Qual é a diferença entre fresagem concordante e discordante?

FRESAMENTO 1. Processo

O fresamento é um processo de usinagem que gera superfícies de várias formas pela remoção progressiva de material através do avanço, relativamente lento, de uma ferramenta rotativa. A ferramenta, denominada fresa, possui múltiplas arestas (dentes) cortantes que removem, a cada rotação, uma pequena quantidade de material na forma de cavacos. Pelo fato de ferramenta e peça se movimentarem em mais de uma direção ao mesmo tempo podem ser obtidas superfícies com quase qualquer orientação.

As principais diferenças entre o fresamento e outros processos de usinagem são (ASM, 1989): • O corte é interrompido;

• Os cavacos são relativamente pequenos;

• A espessura do cavaco é variável.

No fresamento há dois movimentos a se considerar: • Rotação da ferramenta;

• Avanço da peça (em alguns casos a ferramenta pode executar os dois movimentos).

A máquina-ferramenta na qual é feito o fresamento é denominada fresadora ou máquina de fresar.

O movimento de avanço é, geralmente, feito pela própria peça que está sendo usinada. Porém, nas modernas fresadoras ou centros de usinagem, a ferramenta de corte pode ser dotada de movimento de avanço. No passado as fresadoras eram utilizadas para geração de superfícies prismáticas (rasgos de chaveta, rebaixos, rasgos em “T”, rasgos tipo “rabo de andorinha”, etc); confecção de dentes de engrenagens (retos, helicoidais, engrenagens cônicas) e diversas outras operações hoje consideradas simples. Atualmente, modernas fresadoras ou centros de usinagem equipadas com CNC são capazes de rosquear e gerar as complexas superfícies de moldes e matrizes.

2. Aplicações

A Figura 01 mostra alguns tipos de superfície possíveis de serem obtidos com as fresadoras. Devido a grande possibilidade de movimentação da mesa de a fresa, a variedade de tipos de superfície produzida é muito grande.

Figura 01 – Superfícies obtidas através do processo de fresamento.

Segundo a posição do eixo-árvore da máquina-ferramenta, o fresamento pode ser classificado em: • Fresamento horizontal;

• Fresamento vertical;

• Fresamento inclinado.

Figura 02 – Ilustração esquemática de uma (a) fresadora vertical e (b) horizontal

Segundo a disposição dos dentes ativos da fresa, classifica-se a operação nos seguintes métodos de fresamento: o fresamento tangencial ou periférico e o fresamento frontal.

a) Fresamento tangencial

O fresamento tangencial ou periférico é uma operação na qual os dentes ativos estão na superfície cilíndrica da ferramenta, o eixo da fresa é paralelo à superfície que está sendo gerada. Neste caso, as fresas são chamadas cilíndricas ou tangenciais. Figura 03.

b) Fresamento frontal

O fresamento frontal é uma operação na qual os dentes ativos da fresa estão na superfície frontal da ferramenta, o eixo da fresa é perpendicular à superfície gerada. Neste caso, as fresas são chamadas de frontais ou de topo. Figura 03.

Figura 03 – Fresamento frontal e fresamento tangencial.

4. Métodos de fresagem

Os métodos de fresagem se referem ao movimento relativo entre a peça e a ferramenta, podem ser concordante, discordante ou combinado:

a) Discordante – é aquele onde o sentido do movimento de avanço é contrário ao sentido do movimento de giro da fresa. No fresamento discordante, Figura 04, o corte do cavaco se inicia com espessura mínima (zero). Neste caso são geradas forças que tendem a levantar a peça da mesa da máquina, o que exige um bom sistema de fixação da peça. No caso de peças longas, presas pelas extremidades, o fresamento discordante pode gerar vibrações indesejadas.

Figura 04 – Ilustração do fresamento discordante.

