Quais forças são exercidas no processo de fresamento?

Quais forças são exercidas no processo de fresamento?

Na maioria dos processos de usinagem, existe uma remoção de material feita pela ferramenta de trabalho quando se encontra em contato com a peça a ser usinada, na operação de fresamento não é diferente. A movimentação da ferramenta de usinagem e a peça a ser usinada, provocam uma remoção de material e consequentemente geram uma superfície usinada. Esses movimentos de usinagem se caracterizam pela rotação da ferramenta e o avanço da peça que está sendo trabalhada.

A operação de fresamento possui uma aplicação muito abrangente, pois tem uma grande variedade de tipos de máquinas podendo-se aplicar diversos tipos de ferramentas, onde temos como grande vantagem uma vasta variedade de formas e superfícies que podem ser criadas com qualidade dimensional e qualidade de acabamento, além de altas taxas de remoção de material na usinagem.

Dentro da operação de fresamento, temos o que chamamos de corte intermitente, onde o cavaco possui uma espessura variável, pois a cada volta da ferramenta de usinagem, cada um dos seus gumes de corte remove certa quantidade de material da peça.

A máquina ferramenta responsável pelo processo de fresamento são as chamadas fresadoras. Essas máquinas foram fabricadas a fim de assegurar a remoção de cavaco na superfície de usinagem garantindo uma correta movimentação de trabalho. Já as ferramentas responsáveis por esse processo de remoção de material são as fresas que na maioria das vezes possuem vários gumes dispostos ao redor do seu eixo de rotação.

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As forças que atuam entre a peça e a ferramenta de usinagem são de fundamental importância, pois elas são as responsáveis pela deformação do material e consequentemente a criação dos cavacos. Para que seja possível entender o estudo das forças de usinagem, temos que considerar que essa força atua em um único ponto localizado na aresta cortante da ferramenta. De uma forma geral, a direção e o sentido das forças aplicadas na usinagem são difíceis de determinar.

Sendo assim se faz necessário decompor esta força em componentes:

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As componentes da força F são identificadas por índices, onde:

  • c: para identificar a direção principal de corte.
  • f: para identificar a direção de avanço.
  • p: para identificar a direção perpendicular ao plano de trabalho (Pf).
  • A força de corte (Fc) tem o mesmo sentido e direção da velocidade de corte vc. Esta força é responsável pela maior parte da potência de corte.
  • A força de avanço (Ff) tem o mesmo sentido e direção da velocidade de avanço vf. Ela é a maior responsável pela deflexão da ferramenta.
  • A força passiva (Fp) é a componente de F perpendicular ao plano de trabalho Pf (onde se localizam Fc e Ff). Caso a ferramenta tenha gumes retos (kr = 90o, ls = 0o) a Fp será muito pequena em relação à Fc e Ff.
  • A potência de corte (Pc) é a potência entregue ao gume da ferramenta e consumida na remoção de cavacos.
  • A potência de acionamento (Pa) é a potência fornecida pelo motor à máquina ferramenta. Ela difere da potência de corte pelas perdas que ocorrem por atrito nos mancais, engrenagens, sistemas de avanço, etc.
  • O rendimento (h) da máquina ferramenta é definido pela razão entre Pc e Pa.

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Por conta de muitos fatores variáveis de estratégias de usinagem, da variação de espessura do cavaco e das diversas geometrias de ferramenta disponíveis, se torna muito mais complexo o equacionamento de usinagem no fresamento em comparação com o torneamento.

Devemos então tomar o máximo de cuidado quanto ao trabalho no fresamento, pois existe muito mais técnica envolvida na simples remoção de cavaco do que muitos imaginam.

Bom trabalho!

Publicado por

Rafael Mascarenhas

Projetista de ferramentas e Programador de máquinas CNC há mais de cinco anos. Ambas as funções realizadas com auxílio de softwares de CAD e CAM, tais como SolidWorks, NX, AutoCAD, SolidCAM, EdgeCAM, entre outros. Cursando ensino superior em Engenharia Mecânica.

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