dente (fz)

● Ângulo de engajamento (definido por jE e jA)

Processos de Usinagem

Fresamento segundo a posição da ferramenta

Processos de Usinagem

Movimentos e Forças no Fresamento

Processos de Usinagem

Generalidades do processo de fresamento

Divisão do processo de fresamento - norma DIN 8589

➢ Fresamento plano

➢ Fresamento circular

➢ Fresamento de forma

➢ Fresamento de geração (engrenagens)

➢ Fresamento de perfil

Processos de Usinagem

Geometrias obtidas no fresamento

Superfícies planas

Processos de Usinagem

Geometrias obtidas no fresamento

Superfícies circulares

Processos de Usinagem

Geometrias obtidas no fresamento

Obtenção de roscas

Processos de Usinagem

Geometrias obtidas no fresamento

Obtenção de superfícies perfiladas

Processos de Usinagem

Geometrias obtidas no fresamento

Obtenção de cópia de superfícies

Processos de Usinagem

Divisão de acordo com a cinemática do processo

Processos de Usinagem

Fresamento concordante / Fresamento discordante

Descrição das condições de usinagem em fresamento

Processos de Usinagem

Processos de Usinagem

Materiais de ferramenta comumente utilizados em fresamento

● Os materiais empregados para o fresamento não podem ser

comparados diretamente com os empregadas no torneamento

● Foram desenvolvidos especificamente para apresentam

resistências térmica e mecânica a esforços alternantes elevados

Processos de Usinagem

Materiais de ferramenta comumente utilizados em fresamento

Processos de Usinagem

Tipo de Fresas

Processos de Usinagem

Tipo de Fresas

Processos de Usinagem

Influências dos principais parâmetros de corte no fresamento

● Influência da velocidade de corte no desgaste da fresa

● vc é o parâmetro de maior influência na vida da ferramenta devido principalmente às altas temperaturas geradas

● Em fresamento de topo reto, com Q cte pode-se aumentar a vida da ferramenta diminuindo-se vc e aumentando-se fz

● Para Q cte a influência da redução de vc na vida da ferramenta é maior que a devida à redução fz

● Os efeitos de ap , ae e da aplicação de fluido de corte sobre a qualidade superficial devem ser avaliados

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento frontal

Exemplos de fresas frontais

Processos de Usinagem

Fresamento frontal

É usual inclinar-se o eixo da fresa de 0,5 a 1o para evitar o contato da parte não ativa do cabeçote de fresar

● O ângulo de direção do gume tem uma grande influência sobre

as forças ativas e passivas e conseqüentemente sobre a

estabilidade do processo

● O fresamento de acabamento tem ganhado importância devido à

possibilidade crescente do trabalho completo em apenas uma

máquina

Processos de Usinagem

Fresamento frontal

● Processo utilizado para usinagem de grandes superfícies

● Superfície da peça gerada pelo gume secundário, c = 90o -

fresamento de canto - superfície gerada pelos gumes principal e

secundário

● ae consideravelmente maior que ap

Processos de Usinagem

Fresamento frontal

Usinagem de rasgos de chavetas, seções retangulares e furos longos - fresas maciças de aço rápido, ferramentas com insertos

reversíveis ou brasados

● Usinagem de superfícies grandes e planas - cabeçotes de fresar

com insertos reversíveis

●Tamanho e número de dentes do cabeçote de acordo

comdimensões da superfície e da potência de acionamento da

máquina

Processos de Usinagem

Fresamento frontal

Para evitar vibrações regenerativas do sistema, os cabeçotes são providos de uma divisão não regular dos dentes

● Cabeçotes de fresar grandes são subdivididos em duas partes

para facilitar a troca da ferramenta - troca do anel externo com os

insertos

●Flexibilidade no uso dos cabeçotes - uso de cassetes - insertos de

diferentes tamanhos e formas

Processos de Usinagem

Fresamento frontal Ferramentas de acabamento

fz

ap fz

ap fz2

p2a

ap1

zf 1

Fresamento de acabamento Fresamento de alisamento Fresamento de acabamento com pastilhas de acabamento

e pastilhas de alisamento

Número de gumes de acabamento 20 a 30 Número de gumes de alisamento 1 a 2 Pastilhas de acabamento = 0,5 a 2 mm

= 0,1 a 0,3 mm

Pastilhas de alisamento = 0,03 a 0,05 mm

= 2 a 5 mm

1ap

1zf

2pa

2fz

Número de dentes 10 a 60

= 0,3 a 1 mm

= 0,3 a 0,5 mm

ap

zf

Número de dentes 1 a 7

= 0,05 a 0,2 mm

= 0,5 a 6 mmfz

ap

Processos de Usinagem

Fresamento frontal

Ferramentas de acabamento

Fresamento com ferramentas de acabamento com grande

número de insertos (ap e fz pequenos)

● Fresamento com ferramentas de acabamento com pequeno

número de insertos (ap pequena e fz grande)

