No reino de usinagem CNC personalizada, entre vários processos de usinagem de precisão, o faceamento se destaca como um método mecânico comum, capaz de atender às demandas de projetos de produtos complexos.
Mas você sabia? Diferentes operações de faceamento implicam requisitos muito diferentes para ferramentas de corte. Fatores como velocidade de corte e capacidade de remoção de material são considerações cruciais ao selecionar ferramentas. Portanto, para garantir a execução tranquila do projeto, é indispensável um conhecimento profundo dos processos de fresamento de facear!
Neste artigo, nos aprofundamos nos princípios de funcionamento do fresamento frontal, na seleção de ferramentas apropriadas para fresamento frontal e nos vários tipos de operações de fresamento frontal. Seja você um engenheiro novato ou experiente, se você busca insights sobre fresamento de face, este artigo será o guia definitivo.
O que é fresamento frontal?
O fresamento frontal é uma técnica de usinagem especializada usada para nivelar e alisar a superfície das peças. Esta técnica envolve não apenas a remoção precisa do excesso de material da peça usando ferramentas de corte, mas também seus ângulos e métodos de usinagem distintos.
Em comparação com os processos de fresamento tradicionais, a característica mais proeminente do fresamento frontal está no posicionamento da ferramenta de corte (ferramentas comuns de fresamento frontal incluem fresas de casco, fresas de topo e cortadores voadores). No fresamento frontal, o eixo de rotação da ferramenta de corte, também conhecido como eixo da ferramenta, é engenhosamente posicionado perpendicularmente à peça de trabalho. Esse design permite que a ferramenta de corte se encaixe na peça a partir de um ângulo completamente novo, conseguindo assim uma usinagem eficiente e precisa da superfície da peça.
Imagine os dentes da ferramenta de corte voltados para baixo, aderindo firmemente ao topo da peça de trabalho. À medida que a peça passa lentamente pela ferramenta de corte, a ferramenta gira no sentido anti-horário e seus dentes afiados agem como lâminas precisas, removendo gradualmente o excesso de material da superfície da peça. Este processo não apenas testa as habilidades do maquinista, mas também demonstra a sutileza e a eficiência do processo de fresamento de faceamento.
Diferença entre fresamento frontal e fresamento periférico
O fresamento de face e o fresamento periférico são as principais tipos de processos de fresamento CNC, ambos baseados em ferramentas de corte rotativas para remover material da superfície da peça. Abaixo, uma comparação detalhada desses dois métodos de usinagem:
O fresamento frontal é um método de usinagem focado na superfície da peça, utilizando fresas planas para usinagem fina da superfície da peça. Já o fresamento periférico utiliza arestas de corte distribuídas na superfície cilíndrica da fresa para fresamento, utilizada principalmente para usinar superfícies planas que não sejam muito largas ou estreitas. Para superfícies maiores que 120 mm, o fresamento periférico pode não ser adequado.
O fresamento frontal depende principalmente da parte superior da ferramenta de corte para a ação de fresamento. Como o eixo da ferramenta é perpendicular à peça, apenas a parte superior da ferramenta pode entrar em contato com a superfície da peça e realizar o corte. O fresamento periférico envolve a lateral da peça, com a ferramenta cortando na lateral da peça para remover material.
O fresamento frontal é mais adequado para usinagem de superfície e remoção de uma pequena quantidade de material da peça de trabalho. Devido às características de seu método de corte, o fresamento frontal pode obter usinagem fina da superfície da peça, melhorando o acabamento superficial e a precisão. Já o fresamento periférico é mais indicado para retirar grande quantidade de material da peça, principalmente em operações de desbaste e semiacabamento, onde sua eficiência de corte é maior.
O fresamento frontal pode ser realizado em máquinas com fusos horizontais e verticais, oferecendo maior flexibilidade. O fresamento periférico, por outro lado, é adequado principalmente para máquinas com fusos horizontais, com sua faixa de aplicação relativamente limitada.
Como Funciona o Fresamento de Face?
O processo de faceamento pode ser subdividido nas quatro etapas principais a seguir, cada uma das quais é crucial para a qualidade e eficiência da usinagem final.
