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UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E
DAS MISSÕES.
CAMPUS DE ERECHIM.
ADRIANO SCHAPLA
ANDRÉ KEMPKA
FERNANDO LOPES NUNES
RENAN MICHEL GALLI PALIGA
FRESADORA
ERECHIM
ÍNDICE:
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 4
2 FRESADORA.............................................................................................................. 5
2.1 Tipos de Fresadoras............................................................................................... 5
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 49
1 – INTRODUÇÃO
O fresamento é um processo para a obtenção superfícies usinadas pela remoção progressiva de uma quantidade pré-determinada de material da peça de trabalho a uma
taxa de movimento ou avanço relativamente baixa mediante a uma ferramenta
multicortante, a fresa, que gira a uma alta velocidade. A característica principal do processo de fresamento é que cada aresta de corte da fresa remove a sua parcela do
material na forma de cavacos individuais pequenos. O fresamento se diferencia dos
demais processos de usinagem devido a sua cinemática onde a peça translada e ferramenta gira. A máquina ferramenta que propicia a operação é a fresadora. Esta
operação pode gerar superfícies não planas e não de revolução, ao contrário de alguns
outros processos de usinagem.
2 - FRESADORAS
As fresadoras são máquinas de movimento contínuo, destinadas a usinagem de materiais, onde se removem os cavacos por meio de uma ferramenta de corte chamada fresa, a operação de retirada de cavacos é chamada de fresameto. Desde que apareceram até hoje, tem apresentado uma evolução construtiva notável que permite uma faixa muito ampla de operações. As fresadoras, para alcançar o maior rendimento, devem ter uma arquitetura que as torne sólidas, porque o mandril porta-fresa é submetido a esforços notáveis de torção, pois a ferramenta ataca, com suas arestas cortantes, um amplo arco de material na superfície das peças. Tais esforços variam também com a intensidade, segundo uma freqüência que pode redundar em vibrações danosas para a máquina, se esta não for suficientemente robusta A ferramenta de trabalho da fresadora é classificada de fios múltiplos e se poder montar num eixo chamado portafresas. As combinações de fresas de diferentes formas conferem à máquina características especiais e, sobretudo vantagens sobre outras máquinas-ferramenta. Uma das principais características da fresadora é a realização de uma grande variedade de trabalhos tridimensionais. O corte pode ser realizado em superfícies situadas em planos paralelos, perpendiculares, ou formando ângulos diversos: construir ranhuras circulares, elípticas, fresagem em formas esféricas, côncavas e convexas, com rapidez e precisão. Algumas das características que podem nos dar idéia da máquina estão citadas abaixo:
- Comprimento e largura da mesa;
- Giro da mesa em ambos os sentidos;
- (^) Máximo deslocamento longitudinal da mesa;
- Máximo deslocamento transversal da mesa;
- Máximo deslocamento vertical do suporte da mesa;
- Máxima altura da superfície da mesa em relação ao eixo principal;
- Maiores e menores números de RPM do eixo principal;
- Avanços da mesa em mm/min;
- Velocidade e potencia do motor;
- Peso que a maquina suporta sobre a mesa. Estas características são as que permitem identificar a máquina nos catálogos comerciais, onde são explicadas com detalhes. A operação de fresamento se diferencia onde a ferramenta gira, proporcionando o corte. A mesa, na qual a peça é fixada, pode controlar os movimentos de avanço deixando a peça de acordo com o projeto.
2.1 – Tipos de Fresadoras
As fresadoras se distinguem pela disposição do eixo árvore e pelas possibilidades de movimento da peça. A fresadora horizontal, mostrada na Fig. 2.1, utiliza a fresa montada sobre em eixo horizontal. É utilizado para trabalho de faceamento na horizontal e para efetuar ranhuras e perfis retilíneos. A ferramenta mais empregada é a fresa cilíndrica.
peças em grandes lotes. São máquinas muito robustas e de poucos recursos gerais.
Figura 2.5 – Fresadora Faceadora.
A fresa Duplicadora ou Copiadora, mostrada na Fig. 2.6, é também chamada de máquina fresadora com copiador automático. Ela possibilita o terceiro movimento, que é à operação executada pela contornadora. O gabarito usado nesta máquina deve ser uma réplica em três dimensões da peça a ser executada.
