Fresamento de rosca em usinagem de peças CNC
O fresamento de roscas é um método altamente versátil e preciso para produzir roscas internas e externas em centros de usinagem CNC. Ao contrário do rosqueamento convencional, o fresamento de roscas utiliza uma ferramenta de corte rotativa com um perfil de rosca específico para interpolar helicoidalmente a forma da rosca. Este método oferece controle, flexibilidade e confiabilidade superiores, especialmente para materiais difíceis e aplicações críticas.
Princípios Fundamentais
O fresamento de roscas opera com base no princípio da interpolação helicoidal - movimento coordenado simultâneo de três-eixos, onde a ferramenta gira em torno de seu próprio eixo enquanto o centro da ferramenta segue um caminho helicoidal no plano X-Y, e o eixo Z-avança a uma taxa sincronizada com o avanço da rosca. Isso cria o perfil da rosca através do envelope das arestas de corte da ferramenta à medida que ela espirala através do material da peça de trabalho.
Tipos de ferramentas para fresamento de roscas
Fresas de rosca de metal durosão ferramentas sólidas de perfil-completo ou parcial-usadas para threads pequenos e médios que exigem alta precisão.Fresas de rosca intercambiáveisapresentam designs em estilo-de cartucho com pastilhas substituíveis, tornando-os ideais para roscas grandes e operações de desbaste onde a eficiência de custos é importante.Fresadoras de roscas multi-formaspermitem que uma única ferramenta produza vários passos de rosca, oferecendo flexibilidade para oficinas que desejam reduzir o estoque de ferramentas.Fresas de rosca-de ponto únicotêm uma aresta de corte e exigem múltiplos passes, adequados para grandes diâmetros, passos personalizados e aplicações de desbaste pesado.
Métodos de fresamento de rosca
O método de interpolação circular é a abordagem padrão onde o fresamento ascendente é preferido. A ferramenta entra no furo pré{1}}perfurado radialmente e depois segue um caminho helicoidal. Durante a entrada, a ferramenta mergulha até a profundidade inicial da rosca e avança radialmente até o diâmetro de corte. A fase de corte helicoidal envolve movimento circular de 360-graus com avanço Z-por revolução igual ao passo da rosca. Finalmente, a ferramenta sai retraindo-se radialmente para o centro antes da retração Z.
Para cálculo do caminho da ferramenta, o diâmetro da ferramenta para roscas internas é igual ao diâmetro nominal menos a profundidade da rosca multiplicada por dois. O raio de interpolação helicoidal é igual ao diâmetro nominal menos o diâmetro da ferramenta, dividido por dois.
A fresagem de rosca de perfil-completo usa ferramentas que correspondem exatamente ao formato da rosca, como perfis Unificados de 60-graus ou Whitworth de 55 graus. Esta abordagem completa a rosca em uma única passagem, mas requer uma ferramenta específica para cada passo. O fresamento de roscas com perfil parcial utiliza ferramentas que cortam apenas a crista e a raiz da rosca, exigindo múltiplos passes radiais, mas uma ferramenta pode cobrir uma variedade de passos.
O fresamento de rosca externa envolve a rotação da peça em uma mesa rotativa usando um quarto eixo ou a interpolação helicoidal da ferramenta em torno de uma peça estacionária. Este método é comumente usado para eixos grandes, parafusos de avanço e engrenagens helicoidais e requer espaço suficiente ao redor da peça de trabalho para acesso à ferramenta.
Vantagens em relação ao toque
O fresamento de roscas proporciona maior vida útil da ferramenta porque a carga de corte é distribuída por vários canais e passes, em vez de concentrada em algumas arestas. O controle de cavacos é excelente, produzindo cavacos curtos e gerenciáveis em vez de cavacos longos que correm o risco de acumular-se nos machos. A versatilidade do material se estende a todos os materiais, incluindo aços endurecidos até HRC 65, enquanto o rosqueamento com macho tem limitações em ligas tenazes.
Uma ferramenta pode cobrir uma variedade de diâmetros para o mesmo passo, oferecendo uma flexibilidade de tamanho de rosca que o rosqueamento com macho não consegue igualar. Em furos cegos, o fresamento de roscas pode produzir roscas até o fundo, sem a zona de rosca incompleta exigida pelos machos. A qualidade da rosca resultante apresenta acabamento superficial superior e ajuste preciso.
