LEONARDO LUIZ DOS SANTOS MANUFATURA POR FRESAMENTO COM TECNOLOGIA DE ALTAS VELOCIDADES. Poços de Caldas 2017

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Poços de Caldas 2017

LEONARDO LUIZ DOS SANTOS

MANUFATURA POR FRESAMENTO COM

TECNOLOGIA DE ALTAS VELOCIDADES

Poços de Caldas 2017

MANUFATURA POR FRESAMENTO COM

TECNOLOGIA DE ALTAS VELOCIDADES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Orientador: Helington Fernando Leandro

LEONARDO LUIZ DOS SANTOS

MANUFATURA POR FRESAMENTO COM

TECNOLOGIA DE ALTAS VELOCIDADES

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

BANCA EXAMINADORA

Profª. Msc. Ananda Coaglia Trindade

Prof. Me. Ranyeri do Lago Rocha

Dedico este trabalho a minha esposa Elaine e a meus filhos Caio e Gabriel pelo apoio e compreensão com a minha ausência para concluir meus estudos.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus por me dar sabedoria e o dom da vida.

A minha esposa Elaine Maria de Freitas e meus filhos Caio Eduardo de Freitas Santos e Gabriel de Freitas Santos, pelo apoio e compreensão durante minha jornada acadêmica.

Aos meus pais Antônio José dos Santos e Maria das Graças Santos que sempre me incentivaram a estudar.

Aos meus amigos Thiago Ferrari e Paulo Roberto Sales Júnior que de certa forma foram o gatilho para minha iniciação na vida acadêmica.

Aos meus amigos Diogo José da Silva, Guilherme E. P. Siqueira, Otávio Simplício da Silva, Renato Batista de Carvalho e Thiago Ferrari, que juntos formamos o grupo Facu Nóis 6, e superamos cada desafio nesta caminhada.

Ao companheiro Carlos Ancelmo da Sandvik Coromant, que me ajudou de forma excepcional com os materiais de pesquisa.

E aos professores Gustavo Henrique Judice e Luciene Vanessa Maia da Rocha que de certa forma nos ajudaram e orientaram de forma especial nesta caminhada.

SANTOS, Leonardo Luiz dos. Manufatura por Fresamento com Tecnologia de Altas Velocidades. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Poços de Caldas, 2017.

RESUMO

Até o início de 2017, a usinagem de alta velocidade tem se tornado cada vez mais comum na manufatura de peças. Uma simples definição se resume em uma usinagem usando velocidades mais altas que o normal. Na prática, a usinagem com altas velocidades não é uma metodologia tão simples, exige que o engenheiro de processos possua conhecimento aprofundado dos limites da máquina ferramenta e como trabalhar em torno deles, que são fundamentais para a aplicação dessa técnica. Apesar de ser aplicado em diversas áreas de usinagem, quando se fala em usinagem de alta velocidade entende-se como fresamento por ser a área de maior aplicação. Este trabalho aborda os conceitos da usinagem com altas velocidades e sua implantação no fresamento, assim como a compreensão desta nova tecnologia.

Palavras-chave: Manufatura; Altas Velocidades; Fresamento; Usinagem;

SANTOS, Leonardo Luiz dos. Manufacture by Milling with High Speed Technology. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Poços de Caldas, 2017.

ABSTRACT

Until early 2017, high-speed machining has become increasingly common in parts manufacturing. A simple definition comes down to a machining using speeds higher than normal. In practice, high speed machining is not such a simple methodology, it requires the process engineer to have in-depth knowledge of the limits of the machine tool and how to work around them, which are fundamental to the application of this technique. Although it is applied in several machining areas, when speaking of high speed machining it is understood as milling because it is the area of greatest application. This work deals with the concepts of machining with high speeds and its implementation in milling, as well as the understanding of this new technology.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Variação da Temperatura em Função da Velocidade de Corte ... 13

