Como selecionar parâmetros para usinagem de alumínio em uma máquina CNC

A usinagem CNC de alumínio é um dos serviços amplamente utilizados em todo o mundo nas indústrias de transformação devido à sua flexibilidade e rapidez no serviço. A escolha dos parâmetros corretos traz os melhores resultados na implementação de operações de usinagem.

Este artigo discutirá os fundamentos dos métodos de usinagem de alumínio, seleção de materiais e melhoria do desempenho do CNC. O conhecimento desses aspectos pode produzir um impacto positivo na durabilidade da ferramenta, no acabamento superficial e na produtividade.

O alumínio é amplamente utilizado em diversas aplicações devido a propriedades como leveza, alta resistência à corrosão e soluções de alta relação resistência/peso. No entanto, não é muito fácil usinar alumínio. Esses mesmos atributos que tornam o alumínio tão utilitário também causam desafios de usinagem altamente específicos, nomeadamente calor e cavacos.

Este guia irá ajudá-lo com as melhores ferramentas para enfrentar todos os desafios que surgem no decorrer da usinagem do alumínio.

Escolhendo a liga de alumínio certa

A escolha da liga de alumínio apropriada é a base para uma usinagem CNC bem-sucedida. Diferentes ligas têm propriedades variadas que podem afetar significativamente o processo de usinagem.

Ligas de alumínio comuns para CNC

As ligas de alumínio mais utilizadas em Usinagem CNC alumínio incluem:

• Alumínio 6061: Possui boas propriedades mecânicas e é facilmente soldado e devido à sua alta relação resistência-peso é adequado para fins estruturais e possui boa resistência à corrosão.

• Alumínio 7075: Este material específico é uma liga de alta resistência, que tem aplicação nas indústrias aeroespaciais. Possui alta relação resistência/peso, mas um pouco menos soldável que o 6061.

• Alumínio 2024: Popular por sua resistência à fadiga e alta resistência, esta liga está na indústria aeroespacial para suas produções. Mas isso é possível usando métodos de usinagem adequados para obter sempre resultados precisos.

Ou seja, cada uma dessas ligas possui determinadas características de usinagem. Por exemplo, embora o 6061 seja mais fácil de evitar a resolução e a forma melhor, o 7075 precisa de muita atenção em outros parâmetros, como taxa de avanço, velocidade de corte para evitar superaquecimento e desgaste da ferramenta.

Considerações sobre usinagem específica de liga

O conhecimento sobre as características das diferentes ligas de alumínio irá guiá-lo sobre a ferramenta CNC de alumínio apropriada para usar e os parâmetros corretos para definir em sua máquina. Por exemplo, é mais fácil usinar o alumínio 6061 em comparação com o alumínio 7075, que causa mais calor e, portanto, beneficia menores velocidades de corte e avanços. Essas propriedades determinam sua estratégia de usinagem e a seleção da liga deve depender dos requisitos de sua aplicação.

Principais parâmetros de usinagem CNC para alumínio

A usinagem CNC é baseada em uma série de fatores-chave que determinam a produtividade do processo de usinagem e as características do produto produzido. São eles: velocidade de corte, velocidade do fuso, avanço, profundidade de corte, taxa de mergulho, carga de cavacos e outros. O conhecimento desses parâmetros é importante para obter os resultados corretos conforme planejado.

1. Velocidade de corte

A velocidade de corte pode ser definida como a velocidade na qual a ferramenta de corte é alimentada através do material, normalmente expressa em pés por minuto ou metros por minuto. Este parâmetro influencia diretamente na taxa de remoção de material e nas características de acabamento da peça.

Uma velocidade de corte ideal otimiza a vida útil da ferramenta e a produtividade das prensas e ferramentas. Altas velocidades podem produzir calor que é ruim para a ferramenta de corte e baixa usinabilidade e acabamento superficial para baixas velocidades. A fórmula para calcular a velocidade de corte (Cs) é:

Cs = π x d x n

Onde:

π = 3,14

d = diâmetro da peça

n = velocidade do fuso em RPM

2. Taxa de alimentação

A taxa de avanço refere-se à distância através da qual a ferramenta de corte penetra na peça de trabalho por rotação do fuso, afetando o acabamento da superfície, a durabilidade da ferramenta e a taxa de usinagem. Normalmente é definido em polegadas por minuto (IPM) ou milímetros por minuto (MM/min).