● Fresamento combinado - gumes de desgaste de acabamento

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas Fresamento tangêncial

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento tangêncial

ap consideravelmente maior que ae

● Superfície da peça gerada pelo gume principal

● Em geral é empregado fresamento tangencial discordante

● Ferramentas podem ser de aço rápido ou com insertos de metal-

duro

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento tangêncial

● Dentes retos - alta solicitação dinâmica

● Dentes helicoidais

● Menor solicitação dinâmica

● Força axial que pode levar ao deslocamento da peça e / ou da

ferramenta

Processos de Usinagem

Fresamento tangêncial

● Fresa espinha de peixe - eliminação das solicitações axiais

Exemplo de fresa espinha de peixe

Processos de Usinagem

Fresamento tangêncial

● Obtenção de perfis com cantos vivos - fresas combinadas

Exemplo de fresa combinada – topo+tangencial

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento de perfil

Exemplo de fresa de perfil

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento de perfil

As ferramentas para fresamento de perfil são adequadas à forma do perfil que deve ser executado

● Ferramentas maciças (fresa de forma) ou compostas

● Ferramentas maciças - construídas em aço rápido

● Usinagem de rasgos, raios, rodas dentadas e cremalheiras, guias

de máquinas-ferramentas.

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento de topo

Exemplos de fresas de topo

Processos de Usinagem

Fresamento de topo

● Processo de fresamento contínuo frontal e periférico

● Usinagem de formas complexas – ex. matrizes, rasgos etc.

● Dependendo da aplicação, as ferramentas tem índice de esbeltez elevado (l/D = 5 a 10) - problema de vibrações

● Vibrações implicam desgaste acentuado, lascamentos do gume, erros de forma e dimensionais

● Ferramentas de aço rápido revestido e com insertos

Processos de Usinagem

Fresamento de topo

Processos de Usinagem

Fresamento de topo Classificação em grupos segundo o material a usinar

Processos de Usinagem

Fresamento de topo

● Perfilamento do gume principal em fresas de desbaste

Processos de Usinagem

Variações do processo e características específicas

Fresamento de geração

Cinemática na geração por fresamento

fa +-

sw

vc

v Velocidade de corte

f Avanço axial

f Avanço da engrenagem

c

a

w Rotação da fresa

Rotação da engrenagem

Avanço Tangencial Avanço radial

Processos de Usinagem

Fresamento de geração

Exemplo de fresas de geração

Processos de Usinagem

Fresamento de geração

Cinemática na geração por fresamento

Processos de Usinagem

Fresamento de geração

A ferramenta é utilizada sem revestimento nas faces

● O desgaste de cratera substitui o desgaste de flanco na determinação da vida da ferramenta

● Aumento de até 500% no volume de cavacos usinados, em comparação com ferramentas não-revestidaso

Processos de Usinagem

Fresamento de geração

Formação do cavaco no fresamento de geração

Processos de Usinagem

Fresamento de geração

Uma alternativa para aumentar a vida da fresa geradoraé o aumento do número de pentes

● O volume usinado se distribui por um maior número de dentes

● Interferência variáveis entre ferramenta e peça - formação de cavacos de espessuras e formas distintas

● O perfil evolvente do dente é obtido devido ao movimento entre a ferramenta e a peça nos cortes sucessivos

● Cada dente do caracol retira cavacos sempre com a mesma forma geométrica

Processos de Usinagem

Fontes de vibrações no fresamento

Causas

Força surgida entre ferramenta e peça

➢ Freqüência de contato do dente da fresa (geralmente entre 200 e 400 Hz)

➢ Ressonâncias surgidas no processo

➢ Folgas indevidas na fixação da peça

➢ Formação inadequada do cavaco

Processos de Usinagem

Fontes de vibraçõe no fresamento

Soluções

Massas adicionais na máquina

● Alteração de vc, ap ou n

● Mudança de estratégia (concordante/discordante)

● Melhora na fixação

Processos de Usinagem

Fresadoras

Requisitos gerais de fresadoras

As máquinas devem ser projetadas para altas solicitações estáticas e dinâmicas

● O posicionamento da árvore deve ser radial ou axial sem folgas

● O acionamento da árvore deve ser contínuo e sem folgas para evitar vibrações e permitir altas vidas das ferramentas

● Fresamento sincronizado necessita de cuidados no acionamento e no avanço da mesa e dos carros

● Facilidade na operação - visor eletrônico de posicionamento,

aplicação de comando numérico

Processos de Usinagem

Tipos de Fresadoras

Processos de Usinagem

Fresadora horizontal

A

B C

Processos de Usinagem

Fresadora vertical

Processos de Usinagem

Fresadoras Universal

Processos de Usinagem

Fresadora de portal ou Gantry

Processos de Usinagem

Fresadoras paralelas

Processos de Usinagem

Fresadora de mesa circular

Processos de Usinagem

Fresadora copiadora

Processos de Usinagem

Fresadoras Hexapod

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