Figura 2 – Variação da Temperatura Obtido por MCGEE ... 14

Figura 3 – Evolução Histórica do Processo HSM ... 15

Figura 4 – Comportamento do Processo HSM ... 16

Figura 5 – Velocidades de Corte Convencional e HSM ... 17

Figura 6 – Considerações da Usinagem com Altas Velocidades. ... 18

Figura 7 – Dissipação do Calor Gerado Durante a Usinagem ... 20

Figura 8 – Otimização de Tempos ... 21

Figura 9 – Métodos de Interpolação ... 21

Figura 10 – Tolerâncias nos Métodos de Interpolação ... 22

Figura 11 – Relação Força de Corte / Velocidade de Corte. ... 22

Figura 12 – Estratégias de Corte. ... 22

Figura 13 – Exemplo de Falhas por Força Centrífuga. ... 24

Figura 14 – Exemplo de Acidente com HSM ... 24

Figura 15 – Tolerância no Sistema CAM ... 25

Figura 16 – Usinagem Convencional e Trocoidal ... 26

Figura 17 – Estrutura de uma Máquina HSM ... 27

Figura 18 – Comparação Entre Fuso de Esferas e Motor Linear ... 27

Figura 19 – Problemas na Utilização do Cone ISO. ... 28

Figura 20 – Cones Indicados para HSM ... 29

Figura 21 – Eficiência dos Cones para HSM ... 29

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

CAD Computer Aided Design

CAM Computer Aided Manufactoring CNC Controle Numérico Computadorizado HSC High Speed Cuting

HSM High Speed Machine HSS Aço Rápido

n Rotações ou RPM

Q Produtividade

RPM Rotações por Minuto Vc Velocidade de Corte

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ... 11

1. HISTÓRICO DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES ... 13

1.1. CONCEITOSDAUSINAGEMCOMALTASVELOCIDADES ... 16

2. APLICAÇÃO DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES ... 20

2.1. VANTAGENSDAUSINAGEMCOMALTASVELOCIDADES ... 20

2.2. DESVANTAGENSDAUSINAGEMCOMALTASVELOCIDADES ... 23

3. IMPLANTAÇÃO DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES ... 25

3.1. SISTEMASDIGITAISCAD/CAM ... 25

3.2. MÁQUINASHSM ... 26

3.3. INTERFACEMÁQUINAEFERRAMENTA ... 28

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 31

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INTRODUÇÃO

A usinagem com altas velocidades de corte surgiu na década de 1920, com o intuito de melhorar os processos de usinagem, porém só a partir da década de 1970 é que esta tecnologia começou a ser aplicada principalmente devido à evolução das máquinas ferramenta. Atualmente a usinagem com altas velocidades de corte tem apresentado resultados satisfatórios no que diz respeito a tempo, acabamento superficial, tolerância dimensional além da flexibilidade em diversos processos, principalmente na manufatura por fresamento.

A produção de peças manufaturadas por fresamento é um processo complexo que demanda tempo e pessoal qualificado. O cenário atual leva empresas de diversas áreas a reduzir seus preços e prazos, daí a justificativa de uma análise dos processos de usinagem com altas velocidades visando à redução de tempo e aumento de qualidade superficial com a implantação de novas tecnologias.

A usinagem com altas velocidades tem se apresentado como aplicação viável principalmente na indústria de moldes e matrizes e no setor aeronáutico. Diante do exposto como garantir que a implementação da usinagem com altas velocidades traga resultados satisfatórios no processo de manufatura por fresamento?

A usinagem com altas velocidades gera muitas discussões por trabalhar com baixas profundidades de corte, altos avanços e altas rotações, o objetivo geral deste trabalho é apresentar este novo conceito em usinagem, apontando suas características se comparado ao método convencional.

Como objetivos específicos teremos:

 Compreender o que é a usinagem com altas velocidades;

 Conhecer suas vantagens e desvantagens;

 Descrever os parâmetros necessários para sua implantação. Deste modo, no primeiro capítulo será apresentado o histórico da usinagem com altas velocidades e seus principais conceitos definidos até a atualidade, o segundo capítulo visa conhecer suas vantagens e desvantagens, no terceiro capítulo será descrito os fatores necessários para sua implantação e no quarto capítulo as considerações finais.

O presente trabalho adotou como metodologia uma revisão bibliográfica, realizada através de uma análise crítica, tendo como fonte de consulta uma

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variedade literária tais como: teses de mestrado e doutorado, artigos científicos, sites, livros e revistas voltados para a área, possibilitando sua fundamentação.

Este trabalho foi delimitado a estudar a manufatura por fresamento com tecnologia de altas velocidades.

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1. HISTÓRICO DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES

Nos anos de 1924 a 1931, o Dr. Carl J. Salomom iniciou as pesquisas de usinagem com altas velocidades de corte utilizando uma serra circular, ferramenta existente na época, que possuía grande diâmetro. Ele conseguiu usinar aço com 440m/min, bronze com 1600m/min, cobre com 2840m/min e alumínio com 16500m/min. Em sua teoria ele queria demonstrar que a uma estipulada temperatura existe uma velocidade corte média, e que a partir daí esta temperatura reduz à medida que a velocidade de corte aumenta (SCHULZ, 1996).

