A fresagem de roscas é um processo utilizado para usinar roscas em furos de diversos tamanhos, principalmente os de grande diâmetro. Apresenta algumas semelhanças com a usinagem por rosqueamento, mas difere no fato de a fresa de rosca ter um diâmetro significativamente menor que o do furo a ser roscado. Como resultado, a ferramenta segue uma trajetória circular ao redor da circunferência do furo para formar a rosca. Este artigo discute o que é a fresagem de roscas, como funciona, seus tipos, vantagens e desvantagens.
Visão geral do fresamento de roscas
A fresagem de roscas é um método de criação de roscas em uma peça de trabalho utilizando uma ferramenta que mantém uma área de contato limitada com a peça. Para roscas internas em um furo, a fresa de roscas possui um diâmetro menor que o do furo. Ela gira a uma velocidade relativamente alta, seguindo uma trajetória circular ao redor da circunferência do furo. Isso difere da usinagem por rosqueamento, onde o diâmetro do macho de roscar coincide com o do furo roscado, e o macho de roscar entra em contato com a peça de trabalho em toda a sua circunferência durante o processo.
A principal função da fresagem de roscas é produzir roscas em uma peça. É mais utilizada para roscas internas em furos, mas também pode criar roscas externas em peças. As fresadoras de roscas têm um passo fixo (número de fios por polegada ou avanço), mas podem produzir roscas à esquerda e à direita e acomodar diversos ângulos de flanco da rosca.
A fresagem de roscas é empregada principalmente para rosquear materiais de difícil usinagem. Para materiais mais macios ou mais fáceis de usinar, o rosqueamento tradicional é normalmente utilizado para criar roscas em furos. A fresagem de roscas também é preferida para furos roscados de grande diâmetro ou para rosquear até o fundo de furos cegos — situações em que o rosqueamento tradicional apresenta limitações ou é impraticável. Sua flexibilidade também permite a criação de roscas nas superfícies externas das peças.
Como funciona a fresagem de roscas
O princípio de funcionamento da fresagem de roscas envolve o uso de uma fresa dentada que se move relativamente rápido. O fuso segura a ferramenta, que segue uma trajetória circular no plano horizontal XY enquanto avança a uma velocidade constante e baixa ao longo do eixo vertical Z. Dessa forma, cada dente da fresa forma um perfil de rosca ao longo do eixo Z através do furo durante cada rotação. As roscas podem ser frequentemente concluídas em uma única passada, embora às vezes sejam produzidas em múltiplas passadas verticais (geralmente duas).
Como o fresamento de roscas difere de outros tipos de fresamento
Diversas técnicas de fresagem foram desenvolvidas, cada uma utilizando fresas específicas para remover material e dar forma à peça. A fresagem de roscas utiliza uma ferramenta de corte perfilada que difere de outras fresas. Algumas operações de fresagem podem ser realizadas manualmente girando volantes para movimentar a fresa, mas a fresagem de roscas requer uma fresadora CNC devido ao movimento coordenado da ferramenta em três eixos. A ferramenta gira a uma velocidade constante, avança continuamente ao longo do eixo Z (vertical) e, simultaneamente, segue uma trajetória circular no plano XY (horizontal) para formar a rosca. Em contraste, outros tipos de fresagem geralmente envolvem a rotação da ferramenta com a peça se movendo principalmente em uma direção, como na fresagem frontal.
Tipos de fresas de rosca
Assim como os furos nas peças variam bastante, as fresas de rosca também vêm em diferentes modelos adequados a aplicações específicas. Os três tipos principais são os seguintes:
Fresas de rosca com canal reto
Essas ferramentas apresentam canais retos de evacuação de cavacos entre os dentes de corte. Os canais são paralelos ao eixo da ferramenta (sem ângulo de hélice). Isso significa que vários dentes consecutivos entram em contato com a peça simultaneamente, resultando em um alto grau de contato com o material. Isso limita as velocidades e avanços alcançáveis, portanto, as fresas de rosca com canais retos são geralmente mais adequadas para materiais mais usináveis. Elas costumam ser a escolha mais apropriada para aplicações de uso geral.
Fresas de rosca helicoidal
As fresas de rosca helicoidais possuem múltiplas fileiras de dentes dispostas ao redor da circunferência da ferramenta para auxiliar na evacuação de cavacos. No entanto, os canais são helicoidais, tipicamente em um ângulo de 15° ou 30°. Essa disposição helicoidal reduz a pressão lateral de corte, escalonando o contato dos dentes com a peça. Elas são mais adequadas para fresamento de alta velocidade.
Fresas de rosca de formato único
As fresas de rosca de forma única possuem apenas um dente de corte para formar o perfil da rosca, juntamente com múltiplas ranhuras para evacuação de cavacos. Algumas versões incluem até duas fileiras de dentes. Este tipo corta apenas uma rosca por revolução, resultando em velocidades de processamento mais lentas. No entanto, a vantagem de cortar uma única rosca é que requer um torque significativamente menor na ferramenta e gera menos calor. Portanto, as fresas de rosca de forma única são mais adequadas para materiais de difícil usinagem e são o tipo mais versátil em geral.
Vantagens do fresamento de roscas
A fresagem de roscas oferece diversas vantagens em relação ao rosqueamento, incluindo:
- Uma ferramenta de fresagem de rosca simples pode produzir roscas internas e externas, roscas à esquerda e à direita, bem como roscas de diferentes diâmetros.
