Uma máquina controlada por computador é usada para cortar e moldar materiais durante o processo de fabricação automatizado conhecido como usinagem CNC. É frequentemente utilizado na fabricação de dispositivos médicos, automóveis e produtos aeroespaciais. A taxa de avanço e a velocidade de corte são duas variáveis cruciais que afetam a qualidade e a eficácia do processo na usinagem CNC. Embora essas duas palavras sejam frequentemente usadas de forma intercambiável, elas na verdade têm conotações e propósitos diferentes.
A eficácia da máquina se deve principalmente ao movimento relativo controlado por CNC da ferramenta e da peça de trabalho. Tanto os movimentos de corte quanto de alimentação podem ser empregados para quantificar suas ações. Mas, como a taxa de alimentação é diferente da velocidade de corte? Além disso, como essas variáveis de usinagem impactam os resultados da sua peça de trabalho fabricada? Este artigo fornece respostas para cada uma dessas perguntas. Então, vamos começar.
1. Por que a taxa de avanço e a velocidade de corte são importantes?
As taxa de remoção de material—a quantidade de material removido por unidade de tempo—é determinada pela interação dessas duas variáveis.
Quanto mais macio for o material, mais rápido ele poderá ser cortado. À medida que o material da ferramenta de corte se torna mais resistente, a velocidade de corte também aumenta. As forças de corte e a propensão da aresta postiça (BUE) no fresamento de facear são influenciadas pela velocidade de corte e pela taxa de avanço.
Os principais fatores reguladores no corte de metal são a profundidade de corte, a taxa de avanço e a velocidade de corte. A interação da ferramenta de corte e da peça, as forças de corte e a qualidade da superfície estão intimamente relacionadas.
A velocidade e o avanço são fatores importantes na produção de peças usinadas porque regulam a quantidade e a rapidez com que são produzidas. material é removido. As velocidades e avanços podem afetar significativamente a duração de uma ferramenta.
Uma ligeira incompatibilidade entre a taxa de avanço e a velocidade fará com que a ferramenta de corte se estilhace imediatamente. Velocidades e avanços são essenciais para obter melhor rugosidade superficial. Sempre que a máquina estiver operando em alta velocidade do fuso e taxa de ferramenta, marcas de trepidação se desenvolverão na superfície do substrato.
2. Diferença entre taxa de avanço e velocidade de corte
Embora o desempenho total da máquina seja impactado tanto pela taxa de avanço quanto pela velocidade de corte, esses termos indicam, em última análise, dois aspectos distintos. É fundamental compreender a distinção entre os dois para maximizar o desempenho da sua máquina CNC. Aqui estão algumas diferenças
- A principal distinção entre taxa de avanço e velocidade de corte é que o primeiro se refere ao ritmo com que a ferramenta gira sobre a peça de trabalho, enquanto o último se refere ao movimento da aresta de corte da ferramenta.
- A distância horizontal que a ferramenta de corte percorre na superfície da peça em um minuto é chamada de taxa de avanço. A velocidade de corte é a taxa de rotação, medida em rotações por minuto (RPM), do instrumento de corte. Em comparação com o avanço, que é inversamente proporcional ao número de arestas de corte, a velocidade de corte e o diâmetro da ferramenta são diretamente proporcionais.
- Por outro lado, a taxa de avanço descreve a rapidez com que a ferramenta de corte entra na peça de trabalho. A velocidade de um objeto é normalmente expressa como uma distância em polegadas por minuto (IPM) ou milímetros por minuto (mm/min), dependendo se é um instrumento rotativo ou oscilante. A profundidade, largura e taxa preferida de remoção de material influenciam a taxa de avanço.
- A temperatura de corte é um componente importante que pode afetar métricas como a vida útil da ferramenta e a rugosidade da superfície, o que pode esclarecer por que existe uma disparidade entre o avanço e a velocidade de corte.
- A velocidade de corte, geralmente expressa em m/min ou pés/min e indicada por Vc, produz uma geratriz. A taxa de avanço, geralmente expressa como mm/rot ou mm/min e marcada por s ou f, produz uma diretriz.
- A formação de vieiras ou marcas de avanço na superfície que é usinada não está diretamente relacionada à velocidade de corte. Embora a taxa de avanço afete diretamente as marcas de vieira na superfície do produto usinado, o que refletirá diretamente o grau de rugosidade da superfície.
