A fresagem CNC é um método amplamente utilizado na indústria moderna. Envolve o corte de material de uma peça para moldá-la no formato desejado. Uma fresadora CNC pode realizar uma variedade de operações para criar designs simples e complexos. Cada operação remove material de uma maneira diferente e utiliza ferramentas e movimentos específicos.
Neste artigo, explicaremos como funciona a fresagem CNC e descreveremos os principais tipos de operações de fresamento. Você aprenderá os benefícios e usos comuns de cada método. Ao final, você entenderá como selecionar a operação de fresamento certa para o seu projeto.
Como funciona a fresagem CNC
A fresagem CNC começa com um arquivo de projeto que contém um modelo digital da peça. Os projetistas criam esses modelos 3D usando Software CAD. Os programadores então traduzem o arquivo CAD em um conjunto de instruções que o Máquina cnc sabe ler. Essas instruções, frequentemente chamadas de códigos G e códigos M, informam à máquina como se mover, a que velocidade girar a ferramenta de corte e quanto material remover em cada etapa.
Os seguintes componentes tornam esse processo possível:
- Painel de controle: O painel de controle lê o código G e código M arquivos. Permite que o operador defina a velocidade do fuso, a taxa de avanço, a profundidade de corte e outros parâmetros de usinagem.
- Fuso: O eixo segura uma ferramenta de corte em um mandril ou pinça. O fuso gira a ferramenta em várias velocidades. Um motor elétrico e um conjunto de rolamentos acionam o fuso. A máquina pode mover o fuso nos eixos X, Y e Z para alcançar diferentes áreas da peça de trabalho.
- Mesa de trabalho: A mesa de trabalho é uma superfície plana onde os técnicos prendem ou fixam a peça de trabalho. Ranhuras em T ou grampos dedicados mantêm a peça de trabalho estável. A mesa pode se mover horizontal ou verticalmente, dependendo do projeto da máquina.
- Coluna: A coluna é uma estrutura de suporte rígida. Ela segura o conjunto do fuso e guia seu movimento vertical. Uma coluna robusta evita a deflexão da ferramenta durante o corte.
- Sela: A sela fica entre a coluna e a mesa de trabalho. Ela move a mesa de trabalho na direção Y (da frente para trás). Esse movimento permite que a ferramenta alcance diferentes áreas da peça de trabalho sem precisar ser fixada novamente.
- caramanchão: Um eixo é um eixo que segura várias ferramentas de corte simultaneamente. Ele se estende a partir do fuso. O uso de um eixo permite que uma máquina opere várias ferramentas de corte em sequência sem parar para troca de ferramentas.
- Ferramentas de corte: Ferramentas de corte de fresamento Remover material da peça de trabalho. Possuem arestas afiadas feitas de carboneto, aço rápido ou outros materiais resistentes. Exemplos comuns incluem fresas de topo, fresas de facear, fresas de ponta esférica e brocas de ranhurar.
O processo de fresamento CNC sempre começa com um arquivo de projeto. Após o projeto, os técnicos carregam as ferramentas e configuram a peça.
Tipos de Operações de Fresagem
A ampla gama de operações de fresamento advém das diversas maneiras pelas quais fresas e peças podem interagir. Alguns processos visam alisar uma superfície grande, enquanto outros formam cavidades ou moldam bordas. Algumas operações produzem ranhuras e outras cortam roscas ou engrenagens.
Abaixo está um gráfico de resumo rápido mostrando 19 operações de fresamento, uma breve descrição de cada uma, algumas de suas principais vantagens e usos comuns.
