A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativo que envolve o corte de cavacos de material até que o produto final seja obtido. Então, primeiro, os maquinistas precisam saber a quantidade de material que a máquina cortará em uma revolução e a velocidade na qual a máquina CNC se moverá. É aqui que a diferença entre a taxa de avanço e a velocidade de corte é importante.
Ao projetando as peças para usinagem CNC, é importante considerar esses parâmetros. Isso porque garantem a otimização de diferentes partes do processo de usinagem CNC. Embora a velocidade de corte seja mais importante para otimizar fatores como vida útil da ferramenta e consumo de energia, a taxa de avanço é vital para determinar o tempo de usinagem e a rugosidade da área acabada. Este artigo irá comparar a taxa de avanço versus a velocidade de corte e explicar como derivar cada uma delas.
O que é velocidade de corte?
A velocidade de corte é geralmente definida como a velocidade relativa entre a superfície da peça de trabalho e a ferramenta de corte. Alguns especialistas também a definem como a rapidez com que a peça de trabalho se move além da aresta de corte da ferramenta. Os maquinistas a medem em pés de superfície por minuto (SFM) ou metros por minuto (m/min) ou pés por minuto (ft/min). A velocidade de corte é um fator muito importante na determinação de outros parâmetros da usinagem CNC, como temperatura de corte, consumo de energia, vida útil da ferramenta, etc. Sua influência nesses parâmetros serve como uma diferença significativa entre a taxa de avanço e a velocidade de corte.
Fatores que determinam a velocidade de corte
É necessário garantir que a velocidade de corte seja ótima para que o processo de usinagem CNC dê a melhor peça. No entanto, é possível prever a velocidade de corte ideal para um determinado processo de usinagem CNC considerando outros fatores. Exemplos de tais fatores incluem:
Dureza da peça de trabalho
Um dos fatores mais importantes que determinam a velocidade de corte é a dureza do material que está sendo cortado. Quanto mais duro o material, menor a velocidade de corte e vice-versa. Por exemplo, a usinagem de materiais como o aço exigirá uma velocidade de corte menor em comparação com o alumínio.
Material da ferramenta de corte
Tem diferentes ferramentas de torno usado para vários usinagem CNC. Cada uma dessas ferramentas também é feita com materiais diferentes, possuindo, portanto, diferentes propriedades de dureza. O material da ferramenta de corte terá um impacto significativo na velocidade de corte usada em um processo de usinagem. Se o material de corte for de alta resistência, o maquinista pode utilizar uma alta velocidade de corte com pouco prejuízo. No entanto, materiais de ferramentas de corte mais macios tendem a se desgastar rapidamente com velocidades de corte mais altas. Isso levará a uma vida útil mais curta da ferramenta.
A vida útil esperada da ferramenta
Quanto tempo o maquinista deseja que a ferramenta dure é outro fator importante na determinação da velocidade de corte. Isso incluirá a consideração de variáveis como quanto custa a ferramenta e o custo da ferramenta em comparação com a quantidade de peças produzidas. Se variáveis como essa forem favoráveis, então uma alta velocidade pode ser viável para uso.
Profundidade do corte
Cortes mais profundos, removendo mais material, aumentando a carga na ferramenta e aumentando o calor. Para compensar, reduza a velocidade de corte. Em excesso de velocidade em alta profundidade de cortes, as ferramentas desgastam-se rapidamente, bem como aumenta a força de corte e diminui a qualidade da superfície. No entanto, cortes menores permitem velocidades maiores.
O que é taxa de alimentação?
A taxa de avanço é a distância que a ferramenta de corte percorre durante uma revolução do fuso. Também é definida como a velocidade na qual o cortador avança contra a peça de trabalho. É medida em polegadas por revolução ou milímetros por revolução (ipr ou mpr) para processos de torneamento e mandrilamento. No entanto, os maquinistas usam polegadas por minuto ou milímetros por minuto (ipm ou mpm) para processos de fresamento. Ao calcular a taxa de avanço, o maquinista considera o número de canais (ou dentes) que a ferramenta de corte possui e calcula a taxa de avanço para cada dente.
Fatores que determinam a taxa de alimentação
A taxa de avanço também afeta os mesmos fatores que a velocidade de corte influencia. A única diferença é que seus efeitos são em menor grau. No entanto, a taxa de avanço é importante na aparência estética final da peça usinada (ou seja, o acabamento da superfície da peça usinada). Portanto, sua otimização também é muito importante na processos de usinagem CNC. Para determinar seu valor ideal, os maquinistas consideram fatores como os abaixo:
Diâmetro de Corte
Qualquer largura de corte menor que a metade do diâmetro causa afinamento do cavaco. Afinamento de cavacos é um defeito de fabricação onde a carga de cavacos (quantidade de material cortado pela ferramenta em uma revolução) é reduzida. O afinamento de cavacos pode levar a um lead time mais longo; por isso é importante evitá-lo. Além disso, aumentar a taxa de avanço ajudará a reduzir os efeitos do afinamento de cavacos, aumentando assim a produtividade e a vida útil da ferramenta.