1.Posicionamento da peça
Antes do fresamento frontal, estabilize e fixe a peça de trabalho na mesa de trabalho para garantir que ela não se mova ou vibre durante todo o processo de usinagem.
2. Alinhamento da máquina e seleção de ferramentas
Ajuste a fresadora para uma posição perpendicular à peça de trabalho para garantir uma usinagem precisa da superfície da peça pela parte superior da ferramenta. Simultaneamente, escolha a fresa de facear apropriada com base no material, formato e requisitos de usinagem da peça de trabalho para garantir nitidez e durabilidade da ferramenta.
3.Ajuste a taxa de alimentação e a velocidade do fuso
A taxa de avanço determina a velocidade na qual a peça se move durante a usinagem, enquanto a velocidade do fuso afeta a velocidade de rotação da ferramenta. Ajuste esses dois parâmetros de acordo com o material, espessura e requisitos de usinagem da peça para obter os melhores resultados de usinagem.
4. Usinagem e monitoramento
Assim que todos os preparativos estiverem concluídos, inicie a máquina CNC para usinagem. Neste ponto, a máquina seguirá automaticamente o programa predefinido de usinagem, enquanto o maquinista monitora de perto o processo para garantir que tudo corra bem.
Escolhendo a ferramenta de corte ideal para fresamento frontal
No fresamento de faceamento, fresas de casca, fresas de topo e fresas volantes são as três principais opções de ferramentas.
Moinho de Casca
As fresas shell são as ferramentas mais comumente usadas no fresamento de faceamento. Equipada com vários dentes e arestas de corte montadas na periferia, esta ferramenta de corte cria facilmente acabamentos de superfície altamente consistentes. Conforme mostrado na figura abaixo.
Este design não apenas controla a quantidade de material removido em cada corte, mas também proporciona forças de corte equilibradas. Além disso, os moinhos de casca são adequados para processar uma variedade de materiais, tornando-os amplamente aplicáveis.
No entanto, é importante notar que dependendo da dureza do material, as pastilhas de corte das fresas shell podem precisar ser substituídas regularmente para manter seu desempenho de corte.
Cortador de mosca
Um cortador voador apresenta apenas uma aresta de corte e uma lâmina, usada principalmente para usinar grandes superfícies. Existem vários tipos de cortadores de mosca, incluindo cortadores de ponto único (onde “ponto único” se refere à ferramenta de corte que tem uma aresta de corte capaz de remover material em uma única passagem) e ferramentas de dobra rotativa.
Eles podem produzir acabamentos superficiais finos com baixo consumo de energia. Portanto, para tarefas de usinagem onde são desejados acabamentos superficiais de alta qualidade e, ao mesmo tempo, minimizar o consumo de energia, os cortadores de mosca são a escolha ideal.
Para obter informações mais detalhadas sobre facas voadoras, leia este artigo: Explorando o Fly Cutter: usinagem de precisão no seu melhor
Moinho de fim
Fresas são renomadas por seu design de ponta exclusivo, usado para criar superfícies planas ao longo do eixo de um fuso rotativo de alta velocidade, particularmente adequado para operações de acabamento complexas em peças de trabalho. No entanto, ao lidar com tarefas de usinagem que exigem a remoção de grandes quantidades de material, as fresas de topo podem não ser a escolha ideal.
Além disso, devido à sua estrutura relativamente mais fraca, as fresas de topo podem ser limitadas no processamento de certos materiais. Portanto, ao selecionar fresas de topo, é necessário encontrar um equilíbrio com base nos requisitos específicos de usinagem e nas características do material.
Dicas para escolher a ferramenta certa para fresamento frontal
Quando se trata de selecionar a ferramenta ideal para faceamento, diferentes tipos de operações de faceamento exigem escolhas diferentes. Aqui estão vários pontos-chave e explicações detalhadas para ajudá-lo a escolher a ferramenta certa para tarefas específicas.
Ao lidar com materiais duros, os moinhos de casca são a escolha preferida. Seu design, com múltiplas arestas de corte, permite remover com eficiência grandes quantidades de material.
Para usinar materiais mais macios, as fresas volantes são as ferramentas ideais para fresamento de faceamento. Seu design permite produzir acabamentos superficiais finos com baixo consumo de energia.
