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8/8/2019 5_FTM_Fresamento

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FRESAMENTO

1. Processo

O fresamento um processo de usinagem que gera superfcies de vrias formas pela remooprogressiva 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 pequenaquantidade de material na forma de cavacos. Pelo fato de ferramenta e pea se movimentarem em mais deuma 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 modernasfresadoras ou centros de usinagem, a ferramenta de corte pode ser dotada de movimento de avano. Nopassado 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 ascomplexas superfcies de moldes e matrizes.

2. Aplicaes

A Figura 01 mostra alguns tipos de superfcie possveis de serem obtidos com as fresadoras. Devidoa grande possibilidade de movimentao da mesa de a fresa, a variedade de tipos de superfcie produzida muito grande.

Figura 01 Superfcies obtidas atravs do processo de fresamento.


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3. Fresadora

Segundo a posio do eixo-rvore da mquina-ferramenta, o fresamento pode ser classificado em: Fresamento horizontal; Fresamento vertical; Fresamento inclinado.

Figura 02 Ilustrao esquemtica de uma (a) fresadora vertical e (b) horizontal

Segundo a disposio dos dentes ativos da fresa, classifica-se a operao nos seguintes mtodos defresamento: o fresamento tangencial ou perifrico e o fresamento frontal.

a) Fresamento tangencial

O fresamento tangencial ou perifrico uma operao na qual os dentes ativos esto na superfciecilndrica da ferramenta, o eixo da fresa paralelo superfcie que est sendo gerada. Neste caso, asfresas so chamadas cilndricas ou tangenciais. Figura 03.

b) Fresamento frontal

O fresamento frontal uma operao na qual os dentes ativos da fresa esto na superfcie frontalda ferramenta, o eixo da fresa perpendicular superfcie gerada. Neste caso, as fresas so chamadas defrontais ou de topo. Figura 03.

Figura 03 Fresamento frontal e fresamento tangencial.


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4. Mtodos de fresagem

Os mtodos de fresagem se referem ao movimento relativo entre a pea e a ferramenta, podem serconcordante, discordante ou combinado:

a) Discordante aquele onde o sentido do movimento de avano contrrio ao sentido do movimentode giro da fresa. No fresamento discordante, Figura 04, o corte do cavaco se inicia com espessuramnima (zero). Neste caso so geradas foras que tendem a levantar a pea da mesa da mquina, oque exige um bom sistema de fixao da pea. No caso de peas longas, presas pelas extremidades,o fresamento discordante pode gerar vibraes indesejadas.

Figura 04 Ilustrao do fresamento discordante.

O fresamento discordante costuma desgastar um pouco mais a ferramenta de corte, devido adificuldade encontrada pela mesma em penetrar na pea (h=0).Uma grande vantagem deste mtodo de fresamento que no h influncia da folga entreporca/parafuso (para mquinas convencionais), fazendo com que o movimento da mesa seja maisuniforme, gerando melhor acabamento. Este mtodo mais usado em situaes onde ocorre folgaentre o fuso e a castanha de comando do avano da mesa da fresadora.

b) Concordante aquele onde o sentido do movimento de avano o mesmo do movimento de giro da

fresa, Figura 05.

Figura 05 Ilustrao do 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 mesmosentido do deslocamento, desta forma a folga existente entre porca/parafuso do sistema demovimentao da mesa, Figura 06(a), empurrada pelo esforo de corte, fazendo com que a mesaexecute movimentos irregulares que podem prejudicar o acabamento da pea, ou at mesmo quebraros dentes da fresa. Este problema pode ser corrigido atravs de manuteno a fim de tirar folgasda 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 autilizao da fresagem concordante. Por esta razo, em geral, em mquinas convencionais ofresamento discordante o mais utilizado, j em mquinas comando numrico o fresamentoconcordante o mais indicado.


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A bFigura 06 a) Folga entre o fuso e a porca fixa da mesa e b) fuso de esferas recirculantes.

Outro problema do fresamento concordante que o corte inicia sempre com a espessura mxima decorte. Se a superfcie possui camada superficial endurecida (xido ou sujeira), o contato inicialferramenta-pea ser em condies desfavorveis, o que causar a reduo da vida da ferramenta.A fresagem concordante possui algumas vantagens:

A fora de corte entra na pea forando-a contra a mesa,

Vida mais longa da ferramenta, Melhor acabamento superficial, Menor fora e potncia para o avano, Caminho mais curto da aresta, durante o corte ( 3%).

a forma mais indicada para fresamento.

c) Combinado aquele que ocorre quando a fresa tem seu eixo dentro do campo de corte da pea(neste caso, a penetrao de trabalho, ae, exatamente igual ao dimetro da fresa). Assim, umaparte do corte ocorre em fresagem concordante e outra em discordante, Figura 07.