Figura 2.6 – Fresadora Duplicadora ou Copiadora.
2.2 – Principais Acessórios para Fresadoras
Os principais acessórios utilizados em operações de fresamento relacionam-se à fixação da peça na mesa de trabalho. São elas:
Figura 2.7 - Parafusos e grampos de fixação
Figura 2.8 – Calços
Figura 2.9 - Cantoneiras de ângulo fixo ou ajustável
Figura 2.10 – Morsas
‘ Figura 2.11 – Mesa divisora
Figura 2.12 - Divisor universal e contraponto
A instalação de alguns acessórios, na mesa de trabalho da fresadora, deve ser realizada com muita atenção para evitar erros dimensionais na usinagem. O exemplo clássico é a instalação de uma morsa. Após sua fixação na mesa deve-se fazer seu alinhamento, com auxílio de um relógio comparador, apalpando o seu mordente fixo que deverá ficar paralelo ao movimento da mesa. Também é necessário verificar se não há cavacos que mantenham a morsa ligeiramente inclinada no plano paralelo ao chão. Outro conjunto de acessórios de grande importância está relacionado com a fixação das ferramentas. Como já foi mencionado, o eixo árvore possui em sua extremidade um cone e chavetas. Neste cone pode-se fixar um mandril ou uma ferramenta de haste cônica. Para garantir a fixação utiliza-se uma haste roscada que atravessa a árvore. As chavetas evitam o deslizamento. Existem ferramentas de haste cônica que podem ser fixadas diretamente no cone de fixação do eixo-árvore, que pode ser Morse (menor esforço) ou ISO (maior fixação). Normalmente se tratam de ferramentas relativamente grandes. Para fixarem-se ferramentas menores, que possuem outra dimensão de cone, utiliza-se um mandril adaptador, como mostrado na Fig. 2.13. Nesta mesma figura pode-se observar na ponta
do mandril a rosca onde se fixa a haste roscada.
Figura 2.13 - Mandril adaptador para ferramentas de haste cônica
Com relação ao mandril, podem-se ter três tipos: universal (Jacobs), porta-pinça e porta-ferramenta. O mandril universal é muito utilizado em furadeiras manuais, mas também pode ser utilizado em fresadoras, mas com ressalvas. Só podem ser fixadas ferramentas de haste cilíndrica e cujo esforço não seja elevado, pois a pressão não será suficiente. A Fig. 2.14 apresenta um mandril Jacobs.
Figura 2.14 - Mandril universal tipo Jacobs
O mandril porta-pinça possui modo de trabalho similar ao Jacobs, mas permite uma força de fixação maior. Também é indicado para ferramentas de haste cilíndrica. A pinça é uma peça única com um furo central no diâmetro da haste a ser fixada e com diversos cortes longitudinais que lhe dão flexibilidade de fechar este furo em alguns décimos de milímetro. Este mandril é composto de duas partes. A primeira, que é o mandril propriamente dito, possui uma cavidade que receberá a pinça. Esta cavidade possui uma superfície cônica de igual formato da pinça. A segunda parte é denominada de porca, e é rosqueada no mandril. A Fig. 2.15 ilustra um mandril porta-pinça e dois modelos de pinça. Durante o rosqueamento a porca força a pinça a entrar na cavidade do mandril, e devido à forma cônica, obriga a pinça a se fechar e fixar a ferramenta.
Figura 2.15 - Mandril porta pinça e dois modelos de pinças Para ferramentas de maior porte, e conseqüentemente, maior esforço de usinagem, é necessário uma maior garantia de que não haja um deslizamento entre o mandril e a própria ferramenta. Nestes casos o mandril possui chavetas, que podem ser transversais (quando o mandril é curto) ou longitudinais. A Fig. 2.16 apresenta alguns modelos de mandril.
Figura 2.16 - Alguns modelos de mandril
A Fig. 2.17 apresenta um mandril curto com chaveta longitudinal. A Fig. 2. ilustra o mandril curto com chaveta transversal. A Fig. 2.19 apresenta um mandril porta- fresa longo com chaveta longitudinal, também denominado de eixo porta-fresa de haste longa.
