UNIVERSIDADE DE FORTALEZA

ENGENHARIA MECNICA

PROCESSOS DE USINAGEM II

FRESAGEM

JEFFERSON T. GIRO

FORTALEZA 06/2010INTRODUOO fresamento um processo de usinagem que gera superfcies de vrias formas pela remoo progressiva de material atravs do avano, relativamente lento, de uma ferramenta rotativa. A ferramenta, denominada fresa, possui mltiplas arestas (dentes) cortantes que removem, a cada rotao, uma pequena quantidade de material na forma de cavacos. Pelo fato de ferramenta e pea se movimentarem em mais de uma direo ao mesmo tempo podem ser obtidas superfcies com quase qualquer orientao.

As principais diferenas entre o fresamento e outros processos de usinagem so (ASM, 1989):

O corte interrompido;

Os cavacos so relativamente pequenos;

A espessura do cavaco varivel.

No fresamento h dois movimentos a se considerar:

Rotao da ferramenta;

Avano da pea (em alguns casos a ferramenta pode executar os dois movimentos).

A mquina-ferramenta na qual feito o fresamento denominada fresadora ou mquina de fresar. O movimento de avano , geralmente, feito pela prpria pea que est sendo usinada. Porm, nas modernas fresadoras ou centros de usinagem, a ferramenta de corte pode ser dotada de movimento de avano. No passado as fresadoras eram utilizadas para gerao de superfcies prismticas (rasgos de chaveta, rebaixos, rasgos em T, rasgos tipo rabo de andorinha, etc.); confeco de dentes de engrenagens (retos, helicoidais, engrenagens cnicas) e diversas outras operaes hoje consideradas simples. Atualmente, modernas fresadoras ou centros de usinagem equipadas com CNC so capazes de rosquear e gerar as complexas superfcies de moldes e matrizes.

MTODOS DE FRESAGEM Fresagem Perifrica

Na fresagem perifrica (tambm chamada tangencial) a superfcie usinada da pea situa-se em um plano paralelo ao eixo da fresa e gerada pelo gume principal. De acordo com a direo de corte e de avano, distinguem-se, ainda, a fresagem concordante e a discordante. Segue abaixo uma descrio sucinta dos tipos de fresagem perifrica: - Fresagem concordante: os movimentos de corte (da ferramenta) e de avano (da pea) tm, em mdia, o mesmo sentido, iniciando-se o corte com a espessura mxima do cavaco.

Figura 1- Fresamento Concordante

No fresamento concordante, o corte inicia-se com a espessura mxima do cavaco e so geradas foras que tendem a pressionar a pea contra a mesa da mquina.

A grande desvantagem deste mtodo de fresamento que a fora de avano ocorre no mesmo sentido do deslocamento, desta forma a folga existente entre porca/parafuso do sistema de movimentao da mesa, empurrada pelo esforo de corte, fazendo com que a mesa execute movimentos irregulares que podem prejudicar o acabamento da pea, ou at mesmo quebrar os dentes da fresa. Este problema pode ser corrigido atravs de manuteno a fim de tirar folgas da mquina e do uso de fusos de esferas, onde no existe folga.

O problema da folga entre fuso/porca pode ser evitado com um fuso de esferas recirculantes que geralmente utilizado em mquinas de comando numrico. Este fuso no possui folgas e possibilita a utilizao da fresagem concordante. - Fresagem discordante: aquele onde o sentido do movimento de avano contrrio ao sentido do movimento de giro da fresa. No fresamento discordante, o corte do cavaco se inicia com espessura mnima (zero). Neste caso so geradas foras que tendem a levantar a pea da mesa da mquina, o que exige um bom sistema de fixao da pea. No caso de peas longas, presas pelas extremidades, o fresamento discordante pode gerar vibraes indesejadas.

Figura 2- Fresamento discordante

O fresamento discordante costuma desgastar um pouco mais a ferramenta de corte, devido dificuldade encontrada pela mesma em penetrar na pea (h=0).