Figura 07 Ilustrao do fresamento combinado.

Cada um dos mtodos de fresamento possui suas aplicaes, vantagens e desvantagens.A Figura 08 ilustra os trs mtodos de fresagem.

Figura 08 Fresamento discordante, concordante e combinado.


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5. Parmetros de usinagem:

Velocidade de corte e rotao:1000

.. =

CV

.

1000.cV=

Avano: zff z .= f avano (mm/volta),z nmero e dentes,fz avano por dente,

Velocidade de avano (mm/min):.fVf =

Tempo de corte (min):f

f

CV

LT =

Lf percurso de avano (mm),

Vf velocidade de avano (mm/min).

Tempo unitrio T1 (min/pea): T1(min)=TC(min)+TP(min)TP tempo de preparao

Produtividade Pr (pea/min):C

rT

P1

=

Tempo do lote TL (h):60.

.1

maq

LN

QTT =

Q quantidade de peas do lote,Nmaq nmero de mquinas.

Dimenses de corte: Profundidade de corte (ap) a quantidade que a ferramenta penetra na pea, medida

perpendicularmente ao plano de trabalho (na direo do eixo da fresa). Penetrao de trabalho (ae) - a quantidade que a ferramenta penetra na pea, medida no plano de

trabalho e perpendicular a direo de avano.A Figura 09 mostra a profundidade de corte e a penetrao de trabalho.

Figura 09 - Profundidade de corte (ap) e a penetrao de trabalho (ae).


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6. Fresas

As fresas podem ser classificadas de vrias maneiras: Quanto ao mtodo de fresagem:

o Perifrica Concordante; Discordante;

o Frontal Quanto forma:

o Cilndricas;o Cnicas;o De forma.

Figura 10 Fresas cilndricas

Figura 11 Fresa para perfil convexo, cncavo, dentes de engrenagem e especiais. Quantos aos dentes:

o Dentes retos;o Heilicoidais;o Bi-helicoidais.


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Figura 12 Fresas de dentes retos, helicoidal e bihelicoidal.

Quanto ao sentido de corte (somente para fresas com haste):o Corte a direita (horrio);o Corte a esquerda (anti-horrio).

Quanto a construo:o Inteirias;o Caladas;o Dentes postios.

Figura 13 Fresa calada, fresa de dentes postios e detalhe da fixao da pastilha.

Quanto as faces de corte (o nmero de superfcies com afiao):o Um corte;o Dois cortes;o Trs cortes.

Figura 14 Fresa de dois cortes e os sentidos em que pode usinar.

Quanto aplicao:o Tipo W (=8, =57 e=25)o Tipo N (=8, =73 e=10)o Tipo H (=8, =81 e=4)


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Figura 15 Tipos de fresa

Quanto a fixao:o Fresas de haste cilndrica;o Fresas de haste cnica;o Fresas para mandril;

Chaveta longitudinal; Chaveta transversal.

Figura 16 Fresas de haste (cnica e cilndrica) e de chaveta (transversal e longitudinal).

7. Fresadoras

Pode-se classificar as fresadoras de diversas formas, sendo as principais classificaes as quelevam em considerao o tipo de avano, a estrutura, a posio do eixo-rvore em relao mesa detrabalho e sua aplicao. Assim, tem-se:

Quanto ao avanoo Manualo Automtico (hidrulico ou eltrico)

Quanto estruturao Ferramenteira (maior flexibilidade)o De produo (maior produtividade)

Quanto posio do eixo-rvore Vertical (eixo rvore perpendicular mesa)

o Horizontal (eixo rvore paralelo mesa)o Universal (pode ser configurada para vertical ou horizontal)o Omniversal (universal com a mesa que pode ser inclinada)o Duplex (dois eixos-rvore simultneos)o Triplexo Multiplexo Especiais

Quanto aplicaoo Convencionalo Pantogrfica (fresadora gravadora)o Chaveteira (especfica para fazer chavetas internas e/ou externas)o Dentadora (especfica para usinar engrenagens)o Copiadora (o apalpador toca um modelo e a ferramenta o reproduz na pea)

A Figura 17 mostra o esquema de uma fresadora universal montada na configurao horizontal,vertical e em vista explodida.


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Figura 17 Fresadora universal.