A figura 1 mostra um gráfico com dados iniciais obtidos por Salomon, registrado em sua patente em 1931 (DEUTSCHE PATENTSCHRIFT NR. 523594), porém a Friedrich Krupp AG, empresa alemã, comprou a patente, e após este período a literatura se apresenta como High Speed Machine - HSM ou High Speed Cuting - HSC (SCHULZ, 1996).

Figura 1: Variação da Temperatura em Função da Velocidade de Corte.

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As pesquisas foram retomadas na década de 1950, pela Lockheed CO, empresa do setor aeronáutico americano, onde o Engenheiro Robert L. Vaught utilizou mecanismos balísticos, atingindo velocidades de corte de até 54800 m/min. Neste estudo ele conseguiu somente resultados em acabamento superficial, porém ainda longe de ser aplicado em processos industriais (SCHULZ, 1996).

Outros estudos foram realizados mais tarde por Vaughn, Quackenbush e Colwell (1962); Vaughn e Quackenbush (1966) e Mcdonald (1976), que conseguiram resultados relacionados ao aumento de produção e redução de custo, mas para isso teriam que solucionar os problemas de vibração das máquinas e o desgaste prematuro das ferramentas.

Macgee (1979) realizou testes alterando o ângulo das ferramentas de metal duro, e observou também que houve uma diminuição de temperatura, conforme mostra a figura 2. Foi também em 1979 que Khales iniciou testes práticos para conhecer o processo HSM e averiguou que as máquinas e ferramentas não tinham desenvolvimento suficiente para o processo.

Figura 2: Variação da Temperatura Obtido por Mcgee.

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Somente a partir da década de 1980, com a evolução dos equipamentos e ferramentas é que se tornou possível a aplicação da técnica HSM na produção de peças manufaturadas por fresamento. Muitas foram as pesquisas e pesquisadores, mas alguns se destacaram para que isso se tornasse realidade. A figura 3 nos mostra de forma simplificada a ordem cronológica da evolução desta tecnologia (SCHUTZER; SCHULZ, H. , 2003).

Figura 3: Evolução Histórica do Processo HSM.

Fonte: Schulz, H. (1996).

O primeiro eixo-árvore de alta velocidade desenvolvido foi o ponto inicial para a idealização do processo HSM. Eixo-árvore é o nome dado ao conjunto mecânico onde se fixa a ferramenta ou peça. Foi na década de 1980 na Alemanha, que pesquisadores da Universidade Técnica de Darmstadt testaram a primeira máquina ferramenta com mancais magnéticos, com isso confirmando o conhecimento teórico obtido até então (SCHUTZER; SCHULZ, H. , 2003).

Na última década o processo HSM se concretizou ainda mais, devido à evolução tecnológica no que diz respeito aos acionamentos mecânicos e eletrônicos, elementos deslizantes, precisão de posicionamento linear digital, capacidade de processamento de informações digitais, descoberta de novos materiais para

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fabricação de ferramentas, ou seja, um desenvolvimento visando à interação do conjunto máquina, ferramenta e processo (SCHUTZER; SCHULZ, H., 2003).

1.1. CONCEITOS DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES

Atualmente a usinagem HSC ou HSM é uma tecnologia de suma importância, principalmente no setor aeronáutico, mas essa nova forma de manufatura de peças depende de vários fatores, e apesar de serem muitos os estudos existentes, a literatura nos apresenta diversas definições. A figura 4 nos mostra os principais comportamentos do processo com altas velocidades (SOUZA, 2004).

Figura 4: Comportamento do Processo HSM.

Fonte: Schulz, H. (1996).

Abele, Sahm e Schulz (2001) e Tonshoff et al. (2001), definem a usinagem com altas velocidades àquelas que utilizam de 5 a 10 vezes mais velocidade de corte, se comparadas às velocidades tradicionais.

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Dagiloke et al. (1995) e Faccio (2002), dá uma definição considerando 4 categorias de velocidade de corte: de 1 a 600 m/min LSM (Low Speed Machine, Baixa Velocidade de Usinagem); de 600 a 1800 m/min HSM (High Speed Machine, Alta Velocidade de Usinagem); de 1800 a 18000 m/min VHSM (Very High Speed Machine, Altíssima Velocidade de Usinagem) e de 18000 a 300000 m/min UHSM (Ultra High Speed Machine, Ultra Alta Velocidade de Usinagem).

