As ferramentas de corte para fresamento CNC determinam se uma trajetória de ferramenta programada resulta em um corte estável, uma superfície limpa e uma tolerância previsível. Uma máquina pode se posicionar com precisão, mas a geometria da ferramenta de corte, o material e a configuração ditam as forças de corte, o controle de cavacos e a qualidade do acabamento final.
A seleção de ferramentas é uma decisão sistêmica, não apenas uma escolha baseada em catálogo. A família de fresas deve ser adequada à operação, à peça de trabalho e à rigidez da configuração. Quando esses fatores são considerados, a vida útil da ferramenta e os tempos de ciclo tornam-se muito mais previsíveis.
Famílias de fresas
A escolha das famílias de fresas CNC é mais fácil quando você associa cada ferramenta a uma direção de corte, tipo de recurso e trajetória de cavacos específicos. Podemos separar as ferramentas mais comuns de acordo com o que elas cortam bem, o que não podem cortar com segurança e por que falham quando usadas incorretamente.
Fresas de topo
As fresas de topo são a escolha padrão para usinagem de cavidades, ranhuras e acabamento de paredes laterais, pois cortam tanto com a extremidade quanto com a lateral. As fresas de topo quadradas criam superfícies planas e cantos internos vivos onde a geometria permite. As fresas de topo com raio de canto (bullnose) reduzem o lascamento da aresta de corte e aumentam a vida útil da ferramenta em materiais mais resistentes.
As fresas de topo esféricas são padrão para superfícies 3D porque sua ponta arredondada controla ondulações em trajetórias de ferramentas com contornos. As fresas de topo de desbaste removem material rapidamente quebrando os cavacos, mas normalmente precisam de uma passada de acabamento separada para atender aos requisitos de superfície.
Fresas de faceamento e fresas de faceamento
As fresas de faceamento são usadas para aplainar rapidamente uma superfície ampla com uma carga estável distribuída por várias arestas de corte. As fresas de faceamento são frequentemente indexáveis e excelentes para aplainar o material até obter um plano consistente. No entanto, elas não são projetadas para penetrar profundamente no material.
As fresas de faceamento também produzem faces planas e são frequentemente usadas quando uma ferramenta simples, com uma única aresta de corte, é aceitável. Consideramos as fresas de faceamento e as fresas de faceamento como "ferramentas de aplainamento" e escolhemos entre elas com base no objetivo da superfície, na estabilidade da máquina e na consistência do processo.
Ferramentas para fazer furos
Um processo confiável de furação começa com o posicionamento, seguido pela criação do furo e, finalmente, pelo acabamento com o tamanho e as bordas corretos. Brocas de centrar melhoram a precisão do posicionamento e reduzem o desvio da broca. Brocas helicoidais, por sua vez, criam o furo principal de forma eficiente.
As fresas de alargamento são utilizadas após a furação quando o diâmetro do furo e o acabamento superficial exigem um controle mais preciso do que a furação proporciona. As fresas de escarear e as fresas de chanfrar dão o acabamento à aresta de entrada para fixadores ou para rebarbação. Recomendamos a escolha de ângulos padrão sempre que possível para evitar muitas variações de ferramentas.
Ferramentas de rosqueamento
É possível criar furos roscados por meio de rosqueamento ou fresamento de roscas. A melhor escolha depende do material, do tipo de furo e da sua tolerância ao risco. Machos de corte removem material e geram cavacos. Machos de conformação deformam o material, evitando cavacos, mas exigem o tamanho correto do furo e um material dúctil.
As fresas de rosca criam roscas por interpolação. Esse método é útil quando a qualidade da rosca e o risco de quebra da ferramenta são preocupações importantes. Confirmamos nossa escolha de fresa verificando a especificação da rosca, a profundidade do furo, o risco de evacuação de cavacos e se uma única ferramenta pode lidar com vários tamanhos de rosca.
Ferramentas para ranhuras e rebaixos
Rebaixos e ranhuras em T geralmente exigem uma fresa especial projetada para alcançar áreas atrás de uma parede que uma fresa de topo não consegue. Fresas para chaveta podem criar esses recursos sem a necessidade de reposicionar a peça, o que reduz os custos de preparação e o risco de desalinhamento.
