Como realizar o fresamento em diferentes materiais

Fresamento de aços

A usinabilidade do aço varia de acordo com os elementos de liga, o tratamento térmico e o processo de fabricação (forjado, fundido etc.).

Em aços macios, com baixo teor de carbono, arestas postiças e formação de rebarbas na peça são os principais problemas. Em aços mais duros, o posicionamento da fresa é mais importante para evitar o lascamento da aresta.

Recomendações

Durante o fresamento de aços, siga sempre nossas recomendações como, por exemplo, o posicionamento da fresa para evitar cavacos espessos na saída e sempre considere a usinagem sem refrigeração e sem fluido de corte, especialmente em operações de desbaste.

Leia mais sobre aços

Fresamento de aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis podem ser categorizados como ferríticos/martensíticos, austenísticos e duplex (austenísticos/ferríticos), cada um com suas próprias recomendações de usinagem para fresamento.

Fresamento de aços inoxidáveis ferríticos/martensíticos

Classificação dos materiais: P5.x

O aço inoxidável ferrítico tem uma usinabilidade que é comparável ao aço baixa-liga e, portanto, as recomendações para o fresamento de aços podem ser usadas.

O aço inoxidável martensítico tem uma propriedade de endurecimento com o trabalho maior e exerce forças de corte muito altas quando se entra no corte. Aplique o percurso correto da ferramenta e o método de entrada por rolagem e use velocidade de corte mais alta, v_c, para neutralizar o efeito de endurecimento pelo trabalho. A velocidade de corte mais alta e uma classe mais tenaz com aresta de corte reforçada propicia maior segurança.

Fresamento de aços inoxidáveis austeníticos e duplex

Classificação dos materiais: M1.x, M2.x e M3.x

Os principais critérios de desgaste durante o fresamento de aços inoxidáveis austenísticos e duplex são o lascamento das arestas devido a trincas térmicas, desgaste tipo entalhe e aresta postiça/abrasão. Na peça, a formação de rebarbas e problemas no acabamento superficial são as principais questões.

Trincas térmicas

Lascamento da aresta na pastilha

Formação de rebarbas e acabamento superficial ruim

Recomendações em desbaste

• Use altas velocidades de corte (v_c = 150–250 m/min (492–820 pés/min.)) para evitar arestas postiças
• Use a usinagem sem refrigeração, sem fluido de corte, para minimizar os problemas com trincas térmicas

Recomendações em acabamento

• Algumas vezes, é necessário fluido de corte ou, de preferência, névoa de refrigeração/lubrificação mínima para melhorar o acabamento superficial. Há menos problemas com trincas térmicas no acabamento porque o calor gerado na zona de corte é mais baixo
• Com uma classe cermet, o acabamento superficial suficiente pode ser obtido sem fluido de corte
• Um avanço, f_z, muito baixo pode causar maior desgaste da pastilha porque a aresta está cortando na zona de risco de deformação da dureza

Leia mais sobre aços inoxidáveis

Fresamento de ferros fundidos

Há cinco tipos principais de ferros fundidos:

• Ferros fundidos cinzentos (GCI - Grey Cast Iron)
• Ferros fundidos nodulares (NCI - Nodular Cast Iron)
• Ferros fundidos maleáveis (MCI - Malleable Cast Iron)
• Ferros fundidos vermiculares (CGI - Compacted Graphite Iron)
• Ferros dúcteis austemperados (ADI - Austempered Ductile Iron)

Ferros fundidos cinzentos

Classificação dos materiais: K2.x

Os principais critérios de desgaste no fresamento de ferro fundido cinzento são desgaste abrasivo de flanco e trincas térmicas. Na peça, o microlascamento na lateral da saída da fresa da peça e o acabamento superficial são os principais problemas.

Desgaste típico da pastilha

Microlascamento na peça

Recomendações em desbaste

• Recomenda-se o uso da usinagem sem refrigeração, sem fluido de corte, para minimizar os problemas com trincas térmicas. Use as pastilhas de metal duro com coberturas espessas
• Se o microlascamento da peça for um problema: Verifique o desgaste de flancoReduza o avanço, fz, para reduzir a espessura dos cavacosUse uma geometria mais positivaPreferencialmente, use fresas com ângulos de 65/60/45 graus
• Se for necessário usar o fluido de corte para evitar poeira etc., escolha as classes para fresamento com refrigeração
• O metal duro com cobertura é sempre a primeira escolha, mas a cerâmica também pode ser usada. Observe que a velocidade de corte, v_c, deve ser muito alta, 800–1000 m/min (2624–3281 pés/min.). A formação de rebarbas na peça limita a velocidade de corte. Não use fluido de corte

Recomendações em acabamento

• Use as pastilhas de metal duro com coberturas finas ou, alternativamente, um metal duro sem cobertura
• As classes CBN podem ser usadas para acabamento em altas velocidades. Não use fluido de corte

Ferros fundidos nodulares

Classificação dos materiais: K3.x

A usinabilidade do ferro fundido nodular ferrítico ou ferrítico/perlítico é muito semelhante ao aço baixa-liga. Portanto, as recomendações de fresamento fornecidas para os aços devem ser usadas ao selecionar as ferramentas, bem como as classes e as geometrias das pastilhas.