O controle da taxa de avanço, a taxa de remoção de estanho e material e a taxa de deterioração da ferramenta são mantidos. Estas condições expõem as ferramentas a um desgaste muito rápido quando a taxa de avanço é aumentada, ao mesmo tempo que leva muito tempo quando a taxa de avanço é reduzida.

A fórmula para taxa de alimentação (F) é:

F=f×n

Onde:

f = deslocamento da ferramenta por rotação (medido em mm/rev)

n = velocidade do fuso (medida em RPM)

Determinando a taxa de alimentação correta

Na verdade o avanço tem seu valor dependendo do tipo de material, do estado da ferramenta, da potência disponível da máquina, da qualidade do acabamento e da vida útil da ferramenta.

Via de regra, trabalhar com materiais de natureza mais macia permite a utilização de avanços mais elevados, enquanto materiais como alumínio e cobre, que são de maior dureza, devem ser utilizados com taxas de avanço mais baixas para evitar maior desgaste da ferramenta e manter a qualidade acima.

3. Profundidade de corte

A profundidade de corte indica a espessura do material removido em uma passagem, geralmente variando de 0,5 a 2 milímetros, dependendo do tipo de material e da capacidade da máquina. A profundidade específica não é padronizada, mas deve ser selecionada com base nas propriedades do material e na capacidade da ferramenta.

Diretrizes para profundidade de corte

• Materiais macios (por exemplo, alumínio): As profundidades podem ser maiores (1-2 mm).

• Materiais Duros (por exemplo, Aço): As profundidades devem ser menores (0,5-1 mm).

4. Velocidade do fuso (RPM)

A velocidade do fuso é a velocidade de rotação da ferramenta de corte ou peça de trabalho, medida em rotações por minuto (RPM). Ele desempenha um papel crítico na eficiência do corte, na vida útil da ferramenta e na qualidade do acabamento superficial. A velocidade do fuso deve ser ajustada de acordo com o material a ser usinado.

Calculando a velocidade do fuso

A fórmula para a velocidade do fuso (n) é:

n=Cs×1000 / π×d

Onde:

• Cs= velocidade de corte (m/min)

• d= diâmetro da peça (mm)

5. SFM / Pés de superfície por minuto

Pés de superfície por minuto (SFM) medem a velocidade de corte na superfície da peça e influenciam significativamente a eficiência de corte e a qualidade da superfície. A fórmula para SFM é:

SFM = π× D × RPM / 12

Onde:

D = diâmetro da peça (polegadas)

RPM = velocidade do fuso (rotações por minuto)

6. Taxa de mergulho

A taxa de mergulho é a velocidade na qual a ferramenta de corte se move verticalmente no material, normalmente medida em polegadas por minuto (IPM) ou milímetros por minuto (MM/min). Uma taxa de mergulho bem otimizada reduz o desgaste da ferramenta de corte e aumenta a eficiência da usinagem. A fórmula para a taxa de queda é:

Taxa de mergulho = avanço por dente Número de canais Velocidade do fuso

7. Carga de cavacos

A carga de cavacos refere-se ao material removido por cada aresta de corte durante um passe. Manter uma carga de cavacos ideal é essencial para a integridade da ferramenta, a qualidade do acabamento superficial e a eficiência da usinagem. A carga correta de cavacos equilibra vários fatores, incluindo tipo de material, condição da ferramenta de corte e capacidades da máquina.

Balanceamento de carga de cavacos

• Tipo de material: Materiais mais macios geralmente permitem cargas de cavacos mais altas.

• Ferramenta de corte: Ferramentas de alta qualidade podem lidar com cargas maiores de cavacos.