| Operação de Fresagem | Descrição | Diferenciais | Aplicações típicas |
|---|---|---|---|
| Fresamento de face | Corta uma superfície plana na parte superior de uma peça de trabalho. | Alta taxa de remoção de material; acabamento liso | Superfícies planas, moldes, bases de máquinas |
| Fresamento simples (de laje) | Paga uma área plana inteira, geralmente para corte bruto. | Remoção de estoque consistente; custo-efetivo | Remoção de grandes quantidades de material; cortes brutos |
| Fresamento Lateral | Corta ao longo da borda ou lateral de uma peça de trabalho. | Cria perfis laterais planos e precisos | Ranhuras, ranhuras, ombros |
| Fresamento Straddle | Fresa duas superfícies paralelas ao mesmo tempo. | Produção rápida de slots paralelos | Gabaritos, fixações, espaços para engrenagens |
| Moagem de gangues | Utiliza vários cortadores em um eixo para operações variadas. | Vários recursos em uma configuração | Blocos de motor, carcaças de transmissão |
| Fresamento angular | Cortes em ângulos ou chanfros específicos. | Superfícies angulares precisas; chanfros | Ranhuras em T, chanfros, características angulares |
| Fresagem de Formulário | Modela contornos ou perfis irregulares. | Formas complexas precisas | Lâminas de turbina, implantes ortopédicos |
| Finalizar Moagem | Alimenta a peça de trabalho em uma fresa de topo para vários formatos. | Ótimo para perfis detalhados; bom acabamento | Bolsos, ranhuras, bolsos complexos |
| Fresamento com serra | Use um cortador grande e circular para fazer ranhuras. | Eficaz para ranhuras profundas e cortes | Cortar peças; ranhurar |
| Fresagem de engrenagens | Corta dentes de engrenagens usando ferramentas de conformação ou fresas. | Formas de engrenagens muito precisas | Todos os tipos de produção de engrenagens |
| Fresagem de Rosca | Corta roscas internas ou externas via interpolação. | Tamanhos de rosca flexíveis; sem obstrução de cavacos | Fixadores, roscas internas em motores |
| Fresamento CAM | Moldar perfis de cames para cames mecânicos. | Geometria precisa do came; superfícies lisas | Cames em motores e máquinas |
| Fresagem de Perfil | Segue um contorno definido em uma peça de trabalho. | Corte preciso de bordas e contornos | Contornos de peças complexas, bordas decorativas |
| Fresagem de Ombro | Cria um ombro ou degrau na peça de trabalho. | Cantos quadrados; degraus de altura precisos | Ombros, características escalonadas |
| Fresamento Cilíndrico | Produz formas redondas ou cilíndricas. | Perfis redondos precisos; tamanhos consistentes | Eixos, rolos, peças de alojamento cilíndrico |
| Microfresagem | Utiliza cortadores muito pequenos para detalhes finos. | Alta precisão em pequenos recursos | Micro peças, componentes eletrônicos |
| Fresamento em Mergulho | Mergulha o cortador diretamente no material. | Preparação rápida de furos profundos; | Bolsos fundos, buracos de entrada iniciais |
| Fresamento Helicoidal | Corta furos ou características em um padrão helicoidal. | Paredes de furos lisas; tamanhos de furos flexíveis | Furação grande, corte de ranhuras helicoidais |
| Fresagem de ranhura | Utiliza uma fresa rotativa para fazer uma ranhura reta em uma peça de trabalho. | Alta taxa de remoção de material para ranhuramento eficiente | Ranhuras, ranhuras |
As próximas seções explicam cada operação em mais detalhes com exemplos simples.
1. Faceamento
O faceamento A operação utiliza uma fresa com múltiplos dentes dispostos na periferia e na face. A fresa gira perpendicularmente à superfície da peça. O objetivo principal desta operação é aplainar ou alisar uma superfície grande e plana. As arestas de corte removem material em uma direção radial. O processo pode lidar com grandes profundidades de corte de uma só vez. Isso torna o fresamento de faceamento ideal para a remoção rápida de grandes volumes de material.
Muitos fabricantes utilizam o fresamento de faceamento para preparar peças fundidas ou forjadas brutas para usinagem posterior. A maior vantagem do fresamento de faceamento é que a velocidade de corte pode ser alta. O operador pode obter um acabamento fino quando a taxa de avanço e a velocidade do fuso são otimizadas. Os valores típicos de rugosidade superficial variam de 0.8 a 3.2 μm em Ra.
2. Fresamento simples (de laje)
O fresamento plano, também chamado de fresamento de placas, é muito semelhante ao fresamento de face. A principal diferença é que o fresamento plano utiliza uma fresa com arestas de corte apenas na periferia. Isso significa que a face da fresa não corta; apenas a aresta processa o material. A peça de trabalho se move em direção à fresa giratória ao longo do comprimento da mesa.