Serras de corte longitudinal abrem ranhuras profundas e estreitas e também podem realizar operações de separação em alguns fluxos de trabalho. Fresas para encaixe de cauda de andorinha criam rebaixos em cauda de andorinha. Fresas para chaveta ou estilo Woodruff são usadas para recursos específicos de encaixe de chaveta onde uma fresa de topo padrão não consegue formar o perfil correto.
Cortadores Especiais
Fresas especiais são utilizadas quando a geometria ou processos legados as exigem, mesmo em modernas oficinas de CNC. Fresas para engrenagens e fresas com perfil involuto são usadas para determinadas características de engrenagens quando o plano de processo as exige. Consideramos essas ferramentas como "ferramentas específicas para determinadas características", e não como fresas de uso geral.
Fresas de superfície, fresas de faceamento e fresas ocas são menos comuns no trabalho diário de CNC, mas continuam relevantes em determinadas configurações. Conhecer seus nomes ajuda a reconhecê-las nas listas de ferramentas e a evitar o uso da ferramenta moderna errada como substituta.
Leitura adicional:tipos de porta-ferramentas CNC
Materiais e revestimentos de ferramentas
A escolha do substrato e do revestimento da ferramenta define o limite prático para resistência ao calor, tenacidade da aresta de corte e taxa de desgaste na fresagem CNC. Comparamos os materiais considerando um equilíbrio entre tenacidade, dureza em altas temperaturas e custo, pois o melhor material depende do tipo de corte.
As ferramentas de aço carbono são uma opção de baixo custo para trabalhos em baixa velocidade. Elas não são normalmente usadas em fresamento CNC de alta velocidade em metais mais duros, mas ainda aparecem em operações simples onde o calor não é um fator determinante.
O aço rápido (HSS) oferece maior tenacidade do que o carboneto e tolera bem choques e vibrações. O HSS é frequentemente escolhido quando a rigidez é baixa, as quantidades são pequenas ou a peça de trabalho é macia e não justifica o custo do carboneto.
O metal duro é a melhor escolha para fresamento CNC porque mantém sua dureza em altas temperaturas e permite velocidades de corte mais rápidas. No entanto, o metal duro é menos tolerante a vibrações e excentricidades. Sempre verificamos a rigidez, a condição do porta-ferramentas e a projeção da ferramenta antes de presumir que o metal duro terá um desempenho melhor do que o aço rápido (HSS).
Ferramentas de cerâmica, CBN e da família do diamante são indicadas para casos específicos onde o calor e a dureza representam os principais desafios. Essas ferramentas exigem um controle rigoroso da configuração e do processo. Sua seleção deve ser feita com a orientação do fornecedor, pois suas falhas costumam ser repentinas.
Os revestimentos resolvem problemas relacionados ao desgaste, ao calor e à adesão de materiais; eles não são melhorias universais. Revestimentos comuns incluem TiN para desgaste geral, TiCN para maior resistência ao desgaste e AlTiN/TiAlN para maior resistência ao calor em condições de corte severas.
Verificamos a escolha do revestimento levando em consideração o material da peça, a estratégia de refrigeração e a vida útil desejada da ferramenta, em vez de confiar apenas em alegações de marketing. Os catálogos dos fornecedores listam opções de revestimento, número de canais e faixas de dureza, e essas informações devem ser confirmadas com base na configuração real da usinagem.
Geometria e fatores de configuração
A geometria da ferramenta e a rigidez da configuração determinam se as forças de corte permanecem estáveis ou levam a vibrações, deflexões e lascamento da aresta de corte. Analisamos as principais escolhas geométricas que controlam o sucesso, especialmente para ferramentas pequenas e recursos profundos.
Contagem de Flautas e Evacuação de Lascas
O número de canais de corte equilibra o espaço para cavacos e a resistência do núcleo. Menos canais proporcionam espaços maiores para materiais macios que geram muitos cavacos. Mais canais aumentam a rigidez e distribuem a carga em materiais mais duros, onde a espessura dos cavacos precisa ser controlada.
A evacuação de cavacos é uma exigência do processo, não uma preferência. Se os cavacos não conseguirem sair do corte, o calor se acumula e a vida útil da ferramenta diminui drasticamente, independentemente do material da ferramenta.
Diâmetro da ferramenta e raios internos
O diâmetro da ferramenta é limitado pelo menor raio interno e pela ranhura mais estreita no projeto da peça. Uma ferramenta grande remove material mais rapidamente, mas não consegue alcançar cantos apertados. Uma abordagem em duas etapas costuma ser a mais eficaz: desbaste com uma ferramenta maior e, em seguida, acabamento dos cantos com uma ferramenta menor.