• Potência da máquina: Máquinas mais potentes podem acomodar cargas maiores de cavacos sem comprometer a precisão.

Parâmetros recomendados para alumínio

O alumínio é um dos materiais mais utilizados na usinagem CNC por ser leve, resistente e fácil de usinar. Para obter melhores resultados, os instrumentos de corte devem ser afiados para reduzir a quantidade de calor produzida durante a usinagem. além disso, a taxa de resfriamento e lubrificação desempenha um papel importante na vida útil da ferramenta de corte, bem como no acabamento superficial.

• Velocidade do fuso: 3000-6000 RPM

• Velocidade de corte: 600-1000 pés por minuto (pés/min)

• Taxa de avanço: 0,002-0,005 polegadas por dente (IPT)

• Profundidade de corte: 0,04-0,10 polegadas

• Acabamento superficial: Altas velocidades do fuso combinadas com baixas taxas de avanço ajudam a obter um acabamento superficial liso.

Seleção de ferramentas para usinagem CNC de alumínio

A escolha da ferramenta certa está entre os fatores críticos nos processos de fresamento CNC de alumínio. A seleção das ferramentas afeta todo o processo de usinagem ou produção e a qualidade geral dos produtos acabados.

Melhores materiais para ferramentas para alumínio

Quando se trata de usinagem de alumínio, o tipo de material utilizado na ferramenta exerce muita influência. Os materiais comuns incluem:

• Ferramentas de metal duro: As ferramentas de metal duro são aplicadas na usinagem de alumínio devido à sua dureza ou resistência ao desgaste. Precisando de menos força, elas podem lidar com velocidades elevadas do fuso e também fornecer superfícies com acabamento mais rico do que as ferramentas HSS.

• Ferramentas HSS: HSS são mais baratas que o metal duro, embora seu desempenho possa não ser tão rápido e não ter uma extensão longa quanto as ferramentas de metal duro. Mas eles podem ser apropriados para trabalhos em pequena quantidade de produção ou uso menos intensivo.

Revestimentos e geometrias de ferramentas para eficiência

Os revestimentos de ferramentas, como TiN (nitreto de titânio) ou TiAlN (nitreto de alumínio e titânio), podem melhorar significativamente o desempenho, reduzindo o atrito e melhorando a resistência ao desgaste. Além disso, selecionar a geometria correta da ferramenta pode otimizar o desempenho:

• Ângulos de hélice altos: Ferramentas com ângulos de hélice altos podem melhorar o escoamento de cavacos e reduzir a probabilidade de travamento da ferramenta, o que é crítico na usinagem de alumínio.

• Canais polidos: Os designs de canais polidos ajudam na remoção eficaz de cavacos e evitam o acúmulo de cavacos, aumentando a eficiência geral.

Melhores práticas para otimizar parâmetros de usinagem CNC

Aplicar as melhores práticas em usinagem CNC é fundamental se se deseja alcançar ótima produtividade, durabilidade da ferramenta e obter peças de qualidade. Aqui estão algumas estratégias a serem consideradas:

Estratégias de corte adaptativas

As estratégias de parâmetros de corte adaptativos permitem ao usuário modificar um ou vários parâmetros de uma linha durante a fase de usinagem, dependendo das condições atuais. Além disso, isto também aumenta o desempenho e diminui a probabilidade de quebra da ferramenta, aumentando assim a durabilidade da ferramenta.

Ajuste de dados em tempo real

Tais aplicações podem ser integradas para monitorar as regiões desejadas e fazer as correções necessárias nos parâmetros de corte conforme as condições permitirem. O superaquecimento das ferramentas pode ser eliminado através do controle de temperatura, como pode ser visto através do monitoramento do desempenho, como os tempos de uso antes de precisar ser substituído.

Otimização de Software CNC

Todas as máquinas CNC atuais contêm programas de computador que podem ajustar automaticamente as configurações básicas de acordo com o uso. A utilização desses recursos pode resultar em melhorias nos testes e na qualidade dos produtos finais e na melhoria da usinagem das peças.