Figura 2.17 - Mandril porta-fresa curto com chaveta longitudinal
Figura 2.18 - Mandril porta-fresa curto com chaveta transversal
Figura 2.19 - Mandril porta-fresa longo com chaveta longitudinal
3 – FRESA
que o corpo da fresa é feito de material mais barato, porém menos resistente ao desgaste.
Figura 3.4 – Fresa com Dentas Soldados.
3.1.2.3 – Fresa com Dentes Substituíveis:
São fresas constituídas de um corpo de aço, no qual são montados dentes constituídos de um mesmo material ou de uma combinação de materiais. A fixação dos dentes normalmente se dá com auxílio de parafusos, sendo que estes dentes podem ser reposicionados sobre o corpo.
Figura 3.5 – Fresa com Pastilhas Indexáveis.
3.1.3 – Quanto a Forma Geométrica das Fresas
3.1.3.1 – Fresa Cilíndrica:
Estas fresas só cortam na periferia cilíndrica, gerando superfícies planas paralelas ao eixo da ferramenta. São padronizadas, por exemplo, pela norma DIN 884, sendo caracterizadas pelo diâmetro externo, largura e tipo. Há três tipos principais: N (normal), H (para materiais duros) e W (para materiais moles). Fresas Tipo N (leve): Para usinagem leve, com dentes paralelos ao eixo de rotação para larguras de até 19 mm. Para tamanhos maiores têm ângulos de hélice entre 15 e 25°. A Fig. 3.3 mostra um exemplo desse tipo de fresa. Fresas Tipo H (pesado): Para usinagem pesada, com larguras superiores a 50 mm, têm ângulo de hélice de 25 a 45° para obter um impacto mais favorável na entrada e uma ação de corte mais uniforme e distribuída. A Fig. 3.1 mostra um exemplo desse tipo de fresa. Fresas Tipo W (para materiais moles): São fresas cilíndricas com ângulo de hélice superior a 45°, com grande rendimento, indicadas para a usinagem de alumínio e metais leves em geral. As ranhuras têm grande capacidade de alojar os cavacos (dentes bem espaçados) e o ângulo de saída lateral bastante grande.
Figura 3.6 – Fresa Cilíndrica Tipo W.
3.1.3.2 – Fresas de Disco:
Caracterizam-se pela pequena largura e por terem, além dos dentes periféricos, gumes em uma ou ambas as laterais do disco. Distinguem-se os seguintes tipos: Com dois cortes: empregadas na construção de fresas compostas. Possuem gumes na periferia, em apenas uma das laterais. Com dentes retos, e três cortes: usadas na abertura de ranhuras pouco profundas. Com dentes cruzados: usadas para abertura de ranhuras mais fundas. Permitem maiores velocidades de corte e maiores avanços, e têm menor tendência a vibrações. Bi-helicoidais (ou em espinha de peixe): empregadas para abertura de ranhuras profundas em ferro fundido.
Acopladas reguláveis: usadas na abertura de ranhuras profundas, com larguras ajustáveis, sendo constituídas de duas fresas de disco, encaixadas uma na outra.
Figura 3.7 – Fresa de Disco com Dentes Cruzados.
3.1.3.3 – Serras:
São fresas com largura reduzida, usadas para o corte de materiais. Para um melhor desempenho da ferramenta, usam-se, em geral, velocidades de corte mais altas e pequenos avanços por dente.
Figura 8 – Serra.
3.1.3.4 – Fresas com Haste:
Também chamadas fresas de topo , são usadas prara facear, ranhurar, executar bolsões, rebaixos, matrizes, gravações, rasgos de todos os tipos e tamanhos, fresar contornos. Cortam tanto na periferia como na parte frontal, podendo ser usadas em fresadoras verticais e horizontais. Segue abaixo exemplos de alguns tipos de fresas com haste: Fresas de topo de haste cilíndrica: São padronizadas pela norma DIN 844, têm de 3 a 10 gumes, dependendo do diâmetro. Os gumes de topo (secundário) em geral não se estendem até o centro da fresa.
Figura 3.9 – Fresa de Topo com Haste Cilíndrica.
Fresas de topo de haste cônica: São padronizadas pela norma DIN 845. Estas fresas tem cone Morse e furo roscado, para fixação em sentido axial.
Figura 3.10 – Fresa de Topo com Haste Cônica.
