Compreendendo as diferenças entre fresamento de subida e fresamento convencional: um guia completo para maquinistas

As operações de fresamento constantemente representam um dilema para maquinistas e profissionais de fabricação – se devem escolher o fresamento de subida ou o fresamento convencional. Embora ambos os processos pareçam superficialmente os mesmos, eles diferem em relação à vida útil da ferramenta, acabamento da superfície, forças de corte e eficiência. A seleção da técnica adequada é crucial para garantir que tanto o processo quanto a qualidade da peça final sejam otimizados. Este guia aborda as diferenças, vantagens e usos mais importantes do fresamento de subida e do fresamento convencional para que você esteja preparado para tomar as ações apropriadas em suas tarefas de usinagem. Todos, desde um maquinista mestre até um novato, poderão se beneficiar deste artigo, que explica as complexidades e intricados de dois importantes processos de fresamento.

O que é fresamento de subida e como ele é diferente do fresamento convencional?

Definindo a Fresagem de Subida

Fresamento de subida, ou fresamento para baixo, é uma estratégia de usinagem na qual a ferramenta de corte se move na mesma direção da peça de trabalho. Isso significa que a parte mais grossa do cavaco é engatada primeiro, depois gradualmente reduzida conforme a ferramenta de corte se move. O processo é conhecido por sua superfície muito lisa e uniforme, baixo desgaste da ferramenta e melhor acabamento de superfície do que a torção padrão. Mas, não é tão eficaz em todas as situações, como quando a máquina-ferramenta tem folga significativa porque leva a menos estabilidade e precisão durante a operação.

Definindo a fresagem convencional

Fresamento convencional, também conhecido como fresamento ascendente, é um processo de usinagem em que o material é separado da peça de trabalho pela rotação da fresa. Ele também apresenta o movimento da ferramenta em direção à peça de trabalho, mas em um movimento para frente e para trás. Dessa forma, a aresta de corte envolve o material do ângulo mais fino ao mais grosso, criando o efeito desejado. As ferramentas convencionais são mais potentes do que as trepadeiras, o que permite o corte com uma taxa mais agressiva. Este método ilustra uma pior rigidez da máquina quando há folga e possui mais atrito, o que, por sua vez, leva a um maior desgaste das ferramentas e ao aumento da rugosidade das superfícies de polimento em comparação à destruição das superfícies durante a recuperação.

Principais diferenças entre fresamento de subida e fresamento convencional

1. Direção do corte: Ao subir um moinho, pelo que entendi, o cortador se move na mesma direção do fluxo de alimentação. Com a fresagem convencional, o cortador se move na direção oposta ao fluxo de alimentação.
2. Superfície de acabamento: Na fresagem de subida tradicional, observei que a superfície resultante é mais lisa à medida que a fresa corta gradualmente a superfície do material, diferentemente do uso de uma fresadora convencional, que resulta em uma superfície mais áspera devido a um maior grau de atrito.
3. Erosão da ferramenta: Notei que, com menor atrito, as ferramentas se destacam no fresamento concordante, enquanto surgem dificuldades com métodos tradicionais, pois a longevidade da ferramenta diminui devido ao maior atrito.
4. Estabilidade da máquina: Ao contrário da fresagem de subida, que pode sugar a peça de trabalho para dentro da fresa e causar vibrações, a fresagem convencional não é tão propensa a esse movimento. Portanto, entendo que sistemas com folga podem utilizar a fresagem tradicional, pois são mais estáveis.
5. Remoção de cavacos: Enquanto os escaladores primitivos tendem a remover as lascas atrás do cortador, mantendo uma passagem livre, os escaladores tradicionais tendem a empurrar as lascas para a frente, o que pode bloquear o corte.

Quais são os benefícios da fresagem CNC em relação à fresagem convencional?

Benefícios das máquinas CNC que usam técnicas de fresamento de subida CNC

1. Melhores acabamentos de superfície: O acabamento da superfície do componente será de maior qualidade devido à ação do cortador de escalada durante o processo de corte, pois ele puxa as fibras do material em vez de empurrá-las. Essa ação produz menos rasgos e sacrifício de formas geométricas.
2. Menor força de corte: Com a fresa de subida, a força de pressão para baixo utilizada durante o corte minimiza a deflexão da ferramenta, bem como a vibração, o que cria uma usinagem mais precisa.
3. Vida útil mais longa da ferramenta: Com menos força de corte e calor gerado ou acumulado, a vida útil da ferramenta é estendida, pois o desgaste na aresta de corte é mitigado.
4. Melhor ejeção de chips: As lascas são removidas do lado do olho do cortador, o que significa que o lado do polegar fica livre de obstruções para uma pegada firme.
5. Econômico: Menos energia é usada na fresagem ascendente em comparação com a fresagem comum, o atrito é menor e também as forças de corte.