Flom e Komanduri (1989) e Muller e Blumke (2002) fazem outra definição, correlacionando a velocidade de corte com a formação do cavaco, ou seja, se a usinagem é feita acima ou abaixo da zona primária de cisalhamento do cavaco.

Em outro estudo Muller e Soto (1999), definiram que a usinagem HSC se relaciona também com a aplicação específica do processo de manufatura, que é mostrado na figura 5.

Figura 5: Velocidades de Corte Convencional e HSM.

Fonte: Muller e Soto (1999).

Lewis, D. L. (1999) diz que a usinagem HSM tem o ponto inicial a 8000 RPM, independente da aplicação ou outros parâmetros de corte.

A Alemanha e os Estados Unidos foram os primeiros países a pesquisar o processo de usinagem com alta velocidade, depois de algum tempo países como Austrália, França e Japão também iniciaram suas pesquisas. O Japão, por exemplo, aprimorou seus estudos na teoria de formação de cavacos (SCHÜTZER; SCHULZ, 2003).

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A tecnologia HSC ainda está em desenvolvimento, mesmo existindo várias pesquisas Schutzer e Schulz, H. (2003), fizeram um levantamento mostrando que o que realmente existe é um conjunto de tecnologias, que juntas tornam possível a utilização da usinagem com altas velocidades de corte. A figura 6 nos mostra as considerações que foram feitas.

Figura 6: Considerações da Usinagem com Altas Velocidades.

Fonte: Schutzer e Schulz, H. (2003).

A Sandvik (2000) fez algumas definições onde se afirma e se pergunta ao mesmo tempo, sobre o que é usinagem com altas velocidades de corte:

 É uma usinagem com altas velocidades de corte (Vc);

 É uma usinagem com altas rotações (n);

 É uma usinagem com altos avanços (Vf);

 É uma usinagem com alta produtividade (Q);

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Schutzer e Schulz, H. (2003), também afirmam que para escolha deste processo, é necessário um novo pensamento em estratégias de fresamento, encontrar uma cooperação entre CAM, máquina e ferramenta, ou seja, encontrar uma solução mais produtiva e economicamente viável para a manufatura.

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2. APLICAÇÃO DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES

2.1. VANTAGENS DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES

Segundo Schulz (1996), Schutzer, K.; Schulz, H. (2003), no processo de manufatura com a aplicação da usinagem com altas velocidades existem várias vantagens, as principais serão citadas a seguir:

Menor tempo de usinagem, devido às altas taxas de remoção de cavaco (Q), que pode ser calculado em função da profundidade de corte (Ap), largura de corte (Ae) e velocidade de avanço (Vf). Já a velocidade de avanço (Vf) depende do avanço por facas (fz), o número de facas (z), da velocidade de corte (Vc) e da rotação (n). Todos podem ser determinados por:

 n = (Vc * 1000) / (π * Ø)

 Vf = n * fz * z

 Q = (Ae * Ap * Vf) / 1000

Melhoria na dissipação do calor durante o corte no fresamento conforme apresentado na figura 7, onde a maior parte da energia térmica é eliminada no cavaco, proporcionando um menor aquecimento da peça e da ferramenta, com isso a deformação da peça por dilatação térmica também traz melhorias na tolerância dimensional da peça.

Figura 7: Dissipação do Calor Gerado Durante a Usinagem.

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Eliminação ou redução de etapas sejam elas manuais ou tempos de ciclos. A figura 8 apresenta um exemplo aplicado no setor automotivo, onde o acabamento manual foi eliminado e as outras etapas tiveram uma redução de tempo consideravelmente drástica (ABELE, 2003).

Figura 8: Otimização de Tempos.

Fonte: ABELE (2003).

Melhoria no acabamento superficial principalmente devido à aplicação de novas estratégias de corte, por exemplo, a interpolação circular/linear. Na figura 9 nos é apresentado um perfil com a diferença dos métodos de interpolação, já na figura 10 é apresentada as tolerâncias de usinagem em relação ao perfil da peça ou do modelo 3D (SCHUTZER, K.; SCHULZ, H., 2003).

Figura 9: Métodos de Interpolação.

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Figura 10: Tolerâncias nos Métodos de Interpolação.

Fonte: SCHUTZER, K.; SCHULZ, H. (2003).

Segundo a Sandvik (2000) é possível à usinagem de materiais endurecidos devido às baixas forças de corte geradas com o aumento da velocidade de corte (figura 11), ou quando se trabalha com sobre-metal constante ou baixas profundidades radiais ou axiais (figura 12).

