No campo das operações de usinagem e corte, as fresas quadradas de metal duro se destacam como ferramentas indispensáveis devido à sua notável dureza, resistência ao desgaste e capacidade de corte em alta velocidade. Como um importante fornecedor de fresas quadradas de metal duro, testemunhei em primeira mão o papel crítico que a geometria da aresta de corte desempenha na determinação do desempenho geral de corte dessas ferramentas. Neste blog, nos aprofundaremos na intrincada relação entre a geometria da aresta de corte e o desempenho de corte das fresas quadradas de metal duro.
Os princípios básicos da geometria de ponta
A geometria da aresta de corte refere-se à forma, ângulo e outras características físicas da aresta de corte de uma fresa quadrada de metal duro. Os principais aspectos da geometria da aresta de corte incluem o ângulo de saída, o ângulo de folga, o raio da aresta de corte e o ângulo de hélice. Cada um desses elementos tem um impacto profundo na forma como a fresa interage com a peça durante o processo de corte.
O ângulo de inclinação é um dos fatores mais cruciais. Um ângulo de saída positivo significa que a aresta de corte está inclinada na direção do fluxo dos cavacos. Isto reduz a força de corte necessária e resulta em uma formação de cavacos mais suave. No entanto, um ângulo de inclinação positivo muito grande pode enfraquecer a aresta de corte, tornando-a mais propensa a lascar. Por outro lado, um ângulo de inclinação negativo proporciona maior resistência à aresta de corte, o que é benéfico para cortar materiais duros. Mas também aumenta a força de corte e pode levar a mais geração de calor.
O ângulo de folga foi projetado para evitar que o flanco da fresa esfregue contra a peça de trabalho. Um ângulo de folga adequado garante que o cortador possa cortar livremente sem interferência, reduzindo o atrito e a geração de calor. Um ângulo de incidência insuficiente pode causar desgaste excessivo no flanco da fresa, enquanto um ângulo de incidência excessivamente grande pode enfraquecer a aresta de corte.
O raio da aresta de corte é outro parâmetro importante. Uma aresta de corte afiada (raio de aresta de corte pequeno) pode proporcionar um melhor acabamento superficial na peça de trabalho e requer menos força de corte. Mas é mais suscetível a desgaste e lascas. Um raio de aresta de corte maior, ao contrário, é mais durável, mas pode produzir um acabamento superficial mais áspero e exigir forças de corte mais altas.
O ângulo da hélice afeta o escoamento dos cavacos e a distribuição da força de corte. Um ângulo de hélice mais alto promove melhor evacuação de cavacos, o que é crucial para evitar o entupimento de cavacos e melhorar a eficiência de corte. Também ajuda a reduzir a força de corte na direção axial, tornando o processo de corte mais estável.
Impacto no desempenho de corte
Taxa de remoção de material
A geometria da aresta de corte influencia significativamente a taxa de remoção de material (MRR). Uma fresa com ângulo de saída e ângulo de hélice otimizados pode remover material da peça de trabalho com eficiência. Por exemplo, um ângulo de saída positivo combinado com um ângulo de hélice elevado permite um fluxo de cavacos mais suave e reduz a força de corte, permitindo que a fresa opere com taxas de avanço e velocidades de corte mais altas. Isto se traduz diretamente em um MRR mais alto, que é essencial para produção em massa e operações de usinagem sensíveis ao tempo.
Ao cortar materiais macios, um ângulo de inclinação positivo maior pode ser usado para maximizar o MRR. A força de corte reduzida permite que a fresa faça cortes mais profundos e se mova mais rapidamente pela peça de trabalho. Em contraste, ao lidar com materiais duros, um ângulo de inclinação negativo pode ser necessário para garantir a resistência da aresta de corte. Embora a força de corte seja maior, a fresa ainda pode remover o material de forma eficaz, sem desgaste prematuro ou lascamento.