O ferro fundido nodular perlítico é mais abrasivo, portanto, recomendam-se as classes para ferro fundido.

Use classes com cobertura PVD e usinagem com refrigeração para melhorar a capacidade de usinagem.

Ferros fundidos vermiculares (CGI - Compacted Graphite Iron)

Classificação dos materiais: K4.x

Teor perlítico inferior a 90%

Este tipo de CGI que, frequentemente, tem uma estrutura perlítica de cerca de 80%, é o mais comum em fresamento. As peças típicas são: blocos do motor, cabeçotes e coletores de escapamento.

As recomendações de fresas são as mesmas do ferro fundido cinzento, porém, as pastilhas com geometrias mais vivas e mais positivas devem ser selecionadas para minimizar a formação de rebarbas na peça.

O fresamento circular pode ser um bom método alternativo para o mandrilamento convencional de cilindros em CGI.

Ferros dúcteis austemperados (ADI - Austempered Ductile Iron)

Classificação dos materiais: K5.x

Geralmente, o desbaste é executado na condição não endurecida e pode ser comparado ao fresamento de um aço alta-liga.

Porém, a operação de acabamento é realizada no material endurecido que é muito abrasivo. Isso pode ser comparado ao fresamento de aços endurecidos, ISO H. As classes com alta resistência contra o desgaste abrasivo são as recomendadas.

Em comparação ao NCI, a vida útil da ferramenta em ADI é reduzida em aprox. 40%, e as forças de corte são aprox. 40% mais altas.

Leia mais sobre ferros fundidos

Fresamento de materiais não ferrosos

Os materiais não ferrosos não incluem apenas o alumínio, mas também magnésio, cobre e ligas à base de zinco. A usinabilidade difere principalmente de acordo com o teor de Si. O alumínio hipoeutético é o tipo mais comum com teor de Si inferior a 13%.

Alumínio com teor de Si inferior a 13%

Classificação dos materiais: N1.1-3

O principal critério de desgaste é arestas postiças/abrasão nas arestas que levam à formação de rebarbas e problemas de acabamento superficial. A boa formação e o escoamento adequada dos cavacos são fundamentais para evitar marcas de arranhões na superfície da peça.

Recomendações

Pastilhas com pontas PCD

• Use as pastilhas com ponta PCD e aresta viva e polida para boa quebra de cavacos e resistência a arestas postiças
• Escolha geometrias de pastilha positiva com arestas vivas
• Diferente de outras aplicações de fresamento, o fluido de corte deve ser sempre usado em alumínio para evitar a abrasão nas arestas da pastilha e para melhorar o acabamento superficial Teor de Si < 8%: Use fluido de corte com 5% de concentração Teor de Si 8–12%: Use fluido de corte com 10% de concentraçãoTeor de Si > 12%: Use fluido de corte com 15% de concentração
• A velocidade de corte mais alta geralmente melhora o desempenho e não afeta a vida útil da ferramenta negativamente
• É recomendado um valor h_ex de 0,10–0,20 mm (0,0039–0,0079 pol.). Os valores muito baixos podem formar rebarbas

Advertência: Certifique-se de que o rpm máximo da fresa não seja excedido

• Devido ao alto avanço da mesa, uma máquina com uma função "look-ahead" deve ser usada para evitar erros dimensionais
• A vida útil da ferramenta é sempre limitada pela formação de rebarbas ou acabamento superficial na peça. O desgaste na pastilha é difícil de usar como um critério para a vida útil da ferramenta

Leia mais sobre materiais não ferrosos

Fresamento de superligas resistentes ao calor (HRSA)

As superligas resistentes ao calor (HRSA) são classificadas em três grupos de materiais: ligas à base de níquel, de ferro ou de cobalto. o titânio pode ser puro ou com liga. A usinabilidade do HRSA e do titânio são ruins, especialmente em condições envelhecidas, o que exige muito das ferramentas de corte.

Ligas de titânio e HRSA

Geralmente, o fresamento de HRSA e titânio requer máquinas com alta rigidez, alta potência e torque em baixo rpm. O desgaste tipo entalhe e o lascamento da aresta são os tipos de desgaste mais comuns. A alta temperatura limita a velocidade de corte.