Uma grande vantagem deste mtodo de fresamento que no h influncia da folga entre porca/parafuso (para mquinas convencionais), fazendo com que o movimento da mesa seja mais uniforme, gerando melhor acabamento. Este mtodo mais usado em situaes onde ocorre folga entre o fuso e a castanha de comando do avano da mesa da fresadora e quando a superfcie da pea tiver resduo de areia de fundio, ou for muito irregular ou o material for proveniente de processos de forjamento.Fresagem Frontal

Na fresagem frontal a superfcie usinada resulta da ao combinada dos gumes localizados na periferia e na face frontal da fresa. A fresagem frontal, pela sua alta produtividade deve ser preferida sempre que possvel. A espessura do cavaco varia de um mnimo na entrada e na sada do dente cortante at um mximo na linha que passa pelo centro da fresa. No caso do eixo da fresa interceptar o material da pea, tem-se simultaneamente, fresagem frontal combinada concordante e discordante.

O dimetro da fresa frontal deve ser maior do que a largura a ser fresada. Uma boa prtica usar um dimetro da fresa pelo menos igual a 1,5 vezes a penetrao de trabalho (ae), deixando a fresa em balano, de 1/4 a 1/3 de seu dimetro. Com isto, a espessura do cavaco, na entrada, ser igual ou maior do que 80% do avano por dente e o impacto inicial se dar afastado do gume, ou seja, em ponto menos vulnervel.

O posicionamento da fresa tambm afeta o ngulo de entrada da pastilha (inserto), determinando se o choque inicial absorvido por um ponto mais ou menos resistente da mesma, ou seja, pela face ou pelo gume.

Na fresagem frontal, a penetrao de trabalho ae substancialmente maior do que a profundidade de corte ap.

Para fresagem de superfcie pequenas, usam-se fresas inteirias de ao rpido. Para superfcies maiores, usam-se cabeotes com pastilhas soldadas, porm com tendncia crescente para o emprego de pastilhas descartveis de metal duro, fixadas mecanicamente.

Parmetros de usinagem: Velocidade de corte (vc ) [m/min]

a velocidade instantnea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de corte, em relao a pea.

No fresamento, o movimento de corte proporcionado pela rotao da ferramenta.

A velocidade de corte , ento, uma velocidade tangencial.

Frequncia de rotao (n) [rpm]

o nmero de voltas por unidade de tempo que a fresa d em torno do seu eixo.

Avano por revoluo (f) [mm]

No fresamento, o avano a distncia linear percorrida por um conjunto de dentes que compe uma ferramenta durante uma rotao completa dessa ferramenta. medido no plano de trabalho.

Avano por dente (fz ) [mm/dente]

a distncia linear percorrida por um dente da ferramenta no intervalo em que dois dentes consecutivos entram em corte. Tambm medido no plano de trabalho.

Velocidade de avano (vf ) [mm/min]

a velocidade instantnea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de avano, em relao a pea. No fresamento, o movimento de avano provocado pela translao da ferramenta sobre a pea ou vice-versa. A direo da velocidade de avano , ento, radial ao eixo da ferramenta.

Tempo de corte (min)Lf percurso de avano (mm), Vf velocidade de avano (mm/min).

DESGASTE DA FERRAMENTA NO FRESAMENTO

Os fenmenos que causam o desgaste da ferramenta de usinagem no fresamento so:

- Variaes da temperatura: Quando uma dada rea est em contato com a pea realizando o corte, a mesma se aquece. Devido espessura de corte varivel, a distribuio de temperatura irregular. Quando a aresta sai da pea e passa a girar em alta velocidade ao ar e em contato com o fluido de corte, ela se resfria. Estas variaes de temperatura resultam em tenses que podem causar trincas trmicas.

- Variao dos esforos mecnicos: No momento de entrada no corte, a aresta sofre um impacto, pois as foras crescem rapidamente e depois variam conforme a direo e espessura do cavaco. Isto poder causar trincas por fadiga no material. FATORES DETERMINANTES DO PROCESSO DE FRESAGEM

O processo de fresagem influenciado por trs grupos de fatores:

Caractersticas da pea - forma; preciso desejada; material.

Condies de trabalho - profundidade de corte (ap); penetrao de trabalho (ae); velocidade de avano (Vf) = 1000 V/ab; velocidade de corte (Vc); refrigerao e lubrificao; V = quantidade mxima de cavaco possvel [cm3/min.], ou seja, V = abs. /1000.