Fresadora Horizontal - aquela na qual o eixo de rotao da fresa no sentido horizontal, e os movimentosde avano so realizados em trs direes em trs eixos.Fresadora Vertical - aquela na qual o eixo de rotao da fresa no sentido vertical, e os movimentos deavano so realizados em trs direes em trs eixos.Fresadora Universal - aquela cujo eixo de rotao da fresa no sentido vertical ou horizontal,opcionalmente usado pelo usurio, e os movimentos de avano so realizados em trs direes em trs eixos.Fresadora Ferramenteira - uma fresadora bastante verstil com movimentos em todos os sentidos,fazendo com que este tipo de mquina seja amplamente usada em ferramentarias, e em setores que exijammquinas de maior flexibilidade. Tambm usada em produo de peas de formatos mais complexos.Fresadora Faceadora - especfica para trabalho frontal, onde o faceamento a operao praticamenteexclusiva. Normalmente o eixo de rotao da fresa no sentido horizontal. A fresadora faceadora duplex um exemplo.Fresadora de Engrenagens (processo rennia) - a fresadora construda especialmente para o corte dedentes de engrenagens, cujos perfis so obtidos conforme fresas especficas denominadas caracol.Fresadora Pantogrfica - utilizada para reproduzir gravaes para estampos de moedas, medalhas, placascom texto, etcCentro de Usinagem - uma verso moderna da fresadora, com movimentos realizados automaticamente viaCNC. dotado de magazine com troca automtica de ferramentas e, em alguns casos, de mesa giratria(palette).

Na maioria dos Centros de Usinagem, os palettes so trocados automaticamente via CNC,eliminando o tempo de carga e descarga da pea, pois isto ocorre numa regio fora da rea de usinagem


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(estao de carga), enquanto outra pea usinada. Pode tambm contar com sistema de apalpadores querealizam medies e ajustes automaticamente, facilitando as preparaes e garantindo melhor qualidade.

a

b

c

Figura 18 (a) Fresadora ferramenteira, (b) fresadora de engrenagens e, (c) detalhe do fresamento deengrenagens.

8. Acessrios

Os principais acessrios utilizados em operaes de fresamento esto relacionados fixao dapea na mesa de trabalho. So eles:

Parafusos e grampos de fixao Calos Cantoneiras de ngulo fixo ou ajustvel Morsas Mesa divisora Divisos universal e contraponto

Um outro conjunto de acessrios de grande importncia est relacionado com a fixao dasferramentas. No eixo-rvore das fresadoras existe um furo cnicos dotado de chavetas. Neste cone sepode fixar um mandril ou uma ferramenta de haste cnica. Para garantir a fixao, utiliza-se uma hasterosqueada que atravessa a rvore. As chavetas evitam o deslizamento.OBS! Nas fresadoras modernas (CNC), a troca e fixao da haste cnica das fresas realizada por umsistema pneumtico e mecnico (molas prato) que est acoplado ao cabeote principal da mquina.

As Figuras 19 a 22 ilustram vrios acessrios utilizados no fresamento.

Figura 19 Acessrios para fresadoras, (a) parafusos e grampos para fixao, (b) calos.


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Figura 20 Morsa para fixao.

ab

cFigura 20 Acessrios, (a) divisor universal e contra-ponta, (b) mesa divisora e (c) .divisor universal

a

b

Figura 21 a) Mandril porta-fresa curto e com chaveta longitudinal e, b) mandril universal

Figura 22 Mandril adaptador para ferramentas de haste cnica.

9. Referncias bibliogrficas:

Metals Handbook, vol. 16, Machininghttp://www.cimm.com.br/cimm/didacticMaterial/usinagem.htmlFerraresi, D.; Fundamentos da usinagem dos metais. 1 ed. So Paulo: E. Blucher, 1982. 751 p.Diniz, A. E.; Marcondes, C.; Coppini, N. L.; Tecnologia da usinagem dos materiais, 1. ed. So Paulo, Art LberEditora, 2000.Gorgulho Jr., J. H. C.; Apostila Tecnologia de Fabricao IV, do curso de engenharia mecnica da EFEI,2002Schneider Jr., G. Cutting tool applications, Tooling & Production, 2002, Nelson PublishingStemmer, C. E.; Ferramentas de corte II Brocas, alargadores, ferramentas de roscar, fresas, brochas,

rebolos, abrasives, Editora da UFSC, 3a

ed. Florianpolis, 2005.
http://www.cimm.com.br/cimm/didacticMaterial/usinagem.htmlhttp://www.cimm.com.br/cimm/didacticMaterial/usinagem.html

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