Considerações adicionais sobre a taxa de alimentação
Outros fatores que podem influenciar a taxa de alimentação incluem:
- O tipo de ferramenta.
- A potência disponível no fuso da máquina.
- A força da peça de trabalho.
- As roscas por polegada (TPI) para machos, cabeças de matriz e ferramentas de rosqueamento, etc.
Qual é a diferença entre taxa de avanço e velocidade de corte?
Devido aos tipos próximos de definições que ambos os parâmetros possuem, é possível confundi-los entre si. Alguns maquinistas também se referem a esse parâmetro como a diferença entre velocidades e avanços. Existem alguns fatores práticos que servem como diferença entre a taxa de avanço e a velocidade de corte. Exemplos de tais fatores incluem:
Temperatura de corte e vida útil da ferramenta
A temperatura de corte é um fator crucial que comprova a diferença entre a taxa de avanço e a velocidade de corte. Isso ocorre porque a temperatura de corte mais alta pode prejudicar parâmetros como a vida útil da peça e o acabamento da superfície. A extensão do efeito de ambos os parâmetros na temperatura de corte e na vida útil da ferramenta os diferencia um do outro. Tem um efeito comparativamente menor na temperatura de corte e na vida útil da ferramenta do que a velocidade de corte para a taxa de avanço. Portanto, a diferença entre a taxa de avanço e a velocidade de corte é a extensão de seu efeito na temperatura de corte e na vida útil da ferramenta.
Rugosidade da Superfície e Marcas de Vieira
As marcas de vieira também são conhecidas como marcas de alimentação. Estas marcas sempre acompanham Protótipos usinados CNC e peças, e são a principal causa da rugosidade da superfície. A taxa de avanço tem influência direta nas marcas de vieira presentes em qualquer peça. Portanto, quanto maior a taxa de avanço, maior o grau de marcas de vieira e rugosidade da superfície. No entanto, a velocidade de corte não afeta as marcas de vieira; portanto, não afeta os acabamentos da superfície.
Directrix e Generatrix
Na geometria, uma geratriz é um ponto ou superfície que gera uma nova forma quando movido ao longo de uma determinada peça. O caminho dado através do qual a geratriz se move é a diretriz. Na usinagem, o objetivo básico é criar superfícies geométricas com acabamentos esteticamente agradáveis e maior precisão. Portanto, esses dois parâmetros são necessários nos processos de usinagem. A diferença entre velocidades e avanços é que a velocidade de corte fornece a geratriz enquanto o movimento de avanço fornece a diretriz.
Outros fatores que diferenciam entre taxa de avanço e velocidade de corte incluem:
- Unidades de medida.
- Impacto na força de corte e consumo de energia.
- Além disso, o movimento que gera a velocidade de corte e a taxa de avanço é diferente (movimento de corte e movimento de avanço, respectivamente).
| PARÂMETRO | VELOCIDADE DE CORTE | TAXA DE ALIMENTAÇÃO |
| Definição | Velocidade da aresta da ferramenta de corte na superfície da peça de trabalho. | Taxa na qual a ferramenta de corte avança na peça de trabalho. |
| Monitoradas | Pés de superfície por minuto (SFM) ou pés por minuto (ft/min) ou metros por minuto (m/min) | Polegadas por Revolução (IPR) ou Milímetros por Revolução (mm/rev) para torneamento; Polegadas por Minuto (IPM) ou Milímetros por Minuto (mm/min) para fresamento. |
| Influência Primária | Vida útil da ferramenta, consumo de energia, temperatura de corte. | Tempo de usinagem, acabamento superficial, carga de cavaco. |
| Fatores que afetam | Material da peça (dureza), material da ferramenta, profundidade de corte, vida útil desejada da ferramenta. | Tipo de ferramenta, requisito de acabamento de superfície, largura de corte, roscas por polegada (TPI) para rosqueamento, número de canais/dentes. |
| Impacto na temperatura de corte e na vida útil da ferramenta | Influência principal. Maior velocidade = mais calor, desgaste mais rápido da ferramenta. Correlação direta. | Influência moderada. Menor impacto que a velocidade de corte, mas afeta o desgaste da ferramenta indiretamente por meio de carga de cavaco e fricção. |
| Impacto no acabamento superficial | Influência indireta. Afeta principalmente a superfície por meio da formação de cavacos e potencial para trepidação. | Influência direta e significativa. Taxa mais alta = aumento da rugosidade e potencial para marcas de vieira. O afinamento de cavacos em baixas taxas de avanço também afeta o acabamento. |
| Impacto na força de corte e no consumo de energia | Influência maior. Maior velocidade = maior força de corte e potência necessária. Relação proporcional. | Influência moderada. Afeta força e potência por meio de carga de cavaco e taxa de remoção de material. |
| Analogia Geométrica | Gera a geratriz (o caminho da aresta de corte). | Gera a diretriz (o caminho de avanço da ferramenta). |
| Movimento gerado | Movimento de corte (rotativo ou linear). | Movimento de alimentação (linear). |
| Cálculo | Envolve a velocidade do fuso e o diâmetro da ferramenta (por exemplo, SFM ou ft/min = (π * diâmetro * velocidade do fuso (RPM)) / 12). | Envolve velocidade do fuso e avanço por dente/revolução. (por exemplo, IPM = avanço por dente * número de dentes * RPM). |
Como determinar a velocidade de corte e a taxa de avanço
Esta figura mostra todos os parâmetros envolvidos na determinação da velocidade de corte e taxa de avanço. Você notará que a velocidade do fuso é a base para determinar a velocidade de corte e a taxa de avanço. Além disso, a taxa de alimentação envolve duas fórmulas antes de chegar à resposta final. Primeiro, você deve determinar o avanço por dente. Esse valor é então usado para determinar a taxa de avanço da ferramenta de corte.