O fresamento discordante costuma desgastar um pouco mais a ferramenta de corte, devido a dificuldade encontrada pela mesma em penetrar na peça (h=0). Uma grande vantagem deste método de fresamento é que não há influência da folga entre porca/parafuso (para máquinas convencionais), fazendo com que o movimento da mesa seja mais uniforme, gerando melhor acabamento. Este método é mais usado em situações onde ocorre folga entre o fuso e a castanha de comando do avanço da mesa da fresadora.

b) Concordante – é aquele onde o sentido do movimento de avanço é o mesmo do movimento de giro da fresa, Figura 05.

Figura 05 – Ilustração do fresamento concordante.

No fresamento concordante, o corte inicia-se com a espessura máxima do cavaco e são geradas forças que tendem a pressionar a peça contra a mesa da máquina. A grande desvantagem deste método de fresamento é que a força de avanço ocorre no mesmo sentido do deslocamento, desta forma a folga existente entre porca/parafuso do sistema de movimentação da mesa, Figura 06(a), é empurrada pelo esforço de corte, fazendo com que a mesa execute movimentos irregulares que podem prejudicar o acabamento da peça, ou até mesmo quebrar os dentes da fresa. Este problema pode ser corrigido através de manutenção a fim de tirar folgas da máquina e do uso de fusos de esferas, onde não existe folga. O problema da folga entre fuso/porca pode ser evitado com um fuso de esferas recirculantes que é geralmente utilizado em máquinas de comando numérico. Este fuso não possui folgas e possibilita a utilização da fresagem concordante. Por esta razão, em geral, em máquinas convencionais o fresamento discordante é o mais utilizado, já em máquinas comando numérico o fresamento concordante é o mais indicado.

A b Figura 06 – a) Folga entre o fuso e a porca fixa da mesa e b) fuso de esferas recirculantes.

Outro problema do fresamento concordante é que o corte inicia sempre com a espessura máxima de corte. Se a superfície possui camada superficial endurecida (óxido ou sujeira), o contato inicial ferramenta-peça será em condições desfavoráveis, o que causará a redução da vida da ferramenta. A fresagem concordante possui algumas vantagens: • A força de corte entra na peça forçando-a contra a mesa,

• Vida mais longa da ferramenta,

• Melhor acabamento superficial,

• Menor força e potência para o avanço,

• Caminho mais curto da aresta, durante o corte (≈ 3%). É a forma mais indicada para fresamento.

c) Combinado – é aquele que ocorre quando a fresa tem seu eixo dentro do campo de corte da peça

(neste caso, a penetração de trabalho, ae, é exatamente igual ao diâmetro da fresa). Assim, uma parte do corte ocorre em fresagem concordante e outra em discordante, Figura 07.

Figura 07 – Ilustração do fresamento combinado.

Cada um dos métodos de fresamento possui suas aplicações, vantagens e desvantagens. A Figura 08 ilustra os três métodos de fresagem.

Figura 08 – Fresamento discordante, concordante e combinado.

5. Parâmetros de usinagem:

• Velocidade de corte e rotação:

f – avanço (m/volta), z – número e dentes, fz – avanço por dente,

• Velocidade de avanço (m/min): η.fVf =

• Tempo de corte (min): f

Lf – percurso de avanço (m), Vf – velocidade de avanço (m/min).

• Tempo unitário – T1 (min/peça): T1(min)=TC(min)+TP(min) TP – tempo de preparação

• Produtividade Pr (peça/min): CrT P1=

maqL N QTT=

Q – quantidade de peças do lote, Nmaq – número de máquinas.

Dimensões de corte:

• Profundidade de corte (ap) – é a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (na direção do eixo da fresa).

• Penetração de trabalho (ae) - é a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida no plano de trabalho e perpendicular a direção de avanço. A Figura 09 mostra a profundidade de corte e a penetração de trabalho.

Qual a diferença entre fresamento concordante e discordante?

O que é um fresamento discordante?

Qual a diferença entre movimento concordante e movimento discordante?

Quais são as vantagens e desvantagens do fresamento concordante e do fresamento discordante?