Se uma fresa de rosca quebrar, a recuperação será fácil porque a ferramenta é menor que o diâmetro da rosca. Uma torneira quebrada é difícil de remover e pode ficar presa permanentemente. O fresamento de roscas requer torque mais baixo, tornando-o mais adequado para roscas grandes em máquinas com potência limitada. A mesma ferramenta pode produzir roscas à esquerda-e à direita- simplesmente invertendo a direção do fuso, enquanto o rosqueamento requer toques separados-à esquerda.
Parâmetros Críticos do Processo
A velocidade de corte normalmente varia de 80 a 150 metros por minuto para aço e de 150 a 300 metros por minuto para alumínio, com reduções para materiais endurecidos. O avanço por dente geralmente fica entre 0,05 e 0,15 milímetros, dependendo do material e do passo da rosca. O avanço do eixo Z-deve corresponder exatamente ao passo da rosca por revolução para manter a precisão.
Para ferramentas de-perfil completo, o envolvimento radial cobre 100% da profundidade do thread em uma única passagem. Ferramentas de perfil-parciais usam passos radiais de 0,05 a 0,10 milímetros por passagem.
Os requisitos de pré-{0}}usinagem incluem fazer um furo com diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro nominal menos o passo, embora isso varie de acordo com o padrão da rosca. O furo deve ser reto,-posicionado corretamente e ter profundidade adequada para a rosca mais folga. Um chanfro ou escareador de 45 graus na entrada do furo auxilia na entrada da ferramenta e evita a formação de rebarbas.
Fundamentos da programação CNC
Um típico programa de código G-estilo Fanuc começa posicionando-se no centro do furo, ativando a compensação do comprimento da ferramenta e a refrigeração e, em seguida, acelerando para um plano de folga. A ferramenta avança até a profundidade inicial da rosca, a compensação da fresa é ativada durante a aproximação radial e a interpolação helicoidal é executada com o comando de movimento circular apropriado. Múltiplos loops helicoidais são repetidos para o comprimento de rosca necessário, após o que a compensação é cancelada e a ferramenta retrai.
As principais considerações de programação incluem a seleção da direção de interpolação helicoidal correta-no sentido horário ou anti-horário para corresponder ao ponteiro da rosca. A compensação da fresa deve permanecer ativa durante o movimento helicoidal. A precisão do passo depende da sincronização precisa entre a velocidade do fuso e o avanço do eixo-Z. A entrada da fresa de rosca deve usar entrada helicoidal ou rampa em vez de mergulho reto para evitar danos à ferramenta.
Desafios e soluções comuns
Roscas superdimensionadas ou subdimensionadas normalmente resultam de desgaste da ferramenta, compensação incorreta do diâmetro da ferramenta ou erro de passo. A solução envolve a verificação da entrada do diâmetro da ferramenta, a verificação dos desvios de desgaste e a calibração da máquina. O mau acabamento superficial geralmente resulta de rigidez insuficiente, ferramentas desgastadas ou velocidades e avanços inadequados. Para resolver isso é necessário reduzir o balanço da ferramenta, aumentar a rigidez e otimizar os parâmetros de corte.
Vibração e trepidação geralmente indicam longos balanços da ferramenta, paredes finas ou ressonância harmônica. As soluções incluem usar a ferramenta mais curta possível, reduzir a profundidade de corte e ajustar a velocidade do fuso para evitar frequências ressonantes. A quebra da ferramenta na entrada geralmente resulta de um mergulho radial reto ou de ângulos de entrada incorretos. Usar a entrada em rampa helicoidal e reduzir a taxa de alimentação de entrada evita essa falha. Roscas cônicas podem indicar erro de geometria da máquina, deflexão da ferramenta ou crescimento térmico. A verificação da esquadria da máquina, a implementação de passes de desbaste e acabamento e o uso de refrigeração resolvem esses problemas de forma consistente.
Aplicações e Indústrias
Na indústria aeroespacial, o fresamento de roscas produz fixadores de titânio e Inconel com tolerâncias críticas. O setor de petróleo e gás usa esse método para roscas de tubos API de grande-diâmetro e conexões de colunas de perfuração. As aplicações automotivas incluem roscas de blocos de motores e componentes de transmissão. A fabricação médica depende do fresamento de roscas para parafusos ósseos e roscas de implantes em titânio ou materiais PEEK. A indústria de moldes e matrizes produz roscas em aço ferramenta endurecido até HRC 65 para pinos ejetores. As aplicações gerais de máquinas abrangem roscas personalizadas, trabalhos de reparo e desenvolvimento de protótipos onde a flexibilidade é essencial.