Acabamento de superfície
A qualidade do acabamento superficial da peça usinada está intimamente relacionada à geometria da aresta de corte. Uma aresta de corte afiada com um raio de aresta de corte pequeno pode produzir um acabamento superficial mais liso. O pequeno raio reduz a quantidade de deformação do material durante o corte, resultando em uma textura superficial mais fina.
O ângulo de incidência também desempenha um papel no acabamento superficial. Um ângulo de folga adequado evita que o flanco da fresa esfregue contra a peça de trabalho, o que pode causar arranhões e rugosidade na superfície. Além disso, o ângulo da hélice afeta o acabamento superficial, influenciando o escoamento dos cavacos. Um bom escoamento de cavacos evita que os cavacos sejam recortados e depositados na superfície da peça, o que pode prejudicar o acabamento.
Vida útil da ferramenta
A vida útil da ferramenta é um fator crítico nas operações de usinagem, pois impacta diretamente no custo e na produtividade. A geometria da aresta de corte tem influência direta na vida útil da ferramenta. Uma fresa com uma geometria de aresta de corte bem projetada é menos propensa a desgaste e lascamento.
Um ângulo de saída negativo e um raio de aresta de corte adequado podem aumentar a vida útil da ferramenta ao cortar materiais duros. O ângulo de inclinação negativo fornece a resistência necessária à aresta de corte, enquanto o raio da aresta de corte apropriado distribui a força de corte de maneira mais uniforme, reduzindo a concentração de tensão na aresta. O ângulo de folga também afeta a vida útil da ferramenta. Um ângulo de folga insuficiente pode causar desgaste rápido no flanco da fresa, enquanto um ângulo de folga apropriado reduz o atrito e o calor, que são as principais causas do desgaste da ferramenta.
Aplicações e recomendações
Diferentes materiais de peças
Para materiais macios como alumínio e plástico, recomenda-se uma fresa com um grande ângulo de inclinação positivo (por exemplo, 15 a 20 graus) e um ângulo de hélice alto (por exemplo, 30 a 40 graus). Esta combinação permite uma remoção eficiente de material e um bom acabamento superficial. A aresta de corte afiada pode penetrar facilmente no material macio e o alto ângulo de hélice garante um escoamento suave dos cavacos.
Ao cortar materiais duros como aço inoxidável e titânio, um ângulo de inclinação negativo (-5 a -10 graus) e um raio de aresta de corte relativamente grande são mais adequados. O ângulo de inclinação negativo fornece a resistência necessária à aresta de corte e o raio maior ajuda a distribuir a força de corte. Um ângulo de hélice inferior também pode ser usado para aumentar a estabilidade do processo de corte.
Operações de Usinagem
Nas operações de fresamento, o ângulo de hélice da fresa quadrada de metal duro é particularmente importante. Para faceamento, uma fresa com ângulo de hélice médio (20 - 30 graus) pode fornecer um bom equilíbrio entre o escoamento de cavacos e a distribuição da força de corte. Para fresamento periférico, um ângulo de hélice mais alto pode ser benéfico para um melhor fluxo de cavacos e forças de corte reduzidas.
Nas operações de perfuração, o ângulo de saída e o ângulo da ponta da aresta de corte são cruciais. Um ângulo de inclinação adequado ajuda a reduzir o torque de corte, enquanto o ângulo da ponta afeta a capacidade de centralização e a taxa de penetração da broca.
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Conclusão
Concluindo, a geometria da aresta de corte de uma fresa quadrada de metal duro é um fator complexo, mas crucial, que afeta significativamente seu desempenho de corte. Ao compreender as relações entre os diferentes parâmetros geométricos e seus impactos na taxa de remoção de material, no acabamento superficial e na vida útil da ferramenta, os fabricantes podem tomar decisões informadas ao selecionar e usar fresas quadradas de metal duro.
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Referências
- Stephenson, DA e Agapiou, JS (2006). Teoria e prática de corte de metal. Imprensa CRC.
- Trent, EM e Wright, PK (2000). Corte de metais. Butterworth-Heinemann.
- Kalpakjian, S. e Schmid, SR (2009). Engenharia e Tecnologia de Manufatura. Salão Pearson Prentice.