Dados construtivos da fresa - dimetro externo D; dimetro da haste ou mandril d; nmero de dentes z; ngulo de hlice b; ngulo de sada g. SELEO DAS CONDIES DE USINAGEM Desbaste - No desbaste no h necessidade de se dar maior ateno rugosidade e ao acabamento da superfcie fresada. Assim, reduz-se a Vc e aumenta-se Vf. A largura de corte, dentro do possvel, deve ser removida numa operao. A profundidade de corte, no caso de valores grandes (acima de 5 mm), deve ser subdividida pois, para evitar a tendncia a vibraes sob estas condies, a Vf deve ser reduzida.

Velocidade de corte - A Vc deve ser reduzida na fresagem de materiais duros ou abrasivos, superfcies de peas fundidas com incluses de areia, no caso de grandes profundidades de corte ou quando ocorre excessivo desgaste. A Vc pode ser aumentada quando se usinada materiais macios, quando h exigncia de melhores acabamentos superficiais, quando se faz uso de fresa do tipo efetuar cortes.

Velocidade de avano - normalmente maior quando se trabalha com materiais de fcil usinagem, quando a fresadora robusta e a montagem da pea e da fresa muito rgida. A Vf deve ser reduzida quando se trabalha com peas delicadas e fresas ou montagem pouco rgidas, para obter acabamento mais lisos, quando os cavacos so muito longos e contnuos, sobrecarregando os canais da fresa, quando ocorre o lascamento dos gumes.OBJETIVO DO LABORATRIO - Utilizar a mquina fresadora para retirar material no sentido longitudinal da pea; - Utilizar o mtodo de fresagem frontal combinado para detectar os movimentos de corte e de avano, observar os parmetros de corte e grandezas de corte; - Utilizar o mtodo de fresagem perifrica discordante para: fabricar uma engrenagem de vinte dentes; calcular o dimetro externo; calcular o dimetro primitivo; calcular para fresar a pea com o aparelho divisor;EXPERINCIAS Experimento 2 - Fresagem de topo ou frontal Material utilizado: Fresadora universal Fresar TSJ 1100

Ferramenta Fresa de ao rpido de dois gumes.

Pea: Alumnio.

Procedimento a. Fixar a pea na mesa mquina

b. Programar a rotao para 528rpm;

c. Referenciar a pea na ferramenta;

d. Acionar a mquina;

e. Usinagem;

f. Resultado.

ResultadosParmetros de corte:

Rotao 528rpm

Profundidade de corte (ap) 1,5mm

Penetrao de trabalho (ae) 6 mm

Velocidade de avano (Vf) 260mm/rot

Avano(f)0,49 mm

Nmero de dentes (z)2

Avano por dente (fz)0,25mm

rea de Corte (Ac)0,38mm

Comprimento de Corte (Lc)50mm

Tempo de Corte (Tc)5,2min

Concluso da experincia 2

Nessa prtica foi possvel observar os mtodos de fresagem observando os movimentos de corte, de avano da ferramenta e da pea, que quando combinados resultou em uma pea usinada, alm dos parmetros de corte (rotao, avano, profundidade de corte) e as grandezas relacionadas aos processos de usinagem.Experimento 3 Fresagem tangencial ou perifrica Material utilizado Fresadora com divisor - Natal

Ferramenta Fresa de ao rpido.

Pea: Cilindro de alumnioProcedimento a. Fixar a pea na mesa mquina;

b. Programar a rotao para 260 rpm;

c. Referenciar a pea na ferramenta;

d. Acionar a mquina

e. Ajustar o aparelho divisor;

f. Usinagem.

ResultadosClculo do mdulo: M=Dp/Z;

Clculo do dimetro primitivo dp Clculo do: Dp = M * Z;

Clculo do dimetro externo: De = Dp + 2*M;

Nmero de voltas = Z coroa / Z;

Profundidade do corte H=2,15*M

Rotao 260rpm

Profundidade de corte (ap) 4,3mm

Velocidade de avano (Vf) Manual

N de dentes (Z) 20

Dimetro primitivo (Dp) 30mm

Mdulo (M) 1,5

Dimetro externo (De) 33mm

N de voltas na coroa 2

Parmetros de corteConcluso da experincia 3

A prtica forneceu a confirmao do que foi calculado, possibilitando a fabricao de uma roda dentada uniformemente, conforme apresentado nas figuras em anexo a este trabalho.