Isso remove o material em uma faixa mais uniforme. O processo produz uma superfície plana, mas geralmente deixa um acabamento ligeiramente mais grosseiro do que o fresamento de faceamento. A rugosidade superficial típica para fresamento simples varia de 1.6 a 6.3 μm em Ra.
3. Fresamento lateral
Fresagem lateral Utiliza os dentes laterais da fresa para usinar uma face vertical, ressalto ou ranhura. A fresa gira paralelamente à superfície de trabalho e a peça se move contra a lateral da fresa. Isso cria uma parede vertical ou quase vertical precisa.
O fresamento lateral é valioso quando o operador precisa formar perfis laterais planos, ranhuras para chavetas ou sulcos para anéis de vedação. As arestas de corte na lateral da ferramenta ajudam a manter tolerâncias rigorosas. Uma faixa de rugosidade típica para fresamento lateral é de 1.6 a 3.2 μm em Ra.
4. Fresamento extensível
O fresamento straddle utiliza duas fresas idênticas montadas no mesmo eixo ou fuso. As fresas ficam de frente uma para a outra e possuem uma folga entre elas. A peça de trabalho passa entre elas, e cada fresa remove material de lados opostos.
Isso significa que a máquina produz duas faces paralelas simultaneamente. A distância entre as fresas controla a largura da ranhura ou a distância entre as superfícies. O fresamento straddle é muito eficiente para criar superfícies paralelas sem a necessidade de duas passadas separadas.
5. Fresagem coletiva
O fresamento em grupo monta várias fresas diferentes em um único eixo. Cada fresa realiza uma operação diferente em uma única passada reta. Por exemplo, a primeira fresa pode desbastar uma superfície, a segunda pode formar uma ranhura e a terceira pode chanfrar uma aresta. Como a peça se move apenas uma vez, esse método economiza tempo.
O operador pode moldar elementos complexos, como cavidades e ranhuras, muito rapidamente. O arranjo da fresa requer um planejamento cuidadoso para evitar interferências. Ferramentas típicas incluem fresas de facear, brocas de ranhurar e fresas de chanfro em uma única configuração.
6. Fresamento angular
Fresamento de ângulo utiliza uma fresa montada em um ângulo preciso em relação à superfície da peça de trabalho. Os dentes da fresa apontam ao longo de um perfil helicoidal ou angular. Esta operação produz chanfros, chanfros ou arestas angulares. A configuração da máquina garante que o eixo da fresa se incline para corresponder ao ângulo desejado.
O fresamento angular exige um controle cuidadoso da posição da peça. A operação não pode permitir folga extra, ou o ângulo ficará desviado. Usos típicos incluem a criação de ranhuras em V para soldar juntas ou criar bordas angulares para fins estéticos ou funcionais.
7. Fresamento de forma
Fresamento de forma utiliza fresas especiais com um perfil que corresponde a um segmento do formato da peça. O perfil da fresa pode ser convexo, côncavo ou ter um contorno personalizado. A máquina move a fresa ao longo de um caminho que permite que o formato da fresa seja pressionado contra a peça. Como resultado, a superfície usinada corresponde exatamente ao perfil da fresa.
Este método é ideal para produzir formas complexas ou curvas com o mínimo de passadas. Os fabricantes costumam usar a fresagem de conformação para moldar pás de turbinas, engrenagens com perfis não padronizados ou implantes ortopédicos personalizados.
8. Fresamento final
Fresamento de topo alimenta a peça de trabalho na face ou na lateral de uma fresa rotativa. O eixo da fresa é perpendicular à superfície de trabalho e a ferramenta pode se mover nas direções x, y e z. As fresas de topo estão disponíveis em diversos formatos, como ponta plana, ponta esférica ou raio de canto. O operador escolhe o formato com base na característica desejada.
Esta operação permite a criação de cavidades, ranhuras e contornos. O processo oferece flexibilidade significativa e permite a produção de detalhes em uma única configuração. Uma fresa de ponta esférica, por exemplo, é ideal para acabamento suave em superfícies curvas.