Figura 11: Relação Força de Corte / Velocidade de Corte.

Fonte: SANDVIK (2000).

Figura 12: Estratégias de Corte.

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2.2. DESVANTAGENS DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES

Schulz (1996), Sandvik (2000), Schutzer, K.; Schulz, H. (2003), Helleno, A. L.; Schutzer, K. (2004), apontam as seguintes desvantagens na usinagem com altas velocidades:

 Investimento inicial com alto custo das máquinas dedicadas a usinagem HSM;

 Necessidade de investimentos em sistemas digitais CAD/CAM;

 Sistema de fixação de ferramentas dedicadas;

 Por se tratar de uma tecnologia ainda em desenvolvimento, existe pouca experiência na seleção de parâmetros de usinagem;

 Devido às altas rotações é necessário um sistema de balanceamento preciso;

 As altas taxas de aceleração e desaceleração, partida e parada do fuso principal geram um desgaste precoce das guias, roscas de acionamento e rolamentos, aumentando o custo com manutenção;

 Pode haver dificuldade em contratar pessoal qualificado;

 Erros humanos, de hardware e software geram grandes consequências, a parada de emergência da máquina é praticamente desnecessária;

 Alto nível de desgaste da ferramenta de corte;

 Risco de falhas nas ferramentas (figura 13) devido à força centrífuga;

 Exigências de segurança em todo o processo:

o Utilizar ferramentas com informação de RPM máxima; o Utilizar ferramentas com o mínimo balanço possível; o Utilizar ferramentas o mais leve possível;

o Utilizar ferramentas com o mínimo de componentes;

o Checar as ferramentas periodicamente para evitar quebras; o Evitar o uso de adaptadores;

o Não utilize ferramentas sólidas de aço rápido (HSS), em caso de quebra a seção danificada apresenta pontas cortantes;

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Esta última desvantagem é descrita como a mais importante de todas, por exemplo, conforme a figura 14, se utilizarmos uma ferramenta de 40 milímetros de diâmetro a uma velocidade no fuso de 40000 RPM, e uma de suas pastilhas com massa aproximada de 0,015 Kg for ejetada, atingirá uma velocidade de 84 metros por segundo gerando uma energia de 53 Nm, que é o mesmo que um tiro de pistola, daí a importância da blindagem nos vidros das máquinas HSM (SANDVIK, 2000).

Figura 13: Exemplo de Falhas por Força Centrífuga.

Fonte: SANDVIK (2000).

Figura 14: Exemplo de Acidente com HSM.

Fonte: SANDVIK (2000).

O ganho real com a implantação da usinagem em HSC ou HSM não deve ser avaliado pelo mitigamento do tempo de usinagem, mas sim pela redução do tempo total do ciclo de fabricação do produto (SCHUTZER, K.; SCHULZ, H., 2003).

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3. IMPLANTAÇÃO DA USINAGEM COM ALTAS VELOCIDADES

Na usinagem HSM é necessário à capacitação e formação de pessoas para a programação com sistemas digitais (CAD e CAM), máquinas dedicadas à usinagem HSM e sistemas de fixação de ferramentas (OLIVEIRA, 2003).

3.1. SISTEMAS DIGITAIS CAD/CAM

Com a evolução em sistemas digitais CAD (Computer Aided Design) e CAM (Computer Aided Manufactoring), é possível converter as informações geométricas e matemáticas na linguagem de máquina, gerando assim a trajetória da ferramenta (OLIVEIRA, 2003).

É de grande importância os softwares CAM para HSM, eles devem ser capazes de obter dados precisos das superfícies modeladas, corrigindo erros se necessário dentro da tolerância do sistema, conforme apresentado na figura 15 (OLIVEIRA, 2003).

Figura 15: Tolerância no Sistema CAM.

Fonte: OLIVEIRA (2003).

De acordo com a Sandvik (2000) o método de usinagem trocoidal é indispensável nos sistemas CAM (figura 16), principalmente pelo fato de proporcionar a usinagem em materiais endurecidos. Neste tipo de usinagem a ferramenta é programada em passes espiralados e contínuos no contorno da peça.

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Figura 16: Usinagem Convencional e Trocoidal.

Fonte: SANDVIK (2000).

Segundo Oliveira (2003) os sistemas CAM também devem apresentar outras opções indispensáveis, tipo:

 Corte concordante e discordante;

 Limites de usinagem;

 Associatividade entre trajetória e geometria;

 Otimização de taxas de avanço;

 Controle de altura de crista ou máxima tolerância superficial;

 Controle de entrada e saída da ferramenta;

 Interface amigável.