Recomendações

Use as fresas com pastilhas redondas para minimizar o desgaste tipo entalhe

• Use as fresas com pastilhas redondas sempre que possível para aumentar o efeito de afinamento dos cavacos
• Para profundidades de corte abaixo de 5 mm (0,197 pol.), o ângulo de posição deve ser inferior a 45°. Na prática, uma pastilha redonda com saída positiva é recomendada
• A precisão da fresa nas direções radial e axial é essencial para manter a carga sobre o dente constante e uma operação suave, além de evitar a falha prematura em dentes individuais da fresa
• A geometria da aresta de corte deve ser sempre positiva com uma circunferência de aresta otimizada para evitar a adesão de cavacos no ponto onde a aresta sai do corte
• A quantidade de dentes de corte efetivamente em corte durante o ciclo de fresamento deve ser a maior possível. Isso propiciará boa produtividade em condições estáveis. Use fresas com passo extrafino

= Vida útil da ferramenta

= Redução na vida útil da ferramenta conforme o parâmetro de corte aumenta

As mudanças têm impactos diferentes na vida útil da ferramenta; a velocidade de corte, v_c, tem o impacto mais significativo, seguido pelo a_e, etc.

Fluido de corte/refrigeração

Diferente do fresamento da maioria dos materiais, a refrigeração é sempre recomendada para auxiliar a remoção dos cavacos, controlar a temperatura na aresta de corte e evitar o recorte dos cavacos. A refrigeração em alta pressão (70 bar (1015 psi)) aplicada através do fuso/ferramenta é sempre a recomendada em vez da refrigeração externa e em baixa pressão.

Exceção: O fluido de corte não deve ser aplicado no fresamento com pastilhas de cerâmica devido ao choque térmico.

O fluido de corte fornecido através das fresas é vantajoso quando usar pastilhas de metal duro

Desgaste da pastilha/ferramenta

As causas mais comuns de falha da ferramenta e acabamento superficial ruim são o desgaste tipo entalhe, o desgaste excessivo do flanco e o microlascamento da aresta.

A melhor prática é indexar as arestas de corte regularmente para assegurar um processo confiável. O desgaste de flanco ao redor da aresta de corte não deve exceder 0,2 mm (0,0078 pol.) para uma fresa com um ângulo de posição de 90 graus ou um máximo de 0,3 mm (0,0118 pol.) para pastilhas redondas.

Desgaste típico da pastilha

Fresa com pastilhas de cerâmica para desbaste de HRSA

Com frequência, o fresamento com cerâmica trabalha a 20 a 30 vezes a velocidade do metal duro, embora em faixas de avanço mais baixas (~0,1 mm/z (0,0039 pol./z)), que resulta em altos ganhos de produtividade. Devido ao corte intermitente, esta é uma operação muito mais fria que o torneamento. Por isso, velocidades de 700–1000 m/min (2297–3280 pés/min.) durante o fresamento são adotadas em comparação com 200–300 m/min (656–984 pés/min.) para torneamento.

Recomendações

• Use principalmente pastilhas redondas para assegurar um ângulo de posição baixo e evitar desgaste tipo entalhe
• Não use refrigeração/fluido de corte
• Não use cerâmica quando usinar titânio
• As cerâmicas têm um efeito negativo sobre a integridade e a topografia da superfície e, portanto, não são usadas quando usinar próximo à forma final da peça
• O desgaste máximo do flanco quando usar pastilhas de cerâmica em HRSA é 0,6 mm (0,024 pol.)

Leia mais sobre HRSA e titânio

Fresamento de aços endurecidos

Este grupo contém aços endurecidos e temperados com dureza >45–65 HRC.

As peças típicas produzidas são:

• Partes para matrizes de estampagem em aço-ferramenta
• Moldes de plástico
• Forjamento de matrizes
• Matrizes de fundição de matrizes
• Bombas para fornecimento de combustível

O desgaste de flanco abrasivo na pastilha e microlascamentos de peças são os principais problemas.

Recomendações

• Use geometrias de pastilha positiva com arestas vivas. Isso reduzirá as forças de corte e produzirá uma ação de corte mais suave
• Não use refrigeração, evite o fluido de corte
• O fresamento trocoidal é um método adequado que permite altos avanços da mesa associados à baixas forças de corte, o que mantém as temperaturas mais baixas na peça e na aresta de corte, o que é vantajoso para a produtividade, a vida útil da ferramenta e a tolerância das peças
• A estratégia de usinagem para usinagem leve, mas rápida, também deve ser aplicada em faceamento, ou seja, profundidades de corte pequenas, a_e e a_p. Use uma fresa com passo extrafino e velocidade de corte relativamente alta

Leia mais sobre aços endurecidos