Usos padrão da fresagem convencional

1. Desbaste: Durante a fresagem convencional, tanto o corte quanto o desbaste podem ser feitos em uma única passagem. A taxa de remoção de material é maior do que a finesse com que é finalizado para deixar para trás uma boa superfície.
2. Materiais Duros: É uma prática comum fazer fresamento concordante em materiais mais duros, com potencial de deflexão da ferramenta/vibração do fuso.
3. Máquinas Manuais: O trabalho é feito em máquinas manuais ou mais antigas, sem dispositivos de compensação de folga, pois isso elimina a possibilidade de a ferramenta ser danificada pela folga da máquina.
4. Cortes interrompidos: O fresamento convencional, diferentemente do fresamento concordante, permite operar efetivamente durante processos de corte interrompidos, como, por exemplo, a usinagem de superfícies ásperas ou fundidas com inclusões volumétricas.

Quando a fresagem de subida deve ser preferida à convencional

O engate e desengate do cortador através das superfícies verticais da peça de trabalho, particularmente em metais mais macios como alumínio, requer um movimento mais controlado auxiliado por máquinas CNC confiáveis. O fresamento de subida é considerado para materiais mais macios que precisam de alta precisão e produtividade, mas acabamento de superfícies finas é necessário. Também é importante ter uma boa construção da máquina para evitar problemas com os fenômenos de recorte de cavacos e retração da ferramenta.

Quais são os impactos da fresagem de subida nos resultados da fresagem CNC?

Quais são os impactos do fresamento concordante na vida útil da ferramenta e no desgaste da fresa?

O uso de fresamento de subida sob as condições certas aumenta a vida útil da ferramenta e reduz o desgaste do cortador. Condições melhoradas não são fricção de volume de cavacos, calor ➔ arrasto abrasivo nesses termos, então o acúmulo de calor durante a usinagem é muito menos importante. Em particular, a vida útil da ferramenta em A1 é aumentada tremendamente, devido ao acúmulo de calor reduzido durante a usinagem. No entanto, se as máquinas forem configuradas incorretamente, ou não houver rigidez suficiente na estrutura, desgaste excessivo e danos ao cortador se tornam uma possibilidade devido à facilidade de puxar para a ferramenta. Para maximizar esses benefícios positivos na longevidade da ferramenta, a estabilidade da máquina e o avanço devem ser mais do que definidos dentro dos limites prescritos.

Efeitos no acabamento superficial e na largura dos cavacos formados

Os efeitos do acabamento da superfície, bem como a largura do cavaco, são governados tanto no fresamento de subida quanto no convencional. O engajamento da ferramenta no processo de fresamento de subida resulta em um único movimento direcional do cavaco. Este corte de varredura garante que os cavacos sejam produzidos em uma espessura constante que varia de um máximo durante a fase inicial do corte, bem como um mínimo em direção ao estágio de platô. Esses fatores sugerem que o acabamento da superfície será melhor usando o fresamento de subida porque as forças de corte são constantes e a ferramenta não é exposta a forças que causam flutuações. Além disso, suportar todos os fatores acima mencionados aumenta a visualização da superfície e diminui as chances de azulamento do material ao realizar trabalhos de usinagem precisos em tipos de material mais macios. Com o auxílio de técnicas e instrumentos de usinagem superiores que permitem a manipulação quase instantânea da direção do polo e o ajuste das arestas de corte, o valor da superfície usinada pode ser aumentado, bem como a consistência da largura do cavaco ao realizar as operações. Isso garante processos de fabricação produtivos e eficazes.

Quais são os problemas envolvendo a fresagem convencional e a fresagem por subida?

Compreendendo a folga em fresadoras

A folga em fresadoras é a pequena "folga" que ocorre em instrumentos de sistemas mecânicos quando o movimento reverso é executado. Esse fenômeno normalmente ocorre devido ao desengate dos parafusos de avanço e/ou peças desgastadas da máquina. A folga, em seu sentido absoluto, pode prejudicar a precisão da usinagem ao posicionar os componentes de forma imprecisa, especialmente durante trabalhos delicados. A precisão durante várias operações é crítica, e isso pode sofrer muito com a folga. As máquinas de hoje são auxiliadas contra esses problemas por meio da implementação de sistemas de acionamento direto, parafusos de esferas de alta velocidade ou ajustes mais avançados acionados por software que respondem a esses problemas em tempo real. A manutenção regular e a calibração adequada também são auxílios contra o desempenho da usinagem que sofre devido à folga.

