Espessura equivalente do cavaco – O pesquisador sueco Sören Hägglund desenvolveu um modelo mais global que fornece uma medição denominada espessura equivalente do cavaco, que pode gerar previsões sobre a vida da ferramenta com precisões de mais ou menos dois por cento. No modelo mostrado na figura 4, o arco amarelo representa as espessuras variáveis do cavaco real conforme produzido pela fresa. A barra laranja, que ilustra a abordagem da espessura média dos cavacos, é uma versão solta do cavaco amarelo. A barra azul representa a espessura equivalente do cavaco. Uma diferença importante é que o modelo da espessura equivalente do cavaco é fatorado no tempo que a aresta da ferramenta gasta durante o corte. Isso é significativo pois, como a quantidade da frase em contato com a peça varia, a aresta de corte gasta um período de tempo diferente no corte e a espessura do cavaco gerado também muda.
O modelo de espessura equivalente do cavaco também leva em consideração a influência do raio de ponta da ferramenta na espessura do cavaco. O modelo emprega um conceito originalmente desenvolvido para operações de torneamento pelo engenheiro sueco Ragnar Woxén no começo dos anos 1930. A fórmula de Woxén calcula a espessura teórica do cavaco ao longo da ponta da ferramenta, basicamente endireitando o raio de ponta e permitindo que a área do cavaco seja descrita com um retângulo.
Os cálculos de espessura do cavaco ajudam os fabricantes a evitar problemas que surgem quando os cavacos são mais finos do que um certo valor mínimo ou são mais grossos do que um determinado nível máximo. Quando o contato radial aumenta em relação ao diâmetro da fresa, a taxa de avanço deve ser baixada para manter a mesma espessura do cavaco. Isso garante que a espessura máxima do cavaco não se torne excessiva, uma condição que reduzirá a vida da ferramenta e, consequentemente, a quebra da fresa.
Por outro lado, produzir cavacos mais espessos do que um certo valor mínimo é especialmente importante ao usinar materiais com encruamento, como superligas e titânio. Uma aresta de corte que produz cavacos muito finos cria uma área encruada que é cortada por arestas de corte subsequentes. O corte da camada resultante de material encruado acelera o desgaste da ferramenta e pode reduzir a vida da ferramenta em pelo menos um fator de três.
Muitas oficinas usinam materiais de encruamento da mesma forma que aços endurecidos, empregando profundidades de corte mais leves e taxas de avanço mais baixas. Como resultado, as fresas geralmente funcionam em parâmetros que produzem espessuras insuficientes do cavaco, com resultados de baixa qualidade. A escolha das técnicas de fresamento discordante ou concordante (veja a barra lateral) também afeta a espessura do cavaco e a usinagem de materiais de encruamento.
Conclusão – O controle da espessura do cavaco é um fator importante em operações de fresamento bem-sucedidas. O aproveitamento total dos conceitos de espessura do cavaco envolve primeiro o cálculo da espessura equivalente do cavaco e, em seguida, a determinação dos limites mínimo e máximo da espessura do cavaco.
Como o modelo complexo da espessura equivalente do cavaco inclui uma coleção de variáveis, os cálculos necessários para resolver a equação consomem muito mais tempo e esforço do que o modelo simplificado para a espessura média dos cavacos. Fazer manualmente os cálculos em um ambiente de produção não proporciona eficiência de tempo e custo.
No entanto, a disponibilidade de programas de software de computador para calcular parâmetros de usinagem, como aqueles disponíveis pela Seco, permite que os usuários insira os dados e resolvam as equações em segundos. O resultado são processos otimizados de fresamento que aumentam a produtividade e a lucratividade.
Espessura do cavaco e técnica de fresamento
Um parceiro para o conceito de espessura equivalente do cavaco é considerar a maneira que os cavacos são formados. A formação de cavacos do fresamento ocorre de duas maneiras diferentes, dependendo da rotação da fresa em relação ao movimento da peça. Os dois métodos são fresamento discordante (para cima) ou concordante (para baixo). No fresamento discordante, a fresa gira contra o sentido de avanço da peça. No fresamento concordante, a fresa gira no mesmo sentido que o avanço da peça.
No fresamento discordante, a aresta de corte entra na peça na profundidade de corte zero. O cavaco começa a formar na espessura mínima e acaba na espessura máxima. Por outro lado, o cavaco gerado no fresamento concordante começa na espessura máxima e é afilado até sua espessura mínima.
Ao fresar com o método discordante, a aresta de corte fricciona a peça antes de cortar, e o cavaco fino absorve muito pouco o calor. As duas condições contribuem para o encruamento da superfície da peça e redução da vida da ferramenta. Caem cavacos na frente da fresa e eles podem ser recortados e, com isso, degradar o acabamento da superfície. No fresamento horizontal, as forças de corte para cima podem elevar a peça, necessitando o uso de dispositivos de fixação complexos.
O fresamento concordante é preferível por diversas razões. Ele elimina o atrito da aresta de corte conforme faz o corte, maximizando a vida da ferramenta e reduzindo a geração de calor. É necessária menos potência da máquina, e os cavacos caem atrás da fresa para minimizar procedimentos de recorte e melhorar o acabamento da superfície e a vida da ferramenta. A ação de corte gera força para baixo, o que ajuda a estabilizar a peça e simplificar a fixação. A espessura inicial do cavaco permite que ele seja afastado do calor e minimiza o encruamento da superfície da peça ao usinar materiais como superligas, aços inoxidáveis e titânios.
No entanto, as forças para baixo criadas no fresamento concordante podem causar folga da mesa da máquina, especialmente em equipamentos de fresamento manuais e/ou mais antigos. A reação prejudica a precisão e aumenta a carga de cavacos na fresa até o ponto em que pode quebrar. Como resultado, o método de fresamento discordante pode ser necessário em situações que envolvem máquinas e peças menos estáveis.
O fresamento discordante também pode ser preferível ao fresar peças fundidas, peças forjadas e material com camada cementada. Isto ocorre porque o corte discordante começa abaixo da superfície bruta ou endurecida do material, enquanto a entrada da ferramenta na peça na espessura total do cavaco no fresamento concordante pode causar o lascamento da aresta de corte, pois encontra a área endurecida do material.
(*) Patrick de Vos é gerente de Educação Técnica Corporativa da Seco Tools