Se você precisa criar designs esteticamente agradáveis por meio de fresamento frontal, as fresas de topo serão sua melhor aposta. As fresas de topo são equipadas com vários dentes na haste, permitindo que se adaptem com flexibilidade a vários requisitos de usinagem, sejam curvas suaves ou padrões complexos.
Além do tipo de ferramenta, o ângulo em que a ferramenta entra na peça também é uma consideração importante. A maioria das ferramentas entra na peça em um ângulo de 45° ou 90°.
Escolhendo entre 45° e 90°?
Uma aresta de corte de 45° é mais adequada para cortes de alta demanda. Pode fornecer melhor acabamento superficial, menor vibração e forças de corte mais equilibradas.
Uma fresa de facear de 90° é adequada para peças de paredes finas, peças mal fixadas e situações que exigem modelagem precisa de 90 graus.
4 tipos comuns de operações de fresamento frontal
Nas operações de fresamento, diferentes tipos de técnicas de faceamento são comumente empregados, cada um com aplicações específicas e melhores práticas. Abaixo, detalharemos esses quatro tipos comuns de operações de faceamento.
Fresamento de face geral
O fresamento de face geral (veja a figura 1) é a técnica de fresamento de face mais básica e comum na usinagem. Pode ser realizado utilizando vários tipos de ferramentas de corte, sendo as ferramentas com ângulo de ataque de 45° as mais comuns.
Ferramentas de ângulo de ataque de 45°:
- Preferido para fins gerais
- Reduza a vibração em longos balanços
- Espessura fina de cavacos para maior produtividade
Ferramentas de ângulo de ataque de 90°:
- Partes de paredes finas
- Peças mal fixadas
- Situações que exigem modelagem de 90°
Cortadores de inserção redonda:
- Ferramentas versáteis
- Maior resistência da aresta de corte
- Múltiplas arestas de corte por pastilha
- Adequado para usinagem de ligas resistentes ao calor
- Fornece ação de corte suave
Para otimizar o processo geral de faceamento, os maquinistas podem considerar as seguintes dicas:
- Selecione o diâmetro da ferramenta apropriado, normalmente recomendado para ser 20% a 50% maior que o diâmetro da peça.
- Ao fresar peças com baixa rigidez axial, use uma fresa de 90° para direcionar a maioria das forças de corte axialmente.
- Evite profundidades axiais de corte entre 0.5-2 mm.
- Utilize arestas de corte com inclinação positiva e afiada para reduzir as forças de corte, adequadas para fresamento frontal de seções de paredes finas e contornos.
- Desvie o ponto de entrada do centro da peça para produzir cavacos de saída mais finos, reduzindo o desgaste da ferramenta e o acúmulo de calor.
Fresamento frontal para serviços pesados
O fresamento frontal pesado (veja a figura 2) é usado principalmente para processar peças grandes e remover quantidades substanciais de material. Neste método de usinagem, os maquinistas precisam prestar atenção às forças de corte, às temperaturas de corte e à durabilidade da ferramenta. Fresas de facear com ângulo de ataque de 60° são preferidas por suas altas taxas de avanço e excelente desempenho de corte.
A chave para otimizar o fresamento de faceamento pesado está em:
Ao utilizar uma mesa porta-ferramentas magnética para fixar a peça, uma quantidade significativa de cavacos gerados geralmente tende a se acumular ao redor da ferramenta, levando à interrupção ou evacuação parcial dos cavacos, bem como ao recortamento dos cavacos, o que pode comprometer a vida útil da ferramenta.
Para evitar esta situação, é essencial manter uma zona livre de cavacos dentro da área de usinagem. Isto pode ser conseguido aumentando a profundidade axial de corte para evitar que pontas frágeis da ferramenta entrem em contato com superfícies abrasivas e óxidos, e mudando o ponto de contato da superfície para as arestas de corte primárias mais robustas da pastilha.
Fresamento de alto avanço
O fresamento de alto avanço (veja a figura 3) é um método de corte de alta velocidade que exige que as ferramentas tenham velocidades de corte e taxas de avanço extremamente altas. Ao usar ferramentas com ângulo de ataque pequeno ou fresas com pastilhas redondas, devido ao efeito de cavacos finos, o fresamento de facear pode ser executado com taxas de avanço por dente extremamente altas (até 4 mm/z).