9. Serração
A fresagem com serra utiliza uma fresa circular grande, frequentemente chamada de serra de corte ou serra de corte. A fresa gira em alta rotação e corta uma ranhura estreita ou partes de uma peça. O operador ajusta a profundidade e o avanço para definir a largura ou a separação da ranhura. Este método é ótimo para cortar peças acabadas ou dividir peças grandes em seções menores. Também cria ranhuras retas que funcionam como rasgos ou guias.
10. Fresamento de engrenagens
O fresamento de engrenagens utiliza fresas ou fresas especiais com formato inverso ao dos dentes da engrenagem. A fresa e a peça giram sincronizadamente. Cada rotação da peça e da fresa remove uma pequena quantidade de material do espaço entre os dentes da engrenagem. Esse processo continua até que a engrenagem final seja formada.
11. Fresamento de Roscas
Fresamento de rosca Corta roscas em um furo ou em uma haste, movendo uma fresa em espiral ao longo de uma trajetória helicoidal. A fresa se move ao redor do eixo do furo para cortar roscas internas ou ao longo de uma trajetória helicoidal em uma haste para cortar roscas externas. O operador pode ajustar a profundidade e o passo programando a trajetória da ferramenta.
O fresamento de roscas proporciona melhor qualidade de rosca em furos de grande diâmetro, pois a fresa consegue remover cavacos com mais eficiência. A fresa também permanece em contato com apenas uma parte da rosca, o que reduz o estresse da ferramenta.
12. Fresamento CAM
Fresamento CAM refere-se à modelagem de um perfil de came, que é uma forma curva ou complexa que converte movimento rotativo em movimento linear. O processo utiliza uma fresa especializada que se adapta a parte do perfil do came, ou pode contar com uma fresa de ponta esférica ou de contorno. A máquina segue um caminho programado que traça o contorno do came.
Esta operação exige alta precisão, pois o formato do came controla o movimento em sistemas mecânicos. Perfis de came bem-feitos ajudam a garantir movimento suave, ruído mínimo e longa vida útil dos componentes.
13. Fresamento de perfil
Fresamento de perfil segue um contorno na superfície da peça. O formato da fresa pode variar — por exemplo, uma fresa de topo plano simples ou uma fresa de ponta esférica. A máquina move a fresa ao longo de um caminho programado que traça o perfil da peça.
Esta operação pode ser realizada em uma superfície plana ou em uma forma tridimensional. A fresagem de perfis é crucial para gerar contornos complexos em peças como suportes, gabinetes ou guarnições decorativas. O operador escolhe a profundidade e o passo a passo cuidadosamente para equilibrar a qualidade do acabamento e o tempo de ciclo.
14. Fresamento de Ombros
O fresamento de cantos a 90° utiliza uma fresa com dentes na periferia e na face para criar um degrau vertical, ou "ombro", na peça de trabalho. O diâmetro da fresa corresponde aproximadamente à largura do canto a 90°. A máquina move a fresa vertical e horizontalmente para cortar o canto a 90° com dentes laterais e frontais.
A operação produz um canto agudo de 90 graus entre as superfícies horizontal e vertical. O operador deve manter avanços e velocidades moderados para evitar lascas no canto. A precisão no controle de profundidade também é importante para manter a altura do ombro.
15. Fresamento Cilíndrico
Fresadoras cilíndricas usinam as superfícies cilíndricas externas ou internas de uma peça. Uma fresa rotativa acompanha a superfície curva enquanto a peça gira ou é indexada em um dispositivo de fixação. A fresa pode usar um perfil convexo ou côncavo para se adaptar à geometria da peça.
16. Microfresamento
Microfresamento é o processo que utiliza fresas muito pequenas — geralmente com menos de 1 mm de diâmetro — para produzir características em peças minúsculas. A fresa gira em velocidades extremamente altas, às vezes até 100,000 RPM ou mais. As taxas de avanço são muito baixas para evitar a quebra da ferramenta.
A operação é ideal para usinar características precisas em dispositivos médicos, eletrônicos e micromoldes. O operador deve considerar a fragilidade da fresa e garantir uma boa evacuação dos cavacos. Mesmo pequenos cavacos podem danificar uma fresa pequena ou arruinar a superfície de uma peça pequena.