Técnicas de gerenciamento de calor

O controle de calor é muito importante na usinagem CNC de alumínio. Ao selecionar as velocidades de corte e taxas de avanço adequadas e a abordagem correta para a aplicação da refrigeração, é possível minimizar o acúmulo de calor e, portanto, reduzir a tendência ao desgaste do flanco da ferramenta e aos acabamentos Globe.

Ferramentas Avançadas de Controle Geométrico

Existem geometrias de ferramentas ideais a serem utilizadas para que o desempenho e o resultado também possam ser melhorados dependendo da tarefa a ser usinada. Basicamente, as ferramentas utilizadas na usinagem de alumínio devem priorizar principalmente a questão da remoção de cavacos e dissipação de calor.

Uso de refrigerantes e lubrificação na usinagem CNC de alumínio

O uso adequado de refrigerantes e lubrificação é vital na usinagem CNC para gerenciar o calor e melhorar o desempenho da ferramenta.

• Importância do líquido refrigerante para gerenciamento de calor: Os refrigerantes reduzem o acúmulo de calor durante a usinagem, evitando o desgaste da ferramenta e garantindo um melhor acabamento superficial. Eles também podem ajudar na eliminação de chips, melhorando o gerenciamento de chips.

• Melhores práticas de refrigeração: Os refrigerantes solúveis em água costumam ser eficazes para usinagem de alumínio. É essencial escolher um refrigerante compatível com o alumínio para evitar reações químicas que possam degradar o material ou a ferramenta.

Erros comuns a serem evitados na usinagem CNC de alumínio

Surpreendentemente, mesmo os maquinistas experientes podem ficar presos no que impacta o processo de usinagem. Aqui estão alguns erros comuns a serem observados:

Velocidade incorreta do fuso

Ao operar um fuso em velocidades erradas, as ferramentas muitas vezes acabam queimando e desenvolvendo outros sinais iniciais de falha. Lembre-se de que a velocidade do fuso deve ser sempre ajustada ao tipo específico de liga de alumínio com a qual você vai trabalhar.

Taxas de alimentação inadequadas

Aplicar taxas de avanço incorretas pode causar grande desgaste da ferramenta ou baixa qualidade do acabamento superficial. A taxa de avanço deve ser igual à taxa de corte para obter ótimos resultados.

Má evacuação de chips

O escoamento de cavacos deficiente ou inadequado também apresenta problemas como empacotamento de cavacos, resultando em acabamento ruim e alto desgaste da ferramenta. Conseqüentemente, será importante para sua estratégia de usinagem ter sempre um plano adequado para lidar com os cavacos.

Negligenciando refrigerantes

O uso de refrigerantes inadequados significa que eles podem superaquecer e isso reduzirá a vida útil das ferramentas. Modifique uma técnica de resfriamento que se adapte às condições de usinagem do seu projeto.

Planejamento ineficiente do caminho da ferramenta

Quando o caminho correto da ferramenta não é planejado leva mais tempo na usinagem e o desgaste da ferramenta aumenta. É sempre aconselhável gastar mais tempo para desenvolver o caminho correto da ferramenta, a fim de levar em conta todas as instâncias acessíveis no processo.

Conclusão

A escolha dos parâmetros corretos de usinagem CNC de alumínio envolve não apenas algumas etapas específicas, mas também leva em consideração vários fatores. A seleção de ligas e tipos de ferramentas, as velocidades de corte e taxas de avanço são todas medidas que são pequenas decisões que impactam a eficiência geral do seu processo de usinagem. Quando todas as especificidades da usinagem de alumínio e do uso do CNC de alumínio Chevron são totalmente compreendidas, é possível obter os melhores retornos com o mínimo esforço e despesas necessárias.

As informações contidas aqui irão inspirá-lo a pesquisar constantemente novas tecnologias e métodos para se tornar um operador de máquinas de usinagem de primeira linha, onde quer que esteja. Isso ocorre porque a adoção da cultura de melhoria contínua no fluxo de trabalho não só melhorará a qualidade do seu produto, mas também a sustentabilidade das suas operações CNC.