Controle do Engajamento de Componentes de Máquinas e Ferramentas de Corte

O controle de todas as peças da máquina e o engate do cortador são vitais para atingir a precisão na usinagem, bem como preservar a ferramenta e a máquina por um período de tempo mais longo. Deve haver verificações reais na posição das peças da máquina, incluindo peças do fuso, guia e porta-ferramentas, que são necessárias para a precisão no trabalho. O engate do cortador afeta extensivamente a força de corte, o desgaste da ferramenta e o acabamento superficial alcançado; portanto, é necessária uma seleção apropriada desses fatores, profundidade de corte, taxa de avanço, velocidade do fuso, para propriedades do material. Métodos mais novos, como estratégias de trajetória de ferramentas adaptáveis ​​e sistemas de monitoramento em tempo real, permitem a alteração do engate do cortador em tempo real, aumentando a produtividade e minimizando as chances de danos à ferramenta ou sobrecarregamento do material. Além disso, a implementação desses sistemas de manutenção preditiva ajuda a estimar a extensão do desgaste em peças importantes das máquinas, permitindo a operação completa e minimizando o tempo ocioso da máquina.

Melhores práticas para melhorar técnicas de fresamento usando abordagens de fresamento de subida e convencional

Como melhorar os processos de escalada e fresamento convencional como um todo

Ao otimizar o desempenho de uma fresadora, sempre concentro meus esforços em algumas práticas. Para começar, decido entre fresamento de subida e fresamento de sela com base na natureza do material e no resultado necessário, porque ambas as técnicas têm seus pontos fortes. Na maioria dos casos, o fresamento de subida é melhor usado em materiais mais macios porque fornece um melhor acabamento de superfície e tem desgaste reduzido da ferramenta, enquanto o fresamento convencional corta materiais mais duros ou até mesmo configurações instáveis ​​e ásperas. Além disso, o uso de implementos de corte afiados e de alta qualidade, juntamente com uma adesão estrita às taxas de avanço recomendadas, revoluções do fuso e profundidades de corte também são prioridades. A calibração da máquina em intervalos regulares e a manutenção de componentes como lubrificação são essenciais para garantir a precisão necessária e evitar tempo de inatividade desnecessário. Além disso, aproveito as tecnologias mais recentes, como estratégias de trajetória de ferramenta adaptáveis ​​e sistemas de monitoramento de desempenho em tempo real para aumentar a eficiência durante o processo de usinagem.

Efeitos das várias estratégias de fresagem na qualidade da superfície

Tanto a fresagem de subida quanto a fresagem convencional diferem nitidamente na qualidade das superfícies produzidas. A fresagem de subida é conhecida por fornecer melhores acabamentos em superfícies em comparação à convencional, pois a fresa corta o material com pouca deflexão, o que minimiza o rasgo e aumenta a precisão. Este método é mais adequado do que o restante para materiais mais macios, bem como para materiais que precisam de alta integridade estrutural. No entanto, embora precise de convencional, pois não é muito útil em termos de qualidade de superfície, funciona melhor em materiais mais duros ou em máquinas mais antigas e propensas a folgas, que têm uma força maior, no entanto, cortam de forma mais estável. Em ambos os tipos, as condições da ferramenta devem ser atendidas, como nitidez e alinhamento correto, bem como seguir os parâmetros estipulados de fresagem para atingir o acabamento de superfície pretendido.

