A qualidade da superfície ou rugosidade da superfície de componentes usinados cnc é de suma importância para os fabricantes. O objetivo é produzir peças que, idealmente, não devem exigir uma grande operação de acabamento para atender às deformações da superfície.
Realisticamente, esse acabamento de superfície ideal pode não ser possível, mas as escolhas de ferramentas podem piorar o problema. O material, o tamanho, a geometria, a resistência ao desgaste e os parâmetros de corte da ferramenta – todos influenciam a qualidade da superfície de uma peça usinada CNC. Portanto, a escolha das ferramentas deve ser feita após ponderar todos esses fatores.
Este artigo explora todos os aspectos de uma ferramenta de corte que afetam a qualidade da superfície na usinagem CNC e as razões por trás disso.
Escolhas de materiais para ferramentas Acabamento de superfície
O primeiro fator de impacto é o material de ferramenta. Para simplificar, consideraremos três tipos de máquinas-ferramentas CNC: carboneto, HSS e cerâmica.
ferramentas de carboneto podem manter uma borda afiada em altas velocidades, o que ajuda a atingir tolerâncias mais apertadas em materiais mais duros. Além disso, sua alta resistência ao calor permite usinagem mais rápida sem comprometer a qualidade da superfície.
cerâmico ferramentas oferecem a mais alta dureza entre todas as ferramentas de corte e até mesmo a mantêm em altas temperaturas. Elas podem atingir acabamentos finos em materiais difíceis de usinar, como aços endurecidos e ligas de alta resistência. No entanto, elas são quebradiças e podem quebrar sob impacto ou baixas velocidades.
HSS ferramentas de corte são adequadas para tarefas gerais de usinagem devido à sua acessibilidade e facilidade de reafiação. No entanto, ferramentas HSS têm menor resistência ao calor, o que limita seu desempenho em metais duros. Elas são propensas a embotar mais rápido sob altas temperaturas, o que pode aumentar a rugosidade da superfície.
O efeito da geometria da ferramenta no acabamento da superfície
O posicionamento e o tamanho da ferramenta também importam. Um diâmetro maior aumenta a rigidez da ferramenta. Mas esse diâmetro requer mais potência da máquina; ele pode se expandir termicamente e causar um acabamento mais áspero se não for gerenciado corretamente. Em contraste, diâmetros mais finos são flexíveis, mas propensos à deflexão.
O ângulo de ataque é outro fator de influência. Um ângulo de ataque positivo reduz as forças de corte, minimizando o desgaste da ferramenta e a suavidade da superfície. No entanto, muito ataque positivo pode enfraquecer a aresta de corte e lascá-la.
O ângulo de alívio fornece folga entre a ferramenta e a peça de trabalho para evitar atrito desnecessário. Quando o ângulo de alívio é grande, a folga aumenta. E assim, o atrito e o desgaste da ferramenta. No entanto, se for muito íngreme, pode enfraquecer a borda da ferramenta e lascá-la.
Uma aresta de ferramenta mais afiada também resulta em deformação mínima e um corte mais limpo. No entanto, arestas muito afiadas são mais propensas ao desgaste, especialmente em materiais mais duros. Para tais casos, arestas ligeiramente afiadas ou arredondadas fornecem uma abordagem equilibrada.
Por que os revestimentos de ferramentas são importantes para a qualidade da superfície
Os revestimentos de ferramentas melhoram a durabilidade da ferramenta, reduzem o atrito e controlam o calor, o que contribui para um acabamento mais suave na superfície usinada.
Revestimento de nitreto de titânio (TiN), de cor amarelo-ouro, é uma opção popular para ferramentas de corte. Sua camada/revestimento reduz a adesão entre a ferramenta e a peça de trabalho, o que, em última análise, minimiza a aresta postiça (BUE) – um fator que pode degradar a qualidade da superfície. Além disso, sendo termicamente estável, permite que as ferramentas trabalhem em velocidades mais altas.
Os revestimentos DLC têm dureza excepcional e coeficiente de atrito extremamente baixo, o que os torna ideais para tarefas de alta precisão. A superfície lubrificante DLC reduz o atrito, responsável pelo desgaste da ferramenta. Ferramentas de corte revestidas com DLC têm mostrado resultados promissores ao usinar alumínio.
Impacto do desgaste da ferramenta na rugosidade da superfície
Desgaste de flanco e vibração são dois mecanismos primários de desgaste que podem causar aumento de rugosidade.
O desgaste do flanco ocorre quando a face do flanco da ferramenta sofre atrito contra a superfície usinada, erodindo gradualmente a aresta de corte. Com o tempo, a capacidade de corte da ferramenta diminui e você testemunha acabamentos ásperos com contato inconsistente. Também cria microranhuras e arranhões na superfície.
A vibração na usinagem CNC também decorre do desgaste da ferramenta porque quando a aresta de corte se deteriora, ela perde sua estabilidade. A relação entre flanco e vibração é linear; quanto maior o desgaste do flanco, maior a vibração. Em tais condições, as marcas de vibração são bastante perceptíveis na peça de trabalho.
Parâmetros de corte e sua influência na qualidade da superfície
Parâmetros de corte, particularmente velocidade do fuso e taxa de avanço, têm um papel na determinação da qualidade da superfície na usinagem CNC. Eles controlam forças de corte, temperatura da ferramenta e formação de cavacos – os fatores que governam a rugosidade da superfície.
A velocidade do fuso é a taxa na qual a ferramenta gira. Em altas velocidades, a aresta de corte passa sobre o material com mais frequência, resultando em cortes mais suaves e menor rugosidade da superfície. Velocidades excessivamente altas são desastrosas para metais devido à geração de calor. Portanto, um equilíbrio deve ser mantido.
A tendência é totalmente oposta no caso da taxa de avanço. Uma taxa de avanço mais baixa geralmente resulta em um acabamento de superfície mais fino, pois a aresta de corte envolve menos material por passagem, o que cria menos marcas de ferramenta. Estudos em compósitos CFRP mostram que taxas de avanço mais baixas ajudam a prevenir defeitos como delaminação e rebarbas.
Estratégias de trajetória de ferramenta e rugosidade da superfície
O caminho da ferramenta pode influenciar a qualidade da superfície controlando o tempo de contato, a direção e a distribuição da carga de corte. O exemplo de fresamento de subida pode nos ajudar aqui.
No fresamento de subida, a ferramenta corta na mesma direção do avanço, produzindo menos atrito e um acabamento mais suave. Enquanto isso, no fresamento convencional, a ferramenta corta contra o avanço. Isso resulta em mais atrito, o que pode causar uma superfície mais áspera, pois o material se deforma no ponto de entrada.
Opções de acabamento oferecidas pela RJCMold
A seleção correta da ferramenta pode controlar o resultado do acabamento da superfície. No entanto, na maioria dos casos, não é possível obter uma superfície fina e lisa – peças usinadas em CNC precisam passar por processos de acabamento secundário.
Na RJCMold, oferecemos opções de acabamento para melhorar a qualidade da superfície de peças usinadas em CNC. Você pode escolher entre um acabamento como usinado (padrão), anodização, revestimento em pó, revestimento prateado, galvanoplastia, galvanoplastia e pintura úmida. Além disso, temos várias opções de acabamento disponíveis para moldagem por injeção, impressão 3D e fundição de uretano.
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