Conclusão
Determinar a taxa de avanço e a velocidade de corte ideais, juntamente com fatores como profundidade de corte, tipo de ferramenta e acabamento de superfície desejado, podem ser os fatores que melhoram seu processo de usinagem CNC para obter uma peça usinada adequadamente. No entanto, não há necessidade de você se preocupar com nenhum desses problemas de produção ao terceirizar para a RapidDirect. Com nossos experientes maquinistas e programadores de máquinas CNC, você sempre obterá a melhor peça usinada sempre que trabalhar conosco. Então, entre em contato com a RapidDirect hoje mesmo para todas as suas necessidades de usinagem CNC.
Perguntas frequentes sobre taxa de avanço e velocidade de corte na usinagem CNC
Essas quatro variáveis controlam a maneira como sua máquina CNC elimina material. Aqui está uma análise dos quatro fatores:
Velocidade do fuso (RPM): Quão rápido o fuso gira.
Velocidade de corte (SFM e M/min): Quão rápido a ponta do cortador se move pelo material. É o fator mais importante que afeta a vida útil da ferramenta. Se for muito rápido, a ferramenta se desgasta rápido.
Taxa de avanço (IPM ou mm/min): Quão rápido o cortador está se movendo para frente no material. Mais importante, isso afeta o acabamento do material e o tempo que o trabalho leva para ser concluído.
Avanço por dente (IPT ou mm/t, para fresar): Quanto material cada dente do cortador retira por revolução. Isso permite que você calcule a taxa de avanço geral.
Por que elas são importantes? As configurações corretas são essenciais para obter um ótimo resultado. Configurações incorretas podem resultar em ferramentas danificadas, má qualidade de acabamento e mais tempo para usinagem. Sempre consulte as configurações recomendadas para o material específico que você está usando e ferramental.
Esses termos são todos relacionados à velocidade em que o cortador está se movendo. No entanto, eles são expressos de maneiras diferentes:
RPM (rotações por minuto): Quão rápido o fuso está girando. Imagine como a velocidade de um motor de automóvel.
SFM (Pés de Superfície por Minuto): Quão rápido a lâmina do cortador viaja pela superfície dos materiais. Esta é a velocidade de corte real, geralmente usada por unidades imperiais.
m/min (metros por minuto): O mesmo que SFM. No entanto, ele usa métricas.
ft/min (pés por minuto): O mesmo que SFM com unidades imperiais, que são frequentemente empregadas para operações de torneamento.
Por que tantas unidades? SFM, m/min e ft/min referem-se à mesma coisa: velocidade de corte, mas em unidades diferentes. RPM, no entanto, refere-se à velocidade de rotação do fuso e tem que ser convertido em velocidade de corte utilizando o diâmetro do cortador.
Use estas fórmulas para converter:
– SFM ou ft/min = (RPM x π x Diâmetro) / 12 (Diâmetro em polegadas)
– m/min = (RPM x π x Diâmetro) / 1000 (Diâmetro em mm
Um cortador maior operando no mesmo RPM terá uma velocidade de corte maior (SFM, m/min ou ft/min). Isso ocorre porque as bordas externas do dispositivo de corte percorrem uma distância maior em cada rotação.
A velocidade de corte (N), medida em RPM, define a frequência de rotação do fuso. A velocidade de corte (Vc), no entanto, é a velocidade tangencial das arestas de corte na peça de trabalho. Ela é medida em SFM ou m/min. Vc é determinado por RPM e o diâmetro (D): Vc = πDN / 1000 (D em mm). Um diâmetro maior resultará em Vc maior para um determinado RPM. Por exemplo, uma ferramenta de 25 mm de diâmetro funcionando a 1000 RPM terá um Vc de cerca de 78.5 m/min, enquanto uma com um diâmetro de 50 mm no mesmo RPM terá o dobro do Vc (aproximadamente 157 m/min). Isso afeta diretamente a vida útil da ferramenta, bem como o calor e a remoção de material. Vc e as taxas de avanço também influenciam um ao outro para controlar a formação de cavacos e o acabamento da superfície. Um Vc maior geralmente necessita de maiores taxas de avanço para garantir a espessura consistente do cavaco. Ignorar a relação entre Vc e diâmetro pode resultar em desgaste excessivo na ferramenta e resultados ruins. Entendê-lo pode otimizar a eficiência da usinagem e a alta qualidade.