Efeito dos parâmetros de corte em Ra para vários materiais de peças
3. Como calcular a taxa de avanço e a velocidade de corte?
Todas as variáveis necessárias para calcular a velocidade de corte e o avanço são mostradas no gráfico abaixo. O pré-requisito essencial para determinar a velocidade de corte e o avanço é a velocidade do fuso. O avanço final pode ser obtido usando duas técnicas diferentes: primeiro, calculando o avanço por dente e, segundo, calculando o avanço da ferramenta usando esse avanço por dente.
Nas operações de usinagem, o avanço e a velocidade de corte são duas variáveis cruciais que requerem consideração cuidadosa. Você pode avaliar essas métricas usando as etapas abaixo:
- Propriedades do material: O tipo de material a ser usinado determinará a taxa de avanço e a velocidade de corte necessárias. Determine as qualidades (características como condutividade térmica, tenacidade e dureza) do material que você está processando.
- Características da ferramenta: A taxa de avanço e a velocidade de corte também serão afetadas pelo tipo de ferramenta que você está usando, como aço rápido ou metal duro. Certifique-se de estar ciente do potencial e das limitações do seu equipamento.
- Consulte os dados de usinagem: Existem diversas fontes que incluem as taxas de avanço e velocidades de corte necessárias para vários tipos de ferramentas e materiais. Para ter uma ideia aproximada dos parâmetros ideais, consulte estas referências.
- Execute testes: Realize testes com diversas taxas de avanço e velocidades de corte para identificar as melhores configurações para sua configuração específica. Para determinar os números mais altos que ainda produzem resultados utilizáveis, comece com valores cautelosos e aumente-os gradualmente.
- Durante as execuções de teste, preste muita atenção ao processo de usinagem para garantir que a taxa de avanço e a velocidade de corte estejam produzindo os resultados pretendidos. Fique atento a indicações de desgaste da ferramenta ou outros problemas que possam significar que os parâmetros precisem ser alterados.
- Modifique as especificações: Depois de descobrir a taxa de avanço e a velocidade de corte ideais, ajuste-os ainda mais implementando pequenas alterações no procedimento de usinagem para se adequar à sua configuração específica.
4. Escolhendo a melhor taxa de alimentação
A taxa de avanço tem impacto direto em todos os aspectos da usinagem CNC, incluindo segurança, produtividade, vida útil da ferramenta e qualidade do produto. O material a ser usinado, o tipo de ferramenta de corte a ser utilizada, a máquina a ser utilizada e o objetivo da operação de usinagem desempenham um papel na determinação da taxa de avanço apropriada.
Na maioria das vezes, os operadores de máquinas CNC ou os programadores selecionam subjetivamente a taxa de avanço. Como consequência, o a taxa de alimentação é fixa em um valor conservador, o que resulta em tempos de usinagem mais longos ou menor vida útil da ferramenta porque não é ideal em termos de parâmetros de corte em cada ponto da fresa. Para ajudá-lo a escolher uma taxa de alimentação, tenha em mente as seguintes recomendações gerais:
Limite da taxa de alimentação
Apenas algumas opções de taxa de avanço dentro da faixa estão disponíveis para máquinas-ferramentas de torno padrão; no entanto, ultrapassar o limite não é permitido para esses tipos de máquinas-ferramentas.
Produtividade
A perda da qualidade da superfície aumentará a taxa de avanço para taxas de produtividade mais altas. Em outro caso, a velocidade de corte pode ser aumentada mantendo a taxa de avanço constante.
Qualidade da Superfície
Taxas de alimentação mais baixas podem resultar em melhor polimento superficial. Para o corte bruto, um avanço aproximado pode ser levado em consideração. Por exemplo, a taxa de avanço pode ser de 0.1-0.3 mm/rot para torneamento em desbaste e 0.01-0.05 mm/rot para operações de acabamento.
Mecânica de ferramentas de corte
Além da taxa de avanço, o formato da ferramenta pode ter impacto no polimento da superfície dos produtos. Quando o design permite, um valor maior para as dimensões da ferramenta pode ser selecionado.
Minimizar o tempo necessário para realizar uma tarefa e, ao mesmo tempo, manter o grau apropriado de precisão e polimento superficial, taxa de avanço e otimização da velocidade de corte pode aumentar a eficiência das operações de usinagem.
5. Escolhendo a velocidade de corte ideal
A velocidade de corte ideal deve ser garantida para obter os melhores resultados do procedimento de usinagem CNC. À medida que o avanço e a profundidade de corte aumentavam, as forças de corte também aumentaram. Medições da rugosidade da superfície revelaram que, à medida que a velocidade de corte aumentava, os valores de rugosidade diminuíam. Os seguintes parâmetros podem ser usados para prever a velocidade de corte ideal para uma técnica específica de usinagem CNC.