Como usar melhor a escalada e a fresagem convencional sem perder a eficácia

1. Técnica de correspondência com o material: A fresagem de subida é a melhor opção ao fabricar materiais mais macios ou quando um acabamento de superfície superior é necessário. Também é recomendado que materiais mais resistentes sejam realizados com fresagem convencional, pois cortes mais duros podem levar ao desgaste e danos da ferramenta, e o acabamento da superfície pode ser degradado.
2. Condição e afiação da ferramenta: Espera-se que as ferramentas estejam afiadas e verificadas quanto a danos antes da conclusão de qualquer tarefa. Ferramentas afiadas e sem danos ajudam a obter cortes com maior precisão, enquanto ferramentas cegas servirão apenas para diminuir a eficácia da superfície.
3. Velocidade de corte e taxa de avanço: Recomenda-se que os operadores sigam os guias fornecidos para cortes e avanços, juntamente com as especificações da ferramenta e do material, a fim de reduzir a depreciação da ferramenta e aumentar a eficiência da medição.
4. Minimize a folga da máquina: Peças mais antigas de máquinas provavelmente sofrerão alguma forma de folga quando usadas, levando a cortes imprecisos e partes do material sendo deixadas em excesso. Para mitigar isso, os operadores são mais adequados para fresagem convencional, pois ela remove o risco de ocorrência de folga.
5. Fixação adequada: Utilize grampos e dispositivos de fixação estáveis ​​para agarrar e posicionar o material antes do corte; qualquer forma de movimento pode prejudicar a precisão, bem como os indicadores de acabamento da superfície, independentemente dos métodos aplicados.

Se os operadores pensarem bastante nessas dicas, a produtividade aumentará drasticamente, garantindo que todas as necessidades definidas com a maior variedade de tipos de necessidades sejam atendidas para diferentes aspectos da fresagem com o conjunto.

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Quais são as principais diferenças entre fresamento concordante e fresamento convencional?

R: As diferenças entre esses dois métodos são melhor capturadas pela direção do corte e pelos cavacos resultantes. Durante o fresamento ascendente, os dentes da ferramenta de corte relevante se movem na mesma direção do avanço, permitindo que eles fiquem em contato com a superfície da peça de trabalho. Esse movimento específico da ferramenta auxilia na geração de superfícies aprimoradas e na redução da despesa com a vida útil da ferramenta. Em contraste, durante o fresamento convencional, também conhecido como fresamento ascendente, a ferramenta se move contra a direção do avanço. O fresamento ascendente permite que grande parte da ferramenta esfregue contra a superfície da peça de trabalho, o que significa que danificaria ou desgastaria superfícies brutas. Por causa disso, produz uma superfície mais áspera em comparação ao fresamento ascendente.

P: Quais são as vantagens da fresagem concordante em relação à fresagem convencional?

R: Há muitas vantagens em usar métodos de fresamento de subida, algumas das quais incluem acabamentos de superfície aprimorados, custo reduzido de ferramentas, requisitos de força reduzidos e evacuação aprimorada de cavacos. Além disso, observa-se que o fresamento de subida produz menos calor como resultado de menor atrito e, devido às maiores taxas de avanço, é mais útil em muitos serviços CNC.

P: Há algum problema associado à fresagem de subida?

R: Sim, há alguns problemas associados à fresagem de subida. A maior preocupação é que a ferramenta de corte possa se puxar para dentro da peça de trabalho. Isso é especialmente problemático em máquinas sem um eliminador de folga. Isso ocorre em máquinas mais antigas e menos rígidas, e pode causar quebra da ferramenta e danos à peça de trabalho.

P: Quando é melhor usar fresamento convencional em vez de fresamento concordante?

R: Há certas condições em que a fresagem convencional seria preferível. Isso inclui trabalhar com máquinas mais antigas sem um eliminador de folga, poros sobre materiais que têm superfícies duras ou escamosas e executar operações de desbaste pesadas. A fresagem de subida convencional é útil ao trabalhar com, ou em, profundidades de corte variadas também, especialmente ao lidar com ferro fundido. A convencional é mais fácil de usar porque não tende a quebrar ou superaquecer a ferramenta como a fresagem de subida.

P: Qual é a diferença na espessura dos cavacos entre o fresamento concordante e o fresamento convencional?

R: No projeto de fresamento de subida, a espessura do cavaco está no seu máximo e então começa a diminuir gradualmente. Isso torna o processo de criação e remoção de cavacos mais fácil. Em um processo de fresamento padrão, a espessura do cavaco começa do zero e aumenta lentamente, o que causa muito atrito e, ao mesmo tempo, um acabamento de superfície mais áspero do que o pretendido.

P: É possível obter tanto a fresagem ascendente quanto a convencional em uma fresadora Bridgeport?

R: Sim. Uma fresadora Bridgeport pode fazer ambas, inclinação convencional e de subida. Mas observe que tipos mais antigos de fresadoras Bridgeport e outras máquinas semelhantes podem não ter eliminadores de folga, e isso pode tornar a inclinação convencional mais perigosa. Nunca tente fazer fresagem de subida à mão livre acima de qualquer máquina sem garantir que sua máquina esteja equipada para suportar esse método.