17. Fresamento de mergulho
A fresagem por mergulho, também chamada de fresagem no eixo Z, aciona a fresa diretamente na peça de trabalho em um movimento vertical. A fresa aciona o material à medida que mergulha, removendo um padrão circular de metal. Após o mergulho até a profundidade desejada, a fresa pode se mover lateralmente para alargar a cavidade. Em seguida, ela recua e repete o mergulho vertical em um novo local.
Este método reduz as forças de corte e é adequado para desbaste de cavidades em materiais tenazes. O processo também permite uma remoção mais eficaz de cavacos, pois eles se quebram em segmentos menores a cada mergulho.
18. Fresamento helicoidal
fresagem helicoidal É uma variação do fresamento de mergulho em que a fresa se move em espiral ou helicoidal. A operação começa com o posicionamento da fresa no centro do furo. A fresa então se move para baixo no eixo z enquanto simultaneamente circula o centro do furo a um raio constante. Essa combinação de movimentos verticais e circulares cria um movimento helicoidal que corta o material em camadas. O fresamento helicoidal produz furos redondos sem a necessidade de broca.
19. Fresamento de ranhura
Fresamento de canal Cria ranhuras ou valas em uma peça de trabalho usando uma fresa de ranhuras — uma lâmina quase circular, semelhante a uma serra, que corta a lateral do material. A fresa avança ao longo da peça de trabalho para esculpir um canal com a largura e a profundidade necessárias. Em alguns casos, os maquinistas usam uma fresa de topo: suas ranhuras laterais removem o material lateralmente enquanto sua face corta para baixo. A fresagem de ranhuras é comumente usada para formar rasgos para chaveta (as ranhuras que acomodam uma chaveta em um eixo) e outras ranhuras semelhantes necessárias para montagens mecânicas ou componentes de encaixe.
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Como escolher a operação de fresamento correta
A escolha da melhor operação de fresamento para um projeto exige a consideração de diversos fatores. Cada fator afeta diretamente as dimensões, o acabamento superficial e a função da peça final. Abaixo, apresentamos as principais considerações que ajudam a orientar o processo de seleção.
tipo de material
As propriedades do material da peça — como dureza, tenacidade e condutividade térmica — afetam a seleção da ferramenta e o tipo de operação. Materiais duros, como o aço inoxidável, podem exigir velocidades de corte mais baixas e fresamento ascendente para reduzir o desgaste da ferramenta. Materiais mais macios, como o alumínio, geralmente podem ser usinados mais rapidamente com processos convencionais.
Requisitos de acabamento de superfície
Diferentes operações resultam em diferentes valores de rugosidade superficial (Ra). Os engenheiros devem adequar a operação ao acabamento necessário:
- Fresamento de face: Ra 0.8 – 3.2 μm
- Finalizar Moagem: Ra 0.8 – 6.3 μm
- Fresagem de ranhura: Ra 1.6 – 6.3 μm
- Fresagem de Rosca: Ra 1.6 – 3.2 μm
- Fresagem de engrenagens: Ra 1.6 – 3.2 μm
Se uma peça precisar de uma superfície muito lisa, os operadores podem escolher o fresamento de face para superfícies planas largas ou uma fresa de topo fino para características menores.
Complexidade Geométrica
Formas simples, como superfícies planas e ranhuras retas, podem utilizar operações básicas como fresamento simples ou de faceamento. Contornos complexos, cavidades ou perfis de came exigem fresamento de conformação, fresamento de topo ou fresamento CAM. Analisar o modelo 3D e considerar estratégias de trajetória da ferramenta ajuda a determinar se uma única operação pode atingir a geometria desejada ou se múltiplas operações devem ser combinadas.
Capacidades e configurações da máquina
Os parâmetros da máquina CNC — velocidade do fuso (RPM), avanço (mm/min ou pol/min) e profundidade de corte (mm ou pol por passagem) — impactam diretamente a velocidade de produção e a qualidade da peça. Os operadores devem confirmar se o curso do eixo, a capacidade de fixação e a rigidez da máquina são adequados à operação escolhida. Por exemplo, rasgos profundos geralmente exigem uma máquina com curso do eixo Z suficiente e uma configuração rígida para evitar deflexão.