Acabamento com insertos alisadores
As pastilhas alisadoras são usadas principalmente para acabamento da superfície. Ao incorporar pastilhas alisadoras juntamente com pastilhas padrão, o acabamento superficial da peça pode ser melhorado ainda mais. Eles normalmente vêm em comprimentos diferentes e têm versões para a mão esquerda e para a direita. A escolha depende do tipo de pastilha padrão e da taxa de avanço por rotação.
Dicas para otimizar o fresamento frontal
As técnicas de fresamento frontal são habilidades críticas que os maquinistas devem dominar durante o processo de usinagem, impactando diretamente a eficiência da usinagem e a qualidade do produto. Aqui estão algumas técnicas fundamentais para fresamento de face:
- Selecione a velocidade recomendada do fuso com base nas ferramentas e no material da peça para evitar desgaste excessivo da ferramenta.
- Posicione a ferramenta de corte ligeiramente descentralizada em relação ao centro da peça de trabalho. Este posicionamento pode gerar cavacos mais finos, reduzindo a resistência durante o corte e melhorando a eficiência do corte.
- Evite entradas e saídas frequentes da peça, o que pode criar tensões desnecessárias, afetando a precisão da usinagem e a vida útil da ferramenta.
- Ao fresar canais ou furos, evite múltiplas entradas e saídas da peça de trabalho. Alternativamente, empregue estratégias de corte especiais para enfrentar estes desafios.
- Introduzir a tecnologia CNC para obter automação e controle preciso do processo de corte.
- Selecione o tipo de ferramenta e os parâmetros de corte apropriados (como velocidade de corte, taxa de avanço, etc.) com base no material da peça e nos requisitos de usinagem.
- Controle eficazmente a magnitude e a direção das forças de corte para evitar forças de corte excessivas que causem deformação da peça ou danos à ferramenta.
Conclusão
O fresamento de facear é um processo fundamental para superfícies lisas e usinagem de precisão de peças, e selecionar a fresa de facear apropriada e otimizar o processo são cruciais. Como profissional serviço de moagem provedor, BoYi pode atender com eficiência às necessidades de fresamento de peças plásticas e metálicas personalizadas, seja na produção de protótipos ou na produção em massa, garantindo qualidade e velocidade. Ao cooperar conosco, você receberá serviços de fresagem profissionais e eficientes para resolver todas as dificuldades de fresagem.
Se você tiver alguma necessidade, por favor entre em contato conosco e forneceremos uma cotação e feedback dentro de 12 horas.
Perguntas frequentes
O fresamento frontal concentra-se no fresamento da superfície superior de uma peça, utilizando a seção superior da ferramenta de corte. Por outro lado, o fresamento lateral envolve o fresamento das laterais da peça, expandindo a ação de fresamento. O fresamento frontal é adaptável a máquinas com fuso horizontal e vertical, enquanto o fresamento lateral é exclusivo para máquinas com fuso horizontal.
O faceamento no fresamento refere-se ao processo de criação de uma superfície plana em ângulo reto com o eixo da fresa. Isso envolve girar a ferramenta de faceamento no sentido anti-horário enquanto a peça se move através da fresa, removendo efetivamente o material.
O fresamento frontal posiciona a ferramenta de corte perpendicular ao fuso, cortando a superfície da peça. A fresagem periférica, por outro lado, envolve a fresa movendo-se paralelamente à superfície, mantendo um alinhamento paralelo com a fresa.
O fresamento de facear apresenta diversas vantagens, como proporcionar um acabamento superficial liso, ser versátil para vários materiais, como plásticos, compósitos e metais, e alcançar taxas de avanço mais altas.
O fresamento frontal é normalmente utilizado ao criar grandes superfícies planas. Ela oferece um acabamento superficial superior em comparação ao fresamento periférico, mas com uma taxa de remoção de material mais lenta. Embora o fresamento frontal seja mais rápido que o fresamento final, ele pode produzir um acabamento superficial ligeiramente mais áspero.
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Este artigo foi escrito por engenheiros da equipe da BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen é engenheiro e especialista técnico com 20 anos de experiência em prototipagem rápida e fabricação de peças metálicas e plásticas.