Os filetes e cantos internos são muito importantes, pois determinam diretamente quais diâmetros de fresa são viáveis. Esclarecemos isso logo no início do processo de orçamento, porque alterar o raio do filete no CAD costuma ser mais barato do que usar uma microferramenta frágil e aceitar um tempo de ciclo mais longo.
Saliência, suportes e desalinhamento
A extensão da ferramenta além do suporte é uma das principais causas de vibração e deflexão. Manter a ferramenta o mais curta possível, dentro dos limites do suporte, melhora o acabamento e protege as arestas de corte, especialmente as de metal duro.
A excentricidade transforma uma ferramenta de múltiplas arestas de corte em uma ferramenta de aresta única sobrecarregada, pois uma das arestas realiza a maior parte do corte. Verificamos a limpeza do porta-ferramentas, a condição da pinça e a higiene do cone do eixo antes de atribuir o desgaste prematuro à ferramenta.
Líquido de arrefecimento, calor e choque térmico
A estratégia de refrigeração deve ser adequada ao material da ferramenta e ao ciclo térmico do corte. Cortes interrompidos aquecem e resfriam a aresta repetidamente, o que pode causar fissuras térmicas. Dependendo da ferramenta e do material, um jato de ar ou um fornecimento controlado de fluido de corte podem ser opções mais adequadas.
O gerenciamento de calor também é um problema relacionado à remoção de cavacos. Se os cavacos dissiparem o calor e o corte permanecer limpo, a vida útil da ferramenta será estável. Se os cavacos forem recortados, a aresta se desgasta rapidamente, mesmo com configurações conservadoras.
Um fluxo de trabalho para prevenir erros
Um fluxo de trabalho consistente para seleção de ferramentas reduz o desperdício, transformando a "escolha de ferramentas" em uma série de etapas verificáveis. Decidimos sobre as ferramentas na mesma ordem em que a maioria das oficinas executa um trabalho: primeiro a face e a referência, depois a remoção de material, o acabamento dos detalhes e, finalmente, o condicionamento das arestas.
Comece por classificar cada recurso como fresamento de superfície plana, fresamento de cavidades/paredes, furação ou uma forma/rebaixo especial. Em seguida, atribua a família de fresas que executa essa ação. Somente depois disso você deve escolher o diâmetro, o número de canais e o revestimento.
Pontos de verificação a serem utilizados:
- O menor raio interno e a menor largura da ranhura permitem o uso dos diâmetros de ferramenta planejados.
- A rigidez da estrutura suporta a projeção e a quantidade de canais planejadas.
- A evacuação de cavacos é possível com a estratégia de refrigeração/ar e a geometria da ferramenta escolhidas.
- A lista de ferramentas minimiza as alterações sem forçar o uso de microferramentas arriscadas.
Recomendamos também adicionar uma linha de "especificações de ferramentas" à folha de processo para que as áreas de compras e programação permaneçam alinhadas. Essa linha deve incluir o tipo de ferramenta, diâmetro, número de canais, comprimento do canal, comprimento total, revestimento e tipo de suporte.
Padrões de desgaste e modos de falha
O controle do desgaste de ferramentas é mais eficaz quando o desgaste é tratado como um sinal de alerta precoce, e não como uma quebra inesperada. Prevenimos o tempo de inatividade ao associar padrões de desgaste comuns à primeira ação corretiva que geralmente os resolve.
O desgaste de flanco é um padrão de abrasão normal que indica que uma ferramenta atingiu o fim de sua vida útil esperada. À medida que o desgaste de flanco aumenta, as forças de corte também aumentam e o acabamento piora. Trocas de ferramentas programadas são geralmente melhores do que esperar pela falha.
O lascamento geralmente indica vibração, cortes interrompidos ou falta de rigidez. Primeiro, verifique maneiras de reduzir a projeção da ferramenta, controlar problemas de concentricidade/desvio e ajustar a estratégia de corte antes de trocar para outra ferramenta.
A formação de aresta postiça é comum em materiais pegajosos e resulta em um acabamento ruim e corte imprevisível. Melhorar a evacuação de cavacos, usar geometria afiada e escolher o revestimento certo podem estabilizar o corte.