Tipos de operações de fresamento com base em mecanismos de corte
As fresadoras também podem ser categorizadas pela forma como a fresa se encaixa na peça de trabalho. Os dois principais métodos de avanço são a fresagem convencional e a fresagem concordante. Há também uma distinção entre operações manuais e CNC.
Moagem Manual
Na fresagem manual, o maquinista configura a peça e a ferramenta manualmente. O operador utiliza volantes para movimentar a mesa e a ferramenta de corte. O maquinista ajusta parâmetros como profundidade de corte, velocidade do fuso e avanço com base na experiência e em indicações visuais.
Embora a fresagem manual ofereça flexibilidade e baixo custo, ela depende muito da habilidade do operador. O tempo de configuração tende a ser maior e os níveis de precisão geralmente permanecem inferiores aos alcançados pelas máquinas CNC modernas.
Fresagem CNC
A fresagem CNC utiliza um sistema de controle computadorizado para mover a fresa e a peça de trabalho automaticamente. Um programa CAM produz G-code que o controlador CNC lê. A máquina segue taxas de avanço exatas, velocidades do fuso e trajetórias de ferramentas sem intervenção humana. Máquinas de 3 eixos podem se mover nos eixos X, Y e Z, enquanto máquinas de 4 ou 5 eixos adicionam rotação ou inclinação.
Fresamento convencional vs. fresamento de subida
Tanto na fresagem manual quanto na CNC, os técnicos podem usar duas abordagens de avanço diferentes: fresagem convencional e fresagem concordante. A escolha afeta o acabamento da superfície, a vida útil da ferramenta e as forças de corte.
Abaixo está uma tabela comparativa resumindo esses dois métodos de moagem:
| Característica | Fresagem Convencional | Fresagem ascendente |
|---|---|---|
| Direção de corte | O cortador gira contra o avanço | O cortador gira com avanço |
| Perfil de espessura de cavacos | Começa pequeno, termina grande | Começa grande, termina pequeno |
| Revestimento de superfície | Mais áspero | Mais suave |
| Desgaste da ferramenta | Mais alto (devido ao atrito) | Inferior (devido ao cisalhamento) |
| Estabilidade da peça de trabalho | Pode levantar ligeiramente o material | Tende a puxar a peça de trabalho para baixo |
| Materiais Adequados | Mais macio (por exemplo, alumínio, latão) | Mais duro (por exemplo, aço, aço inoxidável) |
| Requisitos da máquina | Máquina menos rígida ok | Máquina rígida necessária para evitar folga |
Fresamento vertical vs. fresamento horizontal
Fresagem Vertical: O fuso da fresa é orientado verticalmente (cima-baixo). A mesa de trabalho se move nos eixos X e Y. Fresadoras verticais incluem moinhos de joelho, moinhos de leito e moinhos de coluna.
Moagem Horizontal: O fuso da fresa é orientado horizontalmente (esquerda-direita). A mesa de trabalho se move na vertical (eixo Z) e em um eixo horizontal. Fresas horizontais geralmente possuem um grande suporte de eixo para suportar fresas pesadas.
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Conclusão
A fresagem CNC oferece um conjunto versátil de operações que podem lidar com uma ampla gama de geometrias, desde superfícies planas até cames e engrenagens complexas. Os engenheiros devem combinar cuidadosamente as propriedades do material, os requisitos de acabamento da superfície e a complexidade geométrica para o processo de fresagem correto. Ao fazer escolhas informadas sobre operações de fresagem e ferramentas, os fabricantes podem alcançar alta precisão e longa vida útil da ferramenta, minimizando o tempo de ciclo e os custos.
Perguntas frequentes
O fresamento de engrenagens tende a ter o custo mais alto devido aos cortadores especializados, longos tempos de ciclo e configurações precisas necessárias para produzir dentes de engrenagem precisos.
A fresagem simples ou fresagem de placas é geralmente a mais econômica. Utiliza fresas cilíndricas simples, remove grandes quantidades de material rapidamente e requer configuração mínima.
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.
