Fresagem

A fresagem é um processo em que a modelação da peça é obtida através de arranque de apara por uma ferramenta rotativa com duas ou mais arestas de corte, a fresa. Para esse efeito é utilizada uma máquina denominada fresadora, que pode também fazer operações de furação, mandrilagem ou roscagem [14].

A fresagem poder ser dividida em dois grupos: fresagem cilíndrica e fresagem frontal [15].

Na fresagem cilíndrica (fig. 29), ou fresagem tangencial, ou fresagem periférica, o eixo de rotação da ferramenta é paralelo à superfície a ser maquinada, e a arranque de apara é realizado pelas lâminas presentes na periferia da fresa. Dentro deste grupo, ainda se pode subdividir diferentes tipos de fresagem cilíndrica [15, 16]:

1) Fresagem de formas complexas – As fresas são utilizadas para forma complexas e por norma são construídas através da associação de fresas mais simples.

2) Fresagem cilíndrica ou tangencial – é a forma básica deste tipo de fresagem em que a fresa apenas retiram material na sua periferia cilíndrica gerando superfícies planas.

3) Fresagem de ranhuras e contornos – O uso de fresas cilíndrico-frontais gera uma superfície plana com paredes laterais, resultado da ação combinada dos gumes da periferia e da face frontal da fresa.

4) Fresagem de ranhura para chavetas Woodruff – As fresas usadas nesta operação têm uma haste cilíndrica e maquinam uma superfície cilíndrica na peça.

5) Fresagem de guias prismáticas – Esta operação requer o uso de fresas especiais, padronizadas com ângulos de 45º,60º ou 90º.

6) Fresagem de ranhuras com perfil constante – As fresas utilizadas nesta operação têm o perfil desejado, que é reproduzido inversamente na peça.

7) Fresagem de canais – Esta operação é semelhante à anterior, mas as fresas têm um perfil cilíndrico e, por isso, os rasgos gerados na peça são planos.

8) Fresagem de roscas – Para a criação de roscas são usados machos e fresas de mandril.

Na fresagem frontal (fig. 30), ou fresagem de topo, o eixo de rotação da ferramenta é perpendicular a superfície a ser maquinada e o arranque de apara é assegurado por lâminas quer no topo quer na periferia da fresa [15]. Tal como na fresagem frontal, também esta pode ser subdividida [16]:

1) Fresagem frontal – Nesta operação a superfície gerada é plana, e como o material é retirado ao longo de todo o diâmetro da fresa é a operação com maior produtividade. 2) Fresagem de cantos a 90º - Normalmente são usadas fresas de topo de haste cilíndrica

para esta operação.

3) Fresagem de ranhuras em T – Esta operação precisa de ser precedida pela abertura de uma ranhura com uma fresa de topo, e apenas posteriormente se maquina a ranhura em T.

4) Fresagem de guias em forma de cauda de andorinha – Esta operação é efetuada cm uma fresa frontal angular com ângulos padronizados de 45º,50º,55º e 60º.

5) Fresagem de canais – São utilizadas fresas de topo com diâmetro menor que a largura da peça de forma a fazer ranhuras.

6) Facejamento – É utilizado para fazer desbastes e rebaixos.

Sentido da Fresagem

Dependendo do sentido de rotação da fresa relativamente ao movimento da peça, a fresagem pode ser dividida entre fresagem concordante ou fresagem discordante. Na fresagem concordante a peça desloca-se no mesmo sentido que a rotação da fresa, reduzindo a diferença entre a velocidade entre a periferia da fresa e a peça, o que resulta na redução da vibração, menor desgaste da ferramenta, um melhor acabamento superficial. Na fresagem discordante, peça e fresa deslocam-se em sentidos opostos no ponto de contacto, aumentando assim o atrito, e consequentemente o esforço de corte. Para alem disso, este modo também promove o levantamento da peça [15].

Fresadoras

As fresadoras, apesar de operarem com o mesmo mecanismo de desgaste das peças, podem ser divididas conforme a posição da árvore principal em verticais, horizontais, como mostra a figura 31.