Fresas de haste para ranhuras "T": Padronizadas pela norma DIN 851. São fresas com haste cilíndrica, construídas especialmente para abrir ranhuras em T, como as usadas em mesas de máquinas-ferramenta.
Figura 3.11 – Fresa de Haste para Ranhuras T.
Fresas de haste para ranhuras Woodruff: São fresas com haste cilíndrica, especificadas para abrir ranhuras para chavetas do tipo Woodruff. São padronizadas pela norma DIN 850.
Figura 3.12 – Fresa de Haste para Ranhuras Woodruff.
3.1.3.5 – Fresas Angulares:
São fresas que têm dois gumes principais, formando um ângulo entre si. São exemplos deste tipo de fresas: Fresas frontais angulares: Usadas para abrir rasgos de guias em forma de cauda de andorinha, com ângulos de 45, 50, 55 e 60°.
Figura 3.20 – Fresa Módulo (para Engrenagens).
3.1.4 – Quanto ao tipo de flanco ou superfície de incidência das fresas
3.1.4.1 – Fresas com Superfície de Incidência Fresada:
Como exemplo deste tipo de ferramenta, temos as fresas cilìndricas ou periféricas, fresas de disco e também as fresas de topo. Dentre as várias aplicações destas, pode-se citar o rebaixo de superfícies (fresas cilíndricas), abertura de ranhuras (fresas de disco) e faceamento e fresamento de contornos (fresas de topo).
Figura 3.21 – Fresa Cilíndrica de Dentes Fresados.
3.1.4.2 – Fresas com Superfície de Incidência Detalonada:
Comumente fresas de forma de perfil constante (ver item 3.6) têm a superfície de incidência detalonada. Estas fresas são usadas para produzir formas complexas, como superfícies ou ranhuras semicirculares, arredondamento de cantos e fresamento de engrenagens. Estas ferramentas também são usadas para usinagem de formas especiais, como chaves de boca, canais de brocas, alargadores e fresas. A Fig. 3.17 mostra um exemplo desse tipo de fresa.
3.1.5 – Quanto à forma dos dentes das fresas e dos canais entre os
dentes
3.1.5.1 – Fresas com Dentes e Canais Retos:
Nas fresas com dentes e canais retos, isto é, paralelos ao eixo da fresa, os gumes saem e entram em corte bruscamente na peça, gerando maiores impactos e variações na velocidade e na potência de corte do que as fresas com dentes e canais helicoidais. Como exemplo deste tipo de ferramenta, temos alguns tipos de fresas cilíndricas, fresas de disco, fresas com haste e fresas detalonadas. A Fig. 3.4 mostra um exemplo desse tipo de fresa.
3.1.5.2 – Fresas com Dentes e Canais Helicoidais (helicoidais à direita
ou à esquerda):
Nas fresas com dentes e canais helicoidais, os gumes penetram progressivamente na peça, produzindo um corte mais suave e contínuo. Por outro lado, gera-se um esforço axial na fresa, que pode tentar tirar a ferramenta ou o mandril do cone de acionamento. Em fresas helicoidais, distinguem-se: hélice direita: olhando a fresa de cima, os canais fogem para a direita. hélice esquerda: olhando a fresa de cima, os canais fogem para a esquerda.
Fresas cilíndricas helicoidais, fresas de disco de dentes cruzados, fresas de topo e fresas cilíndrico-frontais são exemplos deste tipo de ferramenta. Elas são usadas nas mais variadas operações de fresamento, como desbaste, abertura de ranhuras e usinagem de matrizes. A Fig. 3.1 mostra um exemplo desse tipo de fresa.
3.1.5.3 – Fresas com Dentes e Canais Bi-helicoidais:
Fresas com dentes alternadamente para a direita e para a esquerda são chamadas bi-helicoidais. Podem ser compostas pela montagem de duas fresas de hélices opostas (para equilibrar a força axial gerada), ou podem ser constituídas de um corpo único (como exemplo, temos a fresa de disco bi-helicoidal). São usadas em operações de desbaste, rebaixo de superfícies e abertura de ranhuras profundas.
Figura 3.22 - Fresa cilíndrica acoplada de hélices opostas.