A fissuração térmica ocorre quando uma aresta passa por ciclos de aquecimento e resfriamento. Verificamos a estratégia de refrigeração e as condições de entrada/saída, pois o fluido de corte adequado depende do material específico da ferramenta, da peça e do padrão de corte.
O armazenamento e o manuseio adequados também são importantes. As arestas de corte de metal duro lascam facilmente quando as ferramentas se chocam. Organizadores específicos, capas protetoras e porta-ferramentas limpos protegem a aresta de corte e ajudam a minimizar a oscilação.
Conclusão
Na Yonglihao Machinery, entendemos que o desempenho das ferramentas de fresagem CNC depende da perfeita compatibilidade entre a família de ferramentas, o material e a rigidez da configuração com as características da peça e o comportamento dos cavacos. Os resultados mais confiáveis são obtidos selecionando-se primeiro o tipo de fresa correto e, em seguida, ajustando a geometria e o revestimento de acordo com o risco de corte específico.
Podemos resumir a seleção de ferramentas como um processo profissional e repetível: definir a operação, escolher a família de fresas, restringir o diâmetro pela geometria, controlar rigorosamente o desvio longitudinal e transversal e verificar a evacuação de cavacos. Esse método rigoroso reduz as suposições, garante acabamentos superficiais consistentes e torna a vida útil da ferramenta previsível.
Como profissional fabricante de protótipos, A Yonglihao Machinery se dedica a fornecer a você o mais alto padrão de Usinagem CNC e serviços de fresagem. Seja qual for a complexidade do seu projeto, geometrias complexas ou controle de tolerâncias rigoroso, temos a experiência e a tecnologia para torná-lo realidade. Se você busca um parceiro de usinagem confiável, entre em contato conosco hoje mesmo e deixe nossa excelência garantir a segurança do seu próximo projeto!
Continue a leitura: Como selecionar ferramentas de corte para usinagem CNC?
Perguntas frequentes
Quais são as ferramentas de fresagem CNC mais comuns?
Fresas de topo, fresas de faceamento e brocas são as ferramentas mais comuns, pois a maioria das peças precisa de usinagem de superfície, fresamento de cavidades e furos. Uma lista típica de ferramentas também inclui uma ferramenta de chanfro para quebra de arestas e uma ferramenta de macho ou fresa de rosca. A variedade de ferramentas aumenta quando as peças têm rebaixos, rasgos de chaveta ou formatos especiais.
Fresamento de topo versus fresamento frontal: qual a diferença?
O fresamento de topo utiliza a extremidade e a lateral de uma fresa para cortar cavidades, paredes e perfis. O fresamento de face remove material em uma grande área plana com uma fresa de face. A escolha depende se a principal característica é um plano amplo ou uma cavidade ou parede delimitada.
Como escolher a quantidade de canais para alumínio em comparação com o aço?
O alumínio geralmente requer menos canais de corte para maximizar o espaço para os cavacos e reduzir a soldagem dos mesmos. O aço e ligas mais resistentes geralmente precisam de mais canais para aumentar a rigidez da ferramenta e distribuir a carga de corte. A resposta correta ainda depende da evacuação dos cavacos e da rigidez, portanto, sempre verifique a quantidade de canais de corte.
Quando devo usar um alargador em vez de uma broca?
Use um alargador quando o tamanho do furo e o acabamento da superfície precisarem ser mais precisos do que os que uma broca pode proporcionar. A furação cria o furo, mas o alargamento o leva ao tamanho final com um acabamento melhor. O alargamento deve ser planejado como uma segunda etapa, após a furação do furo.
Macho ou fresa de rosca: qual é mais seguro?
As fresas de rosca podem ser mais seguras quando o controle de cavacos, a qualidade da rosca ou a quebra da ferramenta são uma preocupação. O percurso da ferramenta é controlável e a ferramenta tem menor probabilidade de travar do que um macho de roscar. Os machos de roscar são rápidos, mas sensíveis ao tamanho do furo, ao material e à evacuação de cavacos. A melhor escolha depende da aplicação específica.
Como posso reduzir as trocas de ferramentas sem correr riscos?
Para reduzir as trocas de ferramentas, projete peças com tamanhos de ferramentas padrão e raios internos razoáveis. Ferramentas maiores podem desbastar o material rapidamente, enquanto ferramentas menores só finalizam os cantos apertados que as exigem. Planeje as ferramentas para minimizar o uso de microferramentas, a menos que uma característica realmente as exija.
