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Velocidade do Fuso vs. Taxa de Avanço: Comparação de dados de corte e guia de otimização

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Introdução

Na maquinagem CNC, a velocidade do fuso e a taxa de avanço são os parâmetros de corte mais fundamentais. Alguns acreditam que velocidades mais elevadas são sempre melhores, enquanto outros assumem que taxas de avanço mais baixas produzem superfícies mais suaves – no entanto, os resultados provam frequentemente o contrário.

Este artigo analisa a dinâmica da velocidade do fuso e da taxa de avanço, combinando estudos de casos práticos com princípios de otimização para ajudar os utilizadores a dominar o equilíbrio ideal entre estes dois parâmetros em diferentes materiais e condições de funcionamento.

Qual é a Velocidade do Fuso?

A velocidade do fuso é normalmente expressa em “RPM (rotações por minuto)”. Refere-se ao número de rotações que o fuso da máquina-ferramenta completa num minuto. Determina diretamente a velocidade linear da aresta de corte na superfície da peça de trabalho, que é a velocidade de corte.

Velocidade de rotação demasiado baixa: uma ação de corte insuficiente resulta numa superfície da peça de trabalho rugosa.

Velocidade de rotação excessiva: A temperatura de corte aumenta acentuadamente, tornando a ferramenta suscetível de se queimar.

Por conseguinte, as definições da velocidade do fuso devem ter em conta o material da peça e o diâmetro da ferramenta, ao mesmo tempo que se ajustam com base nas condições do fluido de corte. Por exemplo, as ligas de alumínio são adequadas para velocidades elevadas, enquanto as ligas de titânio requerem velocidades reduzidas para evitar o endurecimento por trabalho.

O que é a Taxa de Alimentação?

A velocidade de avanço (mm/min ou mm/rev) é a velocidade a que a ferramenta se desloca na direção do avanço. Afecta diretamente a espessura da apara, a carga da ferramenta e a eficiência da maquinação.

Velocidade de avanço demasiado rápida: Aumenta as forças de corte, leva à rugosidade da superfície e pode causar lascamento da ferramenta.

Taxa de avanço demasiado baixa: Produz aparas excessivamente finas, intensifica o atrito e, da mesma forma, aumenta o risco de sobreaquecimento da ferramenta.

Ao contrário da velocidade de rotação, o avanço dá mais importância à pressão exercida sobre a ferramenta de corte e ao estado de evacuação da apara. Para ferramentas com várias arestas, o avanço também está intimamente relacionado com o número de arestas de corte.

Taxa de Avanço vs. Velocidade do Fuso

Parâmetros Velocidade do Mandril Taxa de Avanço
Variáveis de Controle RPM, afeta a velocidade de corte mm/min ou mm/rev, afeta a espessura do cavaco
Funções Principais Determina a velocidade de corte e a temperatura de corte Determina a carga de corte e a evacuação do cavaco
Qualidade da Superfície Muito baixa → Superfície áspera

Muito rápida → Superfície áspera

Muito alta → Danos por queima

Muito lenta → Calor por fricção

Vida Útil da Ferramenta Alta velocidade → Desgaste rápido

Taxa de avanço grande → Quebra do material

Baixa velocidade → Superaquecimento por fricção

Taxa de avanço pequena → Desgaste rápido

Direções de Otimização Determinar a velocidade de rotação adequada com base no material e nas ferramentas Definir uma taxa de avanço razoável de acordo com a rigidez da ferramenta e a capacidade de resfriamento

Se a velocidade de rotação é a “velocidade”, então a taxa de alimentação é a “força”. Ajustar qualquer um deles de forma independente conduz frequentemente a problemas. A coordenação correta entre os dois é essencial para obter eficiência e estabilidade.

Princípios de Otimização e Estratégias de Aplicação

A definição da velocidade do fuso e da taxa de avanço requer a consideração simultânea de três factores: material, ferramentas e objectivos do processo. A combinação varia sob diferentes condições.

1. Factores Materiais

Maquinação de aço: Velocidade moderada do fuso, taxa de avanço adequada. Assegura a evacuação contínua das aparas e uma maquinação estável.

Usinagem de liga de alumínio: Alta velocidade do fuso, alta taxa de avanço. Aproveitar a suavidade do material e a excelente condutividade térmica.

Maquinação de aço inoxidável e ligas de titânio: Baixa velocidade do fuso, taxa de avanço moderada. Evitar o endurecimento por trabalho e minimizar a acumulação de aparas.

2. Factores de Ferramentas

Ferramentas de metal duro: Capazes de altas velocidades e altos avanços.

Ferramentas de aço de alta velocidade: Requerem parâmetros reduzidos para aumentar a vida útil da ferramenta.

Máquinas de grande diâmetro: Adequadas para baixas velocidades. Ferramentas de pequeno diâmetro: Adequadas para altas velocidades.

Utensílios revestidos: Resistentes a altas temperaturas, permitem velocidades mais elevadas. Ferramentas não revestidas: Os parâmetros devem ser conservadores.

Arestas de corte afiadas: Adequadas para pequenos avanços e operações de acabamento. Cortes resistentes: Adequadas para grandes avanços e operações de desbaste.

3. Objectivos da Maquinação

Maquinação em Desbaste: Grandes avanços, velocidades médias a baixas. Prioridade à eficiência.

Maquinação de acabamento: Altas velocidades, pequenos avanços. Prioridade à qualidade da superfície.

Comparações de Casos Práticos

Caso 1: Torneamento de barras de aço

Alta Velocidade Baixo Avanço → Aquecimento severo da peça de trabalho, vida curta da ferramenta.

Velocidade média Avanço médio → Qualidade estável da superfície da peça, vida útil prolongada da ferramenta.

Caso 2: Acabamento de discos de alumínio

Baixa Velocidade Alto Avanço → Acabamento superficial áspero, aparas irregulares.

Velocidade alta Avanço médio → Acabamento de superfície liso, alta eficiência.

Estes casos demonstram que os ajustes extremos que dependem apenas da velocidade do fuso ou da taxa de avanço podem falhar. Apenas uma abordagem equilibrada se revela eficaz.

Passos Práticos de Funcionamento

Determinar a velocidade de corte → Calcular a velocidade de rotação

Consultar os valores recomendados pelo fabricante da ferramenta, tendo em conta a dureza do material e o diâmetro da ferramenta.

Definir o avanço por dente → Calcular o avanço

Utilizar valores mais altos para maquinação em desbaste e valores mais baixos para maquinação de acabamento.

Observação do corte de teste → Inspecionar as limalhas e ouvir os sons

Aparas enroladas e com cor normal = Os parâmetros são adequados.

Cavacos com ruído agudo ou em pó = Os parâmetros precisam de ser ajustados.

Afinar os parâmetros → Dar prioridade aos ajustes do avanço antes de alterar a velocidade do fuso

Assegurar-se de que a ferramenta não roça sem cortar nem corta de forma demasiado agressiva.

Conclusão

Para os utilizadores, a melhor prática é: Com base nos valores recomendados pelo fabricante da ferramenta, combinados com a rigidez da máquina-ferramenta e os objectivos do processo, otimizar continuamente através de cortes experimentais reais.

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