3.1.6 – Quanto ao sentido de corte das fresas
3.1.6.1 – Fresa com Sentido de Corte à Esquerda:
Para identificar o sentido de corte, deve-se observar o topo da fresa, olhando em direção ao seu eixo. Se a fresa corta girando em sentido anti-horário, fala-se em corte à esquerda. A Fig. 3.1 mostra um exemplo desse tipo de fresa.
3.1.6.2 – Fresa com Sentido de Corte à Direita:
Nesta fresa, olhando o topo da mesma em direção ao seu eixo, se observa que a ferramenta corta girando em sentido horário, portanto, sentido de corte à direita. A Fig. 3.6 mostra um exemplo desse tipo de fresa.
3.1.7 – Quanto à montagem ou fixação das fresas na máquina
3.1.7.1 – Montagem sobre um eixo auxiliar (sobre mandril):
A fixação de fresas cilíndricas tangenciais (com gumes localizados na periferia) são um exemplo deste tipo de montagem. O eixo auxiliar (que está acoplado ao eixo árvore através de um parafuso central) proporciona a fixação da ferramenta através de uma chaveta. A função da chaveta é evitar que a ferramenta gire ao redor do eixo (mandril).
Figura 3.23 - Fresa cilíndrica tangencial montada sobre eixo auxiliar.
3.1.7.2 – Montagem através da haste da ferramenta:
As fresas são montadas através da própria haste com o auxílio de uma pinça (no caso de fresas com haste cilíndrica), ou com o auxílio de um cone-morse (no caso de fresas com haste cônica). Também podemos ter a montagem de fresas com haste cônica diretamente na máquina, dependendo do tamanho do cone. Montagem de fresa com haste cilíndrica: As fresas com haste cilíndrica são montadas com um dispositivo auxiliar (cone porta-pinça), acoplado no eixo árvore da fresadora (o eixo tem um encaixe cônico, sendo, deste modo, necessário o uso do dispositivo). Dentro do dispositivo temos a pinça, que serve para fixar a ferramenta evitando que esta se solte em uma operação de fresamento.
operação de fresamento de canal em cheio.
Figura 3.31 – Fresa cilíndrico-frontal executando fresamento de canal em cheio.
Fresa detalonada - aplicada na usinagem de formas complexas: As fresas detalonadas podem ser inteiriças (quando a fresa já tem a forma do perfil a ser produzido) ou o perfil a fresar pode ser obtido pela justaposição de várias fresas (trem de fresas), formando assim o perfil desejado. Na Fig. 3.32 temos uma fresa executando uma superfície semicircular convexa.
Figura 3.32 – Fresa detalonada executando uma superfície semicircular convexa.
3.1.8.2 Para usinagem de rebaixos para chavetas:
Na usinagem de rebaixos para chavetas podemos utilizar vários tipos de fresas (como as de topo com haste cilíndrica), dependendo do tipo de chaveta que será usinada. As fresas com haste para ranhuras Woodruff são um exemplo de ferramenta para abrir ranhuras para chavetas. Na Fig.3.33, podemos visualizar a ferramenta executando uma chaveta do tipo Woodruff.
Figura 3.33 – Fresa executando ranhura para chaveta tipo Woodruff.
3.1.8.3 – Para usinagem de guias de máquinas:
Na usinagem de guias para máquinas temos a possibilidade de aplicação de diversos tipos de ferramentas, dependendo do tipo de guia a ser obtida. A seguir temos alguns exemplos de ferramentas que são utilizadas na fabricação de guias de máquinas: Fresas para ranhuras T - aplicadas na usinagem de ranhuras em T: São fresas com haste cilíndrica, construídas especialmente para abrir ranhuras em T, como as usadas em mesas de máquinas-ferramenta. Este tipo de ranhura tem de ser executada em duas etapas distintas de usinagem. Na Fig. 3.34, temos o conjunto de operações realizadas para obter o perfil da ranhura. Em (a), uma fresa de topo executa a abertura do canal, possibilitando assim que a fresa para ranhura T (b) execute o perfil em forma de T.
Figura 3.34 – Fresas executando ranhura em forma de T para guia de máquina-ferramenta.
Fresas frontais angulares - aplicadas na abertura de ranhuras em forma de cauda de andorinha: Estas ferramentas são aplicadas para abertura de guias de máquinas em forma de cauda de andorinha, com ângulos de 45, 50, 55 e 60°. Na Fig. 3.35, temos uma fresa frontal angular executando uma ranhura tipo cauda de andorinha em uma peça de máquina ferramenta.