Capacidade do dispositivo de corte
A resistência da aresta de corte da ferramenta é um fator-chave na determinação das velocidades máximas de corte para operações de usinagem. Por exemplo, materiais de alta resistência, como diamante e nitreto de boro e carbono, podem ser utilizados para fazer ferramentas de corte para usinagem que podem atingir maiores velocidades de corte. No entanto, as ferramentas de corte construídas em aço rápido podem ser utilizadas para velocidades de corte mais lentas.
Material da ferramenta de corte
A velocidade de corte ideal também é influenciada pela substância da ferramenta de corte. Por exemplo, ferramentas feitas de metal duro são capazes de atingir velocidades de corte mais rápidas do que aquelas feitas de aço rápido.
Peças mais duras requerem atenção especial durante o processo de usinagem porque podem diminuir rapidamente o desempenho da ferramenta. Um material mais tenaz requer velocidades de corte mais lentas ao ser usinado. Por exemplo, comparado ao aço, o titânio requer uma velocidade de corte menor.
Especificações de acabamento de superfície
Velocidades de corte mais baixas podem ser essenciais para evitar arranhões na ferramenta e outras falhas superficiais se for necessário um acabamento de alta qualidade.
Vida das ferramentas
A vida útil da ferramenta é afetada e depende do tipo de material da ferramenta. Quanto mais suave
os materiais das ferramentas de corte causam rápida deterioração em velocidades de corte mais altas e a vida útil da ferramenta será reduzida. Quanto tempo o engenheiro ou maquinista pretende trabalhar naquela ferramenta é um aspecto adicional importante para decidir a velocidade de corte.
Na maioria das vezes, isso levará em consideração fatores como o preço da ferramenta e a quantidade de peças produzidas. A velocidade de corte rápida pode ser utilizada desde que estes parâmetros permaneçam dentro das faixas permitidas. A profundidade de corte (a) é a característica que tem menor impacto na vida útil da ferramenta, enquanto a velocidade de corte (V) e o avanço (f) são as duas que têm maior impacto.
Que velocidade e alimentação devo usar?
A fórmula abaixo pode ser empregada para calcular a velocidade do fuso para transformar vários materiais, desde que a constante SFM seja conhecida para um material específico.
RPM = SFM x (12/Pi) / Diâmetro de Corte
A velocidade ou velocidade do fuso está diretamente relacionada às rotações por minuto (RPM). Indica quantas rotações em torno de um eixo fixo foram realizadas em um minuto. Em cada etapa, o RPM mantém as mesmas rotações por minuto.
A maioria dos tornos CNC usa CSS (velocidade de superfície constante) para evitar que o fuso reduza gradualmente a velocidade à medida que a ferramenta se aproxima do eixo de giro. CSS altera as rotações por minuto para preservar uma velocidade de superfície consistente em qualquer inclinação do centro.
Polegadas por minuto (IPM) ou polegadas por revolução são duas maneiras de quantificar a taxa de avanço. (DPI).
A fórmula a seguir simplifica a determinação do valor dos DPI:
IPR=IPM/RPM
O alumínio pode ser cortado em taxas de 400–700 com ferramentas de alta velocidade e 800–1000 com ferramentas de metal duro, respectivamente. Com uma ferramenta de alta velocidade, o avanço por rotação do alumínio fica aproximadamente entre003 e 030 polegadas, e entre 008 e 045 polegadas com uma ferramenta de metal duro.
O tipo de ferramenta, o método de corte, as capacidades da máquina e o acabamento desejado podem ter um impacto significativo na velocidade e no avanço. Operações como segmentação ou divisão exigem taxas substancialmente mais lentas, geralmente 1 / 3 para 1 / 4 do RPM previsto.
A taxa de alimentação para diferentes materiais
Conclusão
Para maximizar as diversas características de usinagem CNC, incluindo vida útil da ferramenta, consumo de energia, tempo, rugosidade, velocidades e avanços devem ser usados. A fabricação de peças usinadas CNC se beneficia muito da interação entre velocidade de corte e taxa de avanço. Portanto, engenheiros e maquinistas devem compreendê-los completamente antes de decidir sobre velocidades e avanços.
Aumentos na taxa de avanço e na profundidade de corte têm um impacto negativo na qualidade da superfície. A qualidade da superfície melhora à medida que a velocidade de corte aumenta, porém este efeito parece ser mínimo. Este blog foi útil para você? Deixe-nos saber comentando abaixo.
