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FRESAMENTO
1. Processo
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. 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).
A máquina-ferramenta na qual é feito o fresamento é denominada fresadora ou máquina de fresar. O movimento de avanço é, geralmente, feito pela própria peça que está sendo usinada. Porém, nas modernas fresadoras ou centros de usinagem, a ferramenta de corte pode ser dotada de movimento de avanço. No passado as fresadoras eram utilizadas para geração de superfícies prismáticas (rasgos de chaveta, rebaixos, rasgos em “T”, rasgos tipo “rabo de andorinha”, etc); confecção de dentes de engrenagens (retos, helicoidais, engrenagens cônicas) e diversas outras operações hoje consideradas simples. Atualmente, modernas fresadoras ou centros de usinagem equipadas com CNC são capazes de rosquear e gerar as complexas superfícies de moldes e matrizes.
2. Aplicações
A Figura 01 mostra 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.
3. Fresadora
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 e (b) horizontal
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.
Figura 03 – Fresamento frontal e fresamento tangencial.
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.
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.
Figura 07 – Ilustração do fresamento combinado.
Cada um dos métodos de fresamento possui suas aplicações, vantagens e desvantagens. A Figura 08 ilustra os três métodos de fresagem.
Figura 08 – Fresamento discordante, concordante e combinado.
5. Parâmetros de usinagem:
- Velocidade de corte e rotação:
VC =
Vc. 1000
• Avanço: f = fz. z
f – avanço (mm/volta), z – número e dentes, fz – avanço por dente,
- Velocidade de avanço (mm/min):
V f = f. η
f C
V
L
T =
Lf – percurso de avanço (mm), Vf – velocidade de avanço (mm/min).
- Tempo unitário – T 1 (min/peça): T 1 (min)=TC(min)+TP(min) TP – tempo de preparação
- Produtividade Pr (peça/min): C
r
T
P
maq
L
N
TQ
T =
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. A Figura 09 mostra a profundidade de corte e a penetração de trabalho.
Figura 09 - Profundidade de corte (ap) e a penetração de trabalho (ae).
Figura 12 – Fresas de dentes retos, helicoidal e bihelicoidal.
- 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.
- Quanto as faces de corte (o número de superfícies com afiação): o Um corte; o Dois cortes; o Três cortes.
Figura 14 – Fresa de dois cortes e os sentidos em que pode usinar.
- 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
- Quanto a fixação: o Fresas de haste cilíndrica; o Fresas de haste cônica; o Fresas para mandril; Chaveta longitudinal; Chaveta transversal.
Figura 16 – Fresas de haste (cônica e cilíndrica) e de chaveta (transversal e longitudinal).
7. Fresadoras
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.
(estação de carga), enquanto outra peça é usinada. Pode também contar com sistema de apalpadores que realizam medições e ajustes automaticamente, facilitando as preparações e garantindo melhor qualidade.
a
b
c
Figura 18 – (a) Fresadora ferramenteira, (b) fresadora de engrenagens e, (c) detalhe do fresamento de engrenagens.
8. 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.
As Figuras 19 a 22 ilustram vários acessórios utilizados no fresamento.
Figura 19 – Acessórios para fresadoras, (a) parafusos e grampos para fixação, (b) calços.
Figura 20 – Morsa para fixação.
a
b c
Figura 20 – Acessórios, (a) divisor universal e contra-ponta, (b) mesa divisora e (c) .divisor universal
a
b
Figura 21 – a) Mandril porta-fresa curto e com chaveta longitudinal e, b) mandril universal
Figura 22 – Mandril adaptador para ferramentas de haste cônica.
9. Referências bibliográficas:
Metals Handbook, vol. 16, Machining http://www.cimm.com.br/cimm/didacticMaterial/usinagem.html Ferraresi, D.; Fundamentos da usinagem dos metais. 1 ed. São Paulo: E. Blucher, 1982. 751 p. Diniz, A. E.; Marcondes, C.; Coppini, N. L.; Tecnologia da usinagem dos materiais, 1. ed. – São Paulo, Art Líber Editora, 2000. Gorgulho Jr., J. H. C.; Apostila Tecnologia de Fabricação IV, do curso de engenharia mecânica da EFEI, 2002
Schneider Jr., G. Cutting tool applications,Tooling & Production, 2002, Nelson Publishing
Stemmer, C. E.; Ferramentas de corte II – Brocas, alargadores, ferramentas de roscar, fresas, brochas, rebolos, abrasives, Editora da UFSC, 3a^ ed. Florianópolis, 2005.