Figura 3.35 – Fresa frontal angular executando a usinagem de ranhura em forma de cauda de andorinha.
Fresas prismáticas - aplicadas na abertura de guias (ranhuras) prismáticas: Estas
fresas são usadas na abertura de guias prismáticas para máquinas. Na Fig. 3.36, temos a ferramenta executando a usinagem de uma guia prismática (em forma de "V") em uma peça.
Figura 3.36 – Fresa prismática executando guia de máquina.
3.1.8.4 – Para usinagem de engrenagens:
Estas ferramentas, chamadas fresas de módulo, são aplicadas na abertura dos dentes de engrenagens. Na Fig. 3.37 a fresa detalonada está executando a abertura de rasgos para formar uma engrenagem com dentes retos.
Figura 3.37 – Fresa de módulo executando a usinagem de uma engrenagem.
3.1.8.5 – Para usinagem de roscas:
Estas ferramentas são aplicadas na abertura de roscas em parafusos e porcas. Na Fig. 3.38 a fresa está executando a abertura de uma rosca em um parafuso.
Figura 3.38 – Fresa executando abertura de rosca em um parafuso.
3.1.8.6 – Para realizar rebaixos em superfícies:
Têm-se várias ferramentas que podem realizar rebaixos em superfícies de peças. O uso de cada tipo de ferramenta depende do tipo de operação de fresamento que se pretende realizar. Na Fig. 3,39, temos na mesma peça três ferramentas diferentes executando rebaixos em sua superfície. A ferramenta (a) é uma fresa cilíndrica tangencial, a (b) é uma fresa cilíndrico-frontal e a (c) é uma fresa de topo com haste cilíndrica.
Figura 3.39 – Fresas executando rebaixos na superfície da peça.
4 - FRESAMENTO
A operação de fresamento é uma das mais importantes no processo mecânico de fabricação. A operação consiste em remover cavaco de um material com a finalidade de construir superfícies planas retilíneas ou com uma determinada forma. Existem dois tipos principais de fresamento: fresamento frontal ou de topo e fresamento tangencial.
4.1 - Fresamento frontal
No fresamento frontal, a superfície da peça usinada está em um plano paralelo ao eixo da ferramenta. O fresamento é um resultado da ação dos gumes localizados na frontal e periferia da fresa. Para essa usinagem recomenda uma penetração de três quartos a dois terços do diâmetro da fresa. Com isso, a espessura de cavaco na entrada será igual ou maior que 80% do avanço por dente e o impacto inicial se dará afastado do gume, ou seja, em um ponto
4.2.3 - Fresamento Periférico
No fresamento periférico, a superfície da peça usinada encontra-se em um plano paralelo ao eixo da ferramenta em que a largura de corte é maior do que a penetração de trabalho. Usualmente realiza-se esse fresamento em fresadoras com eixo horizontal.
Figura 4.4 – Fresamento Periférico.
5 - ESCOLHA DA FRESA
5.1 - Fresadora vertical
Figura 5.1 – Fresadora Vertical.
5.1.1 - Fresamento de Ranhuras e Contornos :
Utilizam-se fresam cilíndrico-frontais combinando uma ação dos gumes da periferia e da face frontal da fresa.
Figura 5.2 – Fresamento de Ranhuras.
5.1.2 - Fresamento de Ranhuras (chavetas ):
Fresas de base cilíndrica, utilizadas para abrir ranhuras para chavetas do tipo woodruff.
Figura 5.3 – resamento de Ranhuras.
5.1.3 - Fresamento de Guias prismáticas:
É padronizada utilização de uma fresa em 45º, 60º e 90º.
Figura 5.4 – Fresamento de Guias Prismáticas.
5.1.4 - Fresamento de Ranhuras com perfil constante:
Pode ser inteiriças ou perfil a fresar pode ser obtido pela justaposição de várias fresas, formando assim o perfil desejado.
Figura 5.5 – Fresamento de Ranhuras em Perfil Constante;
5.1.5 - Fresamento de Canais:
Utiliza-se a fresa de disco, por terem diversas formas e tamanhos