- Como a fresa de rosca não entra em contato com a peça de trabalho em toda a sua circunferência, o grau de contato com o material é significativamente menor. Consequentemente, são necessários menos potência e torque para acionar a ferramenta.
- Devido ao menor contato, as ferramentas de fresamento de roscas sofrem um desgaste consideravelmente menor do que os machos equivalentes.
- A fresagem de roscas é ideal para materiais de difícil usinagem. Em particular, fresas de perfil único podem ser utilizadas para esses materiais, minimizando as forças de corte e, consequentemente, reduzindo a distorção da peça, a vibração da ferramenta e o risco de quebra da mesma.
Desvantagens do fresamento de roscas
A fresagem de roscas não é adequada para todas as aplicações. Algumas de suas desvantagens incluem:
- Em certos casos, a principal desvantagem da fresagem de roscas é que ela é mais lenta do que a usinagem com macho. Se um furo pode ser rosqueado de forma confiável e fácil com um macho, a fresagem de roscas levará mais tempo para completar a mesma rosca.
- Em comparação com a usinagem por rosqueamento, a fresagem de roscas exige equipamentos mais complexos. Uma máquina CNC é essencial para a fresagem de roscas; o processo não pode ser realizado sem ela.
Como selecionar uma fresa de rosca
Diversos fatores influenciam a escolha da fresa de rosca durante a produção de peças. O primeiro é o tamanho do lote de produção. Para grandes volumes, a velocidade pode ser um fator crítico; para pequenos lotes, a velocidade é menos importante, e fresas de rosca com boa relação custo-benefício podem ser usadas mesmo com avanços e velocidades mais baixas.
Em segundo lugar, o diâmetro do furo pode determinar se uma ferramenta intercambiável ou uma ferramenta de metal duro é mais apropriada. As ferramentas intercambiáveis utilizam insertos de metal duro removíveis, de modo que apenas a pequena porção de corte precisa ser substituída, em vez da ferramenta inteira. Para diâmetros maiores, as ferramentas intercambiáveis geralmente são mais econômicas do que as ferramentas de metal duro, que devem ser substituídas completamente quando desgastadas.
Uma terceira consideração é a profundidade do furo roscado. Para furos muito profundos, fresas de rosca simples podem levar muito tempo, portanto, fresas com múltiplos dentes devem ser consideradas. Finalmente, o material da peça influencia a escolha ideal do substrato e do revestimento da ferramenta.
Como escolher a fresa de rosca correta
A seleção da fresa de rosca adequada é crucial, pois afeta diretamente a relação custo-benefício da produção de cada peça. A escolha da ferramenta errada geralmente impacta a oficina de duas maneiras principais: ou o desgaste excessivo da ferramenta leva a substituições frequentes, ou a usinagem da rosca demora mais do que o ideal, reduzindo a produtividade. Uma fresa de rosca incorreta também pode resultar em roscas de baixa qualidade, levando ao descarte de peças.
A escolha da fresa de rosca afeta a velocidade, a qualidade e a relação custo-benefício. Tempo é dinheiro, e ciclos de usinagem mais curtos são sempre benéficos. A fresa de rosca correta permite ciclos de usinagem otimizados com avanços e velocidades relativamente altos, sem reduzir prematuramente a vida útil da ferramenta. Uma vida útil prolongada da ferramenta melhora a relação custo-benefício geral. A ferramenta deve ser selecionada com base no furo roscado e no material para evitar desgaste excessivo, permitindo, ao mesmo tempo, uma usinagem de roscas em velocidade razoavelmente alta. Isso também impacta a qualidade, pois o acúmulo de calor durante a usinagem pode causar distorção da rosca, enquanto a vibração e o impacto de cavacos podem degradar o acabamento superficial da rosca.
Processo de fresamento de roscas
O primeiro passo na fresagem de roscas é compreender a aplicação, o material a ser usinado e a geometria do furo, como profundidade, diâmetro e especificações da rosca. Isso orienta o segundo passo, que é selecionar a fresa de roscas mais adequada para a tarefa. O terceiro passo envolve a programação CNC, que requer o cálculo da profundidade de corte radial, bem como das taxas de avanço e velocidades aceitáveis. Para facilitar a programação, recomenda-se o uso de um software CAD/CAM projetado para fresagem de roscas. Após a programação, é aconselhável criar uma peça de teste para verificar o percurso da ferramenta, as taxas de avanço e as velocidades sem comprometer as peças de produção. Uma vez que o teste seja bem-sucedido, a produção em larga escala pode ser iniciada.
Dicas para fresamento de roscas
Toda aplicação de fresamento de roscas se beneficia da experiência na configuração do percurso ideal da ferramenta CNC. Aqui estão algumas dicas práticas para fresamento de roscas:
- Monitore atentamente o desgaste da ferramenta e a qualidade da rosca para fazer os ajustes necessários.
- Utilize a velocidade de corte mais lenta possível sempre que possível.
- Assegure fluxo e pressão de fluido refrigerante suficientes para manter temperaturas seguras na superfície de corte e auxiliar na evacuação de cavacos.
- Prenda firmemente a peça de trabalho para minimizar o risco de vibração durante a fresagem de roscas.
- Caso seja observado desgaste na aresta de corte, considere ajustar o método de entrada da ferramenta. A fresagem concordante a partir do fundo do furo ou a adição de passes radiais extras podem ajudar a prolongar a vida útil da ferramenta.
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