3.2. MÁQUINAS HSM

Segundo Capla (2006) a máquina ferramenta dedicada à usinagem HSM tem que ter requisitos que atendam a alta RPM, alto avanço e aceleração e garantir a precisão, figura 17.

Suas partes móveis devem ser de baixa densidade, a fim de diminuir a inércia, este item pode ser atendido com a utilização de ligas de alumínio ou titânio, ou desenvolvimento de sua estrutura otimizada (SCHÜTZER; SCHULZ, 2003).

A aplicação de motores lineares é vantajosa, por fornecer deslocamentos rápidos com alto torque e aumento de precisão, tornando-se desnecessário a transmissão por acoplamentos e fusos de esferas (ball screw), que possuem as características contrárias, figura 18 (SCHÜTZER; SCHULZ, 2003).

Para a obtenção de altas rotações é necessária à aplicação de rolamentos com esferas de cerâmica nos mancais do eixo-árvore (SCHÜTZER; SCHULZ, 2003).

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Figura 17: Estrutura de uma Máquina HSM.

Fonte: CAPLA, R. L. (2006).

Figura 18: Comparação Entre Fuso de Esferas e Motor Linear.

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3.3. INTERFACE MÁQUINA E FERRAMENTA

De acordo com Schulz (1996), a ligação entre máquina é ferramenta é o local mais crítico quando se fala em HSM, pois deve-se garantir:

 Repetibilidade de precisão na troca de ferramentas;

 Desbalanceamento mínimo;

 Concentricidade de precisão no giro;

 Força centrifuga reduzida;

 Rigidez na transmissão de corte.

O cone ISO é muito utilizado, porém em altas rotações é apresentado falta de contato entre máquina e ferramenta, conforme ilustra a figura 19.

Figura 19: Problemas na Utilização do Cone ISO.

Fonte: SCHULZ (1996).

Visando a melhoria em HSM, foram desenvolvidos cones vazados e com face de contato que suportam até quatro vezes os esforços gerados na usinagem, como o HSK que obedece a norma DIN 69893 e o CAPTO que é patenteado pela Sandvik Coromant, mostrado na figura 20, ambos apresentam boa estabilidade e baixo peso, ideal para altas rotações, que tem variação de eficiência no contato conforme demonstrado na figura 21 (SANDVIK, 2000).

Segundo a Sandvik (2000), outro ponto de grande importância é a fixação entre cone e ferramenta, para este caso foram desenvolvidos dois tipos:

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 Já com a fixação hidro-mecânica, a ferramenta é fixada com a contração de um sistema hidráulico existente dentro do mandril.

A figura 22 ilustra esses dois tipos de fixação ideal para usinagem HSM.

Figura 20: Cones Indicados para HSM.

Fonte: SANDVIK (2000).

Figura 21: Eficiência dos Cones para HSM.

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Figura 22: Fixação de Ferramentas para HSM.

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4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com o material apresentado conclui-se que o fresamento com altas velocidades é aquele que trabalha com velocidades acima da usinagem convencional, e para uma aplicação eficiente é necessário conhecer um conjunto de tecnologias que interagem no processo, porém 3 delas são fundamentais:

 Sistemas CAD/CAM;

 Máquinas;

 Ferramentas.

O sistema CAD/CAM é indispensável, pois a programação é definida por tipos de usinagem pré-estabelecidas que mantem cortes constantes tanto em profundidade como em avanço, corrigindo a trajetória da ferramenta se necessário para manter a tolerância dimensional da peça.

As máquinas para HSM são específicas, apresentam particularidades principalmente na rotação do eixo-árvore e nos tipos de motores que movimentam a ferramenta.

As ferramentas devem ser específicas para HSM principalmente por questões de segurança, estas devem apresentar um sistema de fixação extremamente eficiente, devido às altas rotações o desbalanceamento pode ocasionar um desgaste prematuro tanto da máquina quanto da ferramenta. Com uma análise detalhada das características de algumas ferramentas em determinados matérias é possível aplicar o conceito de HSM em máquinas CNC convencionais.

Com base no exposto nesse trabalho o sucesso da aplicação da manufatura por fresamento com tecnologia de altas velocidades depende primeiramente do conhecimento das funções mais relevantes pelo responsável do processo, adequando os recursos mais eficazes à área de atuação de cada empresa.

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REFERÊNCIAS

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