As fresadoras verticais são as mais comuns e são caraterizadas por apresentarem um eixo da rotação da ferramenta no sentido vertical. Por norma, neste tipo de fresadoras movimentos em XY são executados pela mesa de trabalho, enquanto que os movimentos da ferramenta, isto é, no sentido vertical, são executados pela árvore.

Contrariamente às fresadoras verticais, a fresadoras horizontais funcionam de forma oposta. A fresa é montada sobre um eixo horizontal e os três movimentos são assegurados (XYZ) pela mesa, sendo que apenas a rotação da ferramenta é proporcionada pela árvore. Esta fresadora é utilizada para trabalhos de facejamento na horizontal ou ranhuras e perfis retilíneos [14].

Mais recentemente começaram a aparecer fresadoras com controlador numérico computadorizado, CNC, em que o percurso da fresa é controlado através de dados alfanuméricos, ou seja, um programa CNC, em vez do uso de um template físico. Neste momento já existem fresadoras CNC com 5 eixos, isto é, para além dos movimentos nos 3 eixos cartesianos, XYZ, esta máquina ainda permite a rotação sobre dois eixos, denominados movimentos A e B. Além disto, estas máquinas possuem um carrossel de ferramentas e procedem à troca de ferramentas automaticamente [14].

As maiores vantagens Fresagem CNC relativamente à fresagem convencional são [14]:  Múltiplas operações apenas com um setup. Os centros de maquinagem permitem as

diferentes operações, apenas numa máquina sem intervenção humana, minimizando o tempo de preparação da máquina e consequentemente o tempo de produção da peça.  Troca de ferramenta automática. As ferramentas são colocadas num carrossel de

armazenamento e são trocadas pela árvore conforme o programa CNC for correndo.  Posicionamento automático da peça. Como estes centros de maquinagem possuem

mais de 3 eixos, um dos eixos adicionais é definido como uma mesa de rotação de forma a posicionar a peça com o ângulo desejado relativamente à ferramenta. Para além disso, muitas destas máquinas vêm equipadas com sondas e programas especializados para medir e posicionar a peça em relação ao zero da máquina.

Ferramentas de Corte

As fresas podem ser separadas em dois grupos: Integrais e Porta-Pastilhas.

As fresas integrais são produzidas num bloco rígido, isto é, toda a ferramenta é um único corpo. Por norma são produzidas em aço rápido ou metal duro. Este último permite o uso de velocidades de corte superiores e por isso a sua utilização tem vindo a ser preferida. Estas fresas usualmente ainda são revestidas por uma película especial para facilitar a dissipação térmica e reduzir o atrito entre ferramenta e peça, de forma a prolongar a vida útil da ferramenta. As fresas porta-pastilhas têm duas partes distintas: corpo de ferramenta, que é fixado na árvore da fresadora, e as pastilhas que são responsáveis pelo corte de material. As pastilhas são normalmente em carboneto de tungsténio e são produzidas através de sinterização e posteriormente sofrem um tratamento superficial.

Estas são fixadas ao corpo através de parafusos de fixação e normalmente apresentam quatro arestas de corte cada uma. Desta forma, quando uma aresta de corte estiver desgastada basta rodar a pastilha para se obter uma aresta de corte nova e funcional. Quando as quatro arestas forem gastas, é necessário trocar as pastilhas da ferramenta.

Embora as fresas porta-pastilhas sejam mais económicas, as ferramentas inteiriças, devido à sua rigidez, permitem uma maior precisão e por isso um resultado final com melhor qualidade.

Existem diferentes tipos de fresas para diferentes funções. As fresas porta-pastilhas de facejar, que são vulgarmente conhecidas por rocas, são utilizadas nos facejamentos de peças. As fresa de topo plano são usadas na produção de rasgos, caixas, contornos e rebaixos. As fresas de topo esférico, ou fresas boleadas, são utilizadas em canais esféricos, troncos cónicos ou então em peças com superfícies muito complexas onde não seja possível a utilização de fresas planas [17].

Fixação das peças

Na fresagem, os sistemas de fixação das peças mais comuns são os pratos magnéticos e os tornos de fixação apoiados por calços (fig. 32). Como as peças, antes deste processo, se encontram em estado bruto, é necessário que existem grandes faces de apoio para que este fique corretamente fixado e não se desloque durante a fresagem.