P: Qual é o efeito do fresamento convencional e do fresamento concordante na vida útil da ferramenta?

R: Em projeções de longo prazo sobre desgaste, a vida útil da ferramenta com, é maior com, fresamento de subida sendo mais predominante. Isso se deve ao fato de que as forças que precisam ser aplicadas para subir são mais fortes do que aquelas usadas para ir na outra direção. A razão pela qual as ferramentas têm que ser empurradas muito para ficar muito perto da peça por um longo tempo causa o dano, deixadas muito perto da peça causam o dano.

P: Existe algum grupo de materiais que considera a fresagem concordante ou a fresagem convencional mais benéfica do que a outra?

R: Certos materiais são considerados ótimos para processos de fresamento específicos. Por exemplo, materiais mais macios como alumínio tendem a se destacar com a técnica de fresamento de subida devido à qualidade de superfície aprimorada e remoção eficaz de cavacos. Por outro lado, materiais que são mais duros ou têm superfícies abrasivas podem se sair bem com processos de fresamento convencionais porque podem absorver melhor a força do corte inicial, o que reduz o risco de quebra da ferramenta.

Fontes de Referência

1. Correlação entre força de corte e tensão residual na fresagem de topo a seco de Inconel HX
   • autores: Mohd Nor NA et al.
   • Data de publicação: 2022-11-29
   • Resumo: Este estudo explora a correlação entre força de corte e tensão residual criada durante a usinagem de Inconel HX com fresamento de extremidade seca, mais especificamente, para a abordagem de fresamento de subida. O estudo ilustra como vários parâmetros como velocidade do fuso e avanço por dente afetam tanto a força de corte quanto a tensão residual.
   • Metodologia: Os autores executaram técnicas de fresamento de topo seco, utilizando fresas de topo de cerâmica sólida para fresamento de subida. Eles calcularam tensões residuais e alimentação de forças de corte e depois disso processaram os dados para determinar relações entre os dois, bem como as condições que minimizariam ambos.
2. O efeito da tolerância de acabamento e do método de fresagem na rugosidade da superfície no processo de acabamento de Al5052 e Al7075
   • autores: Burhanudin e outros.
   • Data de publicação: 2022-11-30
   • Resumo: Este estudo investiga os efeitos de diferentes processos de fresamento, como fresamento de subida ou fresamento convencional, na rugosidade da superfície das ligas de alumínio Al5052 e Al7075. Os resultados mostram que, em comparação com o fresamento convencional, o fresamento de subida, em suas várias tolerâncias de acabamento, produz superfícies mais lisas.
   • Metodologia: Os pesquisadores realizaram experimentos com diferentes tolerâncias de acabamento, bem como com rugosidade variável da superfície por meio de procedimentos aceitos. Análises estatísticas foram realizadas para determinar a eficiência do processo de fresamento de subida.
3. Investigação experimental de forças de corte em fresamento de alto avanço de Liga de titânio
   • autores: J. Petrů et al.
   • Data de publicação: 2020-03-01
   • Resumo: Esta pesquisa analisa as forças de corte de impacto em ligas de titânio com fresamento de alto avanço enquanto examina tanto os métodos de fresamento de subida quanto os de fresamento convencional. O objetivo da pesquisa é aumentar a eficiência e minimizar o desgaste da ferramenta no processo de fresamento de subida refinando os parâmetros de corte.
   • Metodologia: Os escritores monitoraram as forças empregadas para cortar em configurações de fresamento de subida e convencional, usando condições diferentes para cada configuração. Os dados foram analisados ​​para determinar os parâmetros de corte que melhor reduziram as forças enquanto aumentaram a vida útil da ferramenta.
4. Um estudo sobre os efeitos da estratégia de fresamento na rugosidade da superfície
   • autores: A. Etyemez, A. Baran
   • Data de publicação: 2019-03-22
   • Resumo: Este estudo explora como várias operações de fresamento, como fresamento de subida, afetam a rugosidade da superfície do aço para trabalho a quente endurecido. O estudo tenta mostrar como a direção do fresamento, bem como os parâmetros definidos durante a operação de fresamento, afetam a qualidade da superfície final.
   • Metodologia: Este estudo explora como várias operações de fresamento, como fresamento de subida, afetam a rugosidade da superfície do aço para trabalho a quente endurecido. O estudo tenta mostrar como a direção do fresamento, bem como os parâmetros definidos durante a operação de fresamento, afetam a qualidade da superfície final.
5. Fresa
6. Fresamento (usinagem)