Profundidade de corte na usinagem: fórmulas, limites e otimização

Oprofundidade de corte (DOC)É um parâmetro crítico em qualquer operação de usinagem, influenciando diretamente as taxas de remoção de material, a vida útil da ferramenta, o acabamento da superfície e a eficiência geral da usinagem.Representa a espessura do material removido pela ferramenta de corte numa única passagemCompreender e gerir eficazmente o DOC é fundamental para alcançar resultados de usinagem bem sucedidos, equilibrando a produtividade com a qualidade das peças e a rentabilidade.

Compreensão da profundidade das fórmulas de corte

Na sua essência, a profundidade de corte é uma medida linear. em operações de torneamento, é tipicamente metade da diferença entre o diâmetro original da peça e o diâmetro final da máquina.refere-se quer à profundidade axial de corte (ao longo do eixo da ferramenta, muitas vezes designado comoa)p- Não.) ou a profundidade radial de corte (perpendicular ao eixo da ferramenta, muitas vezes indicada comoa)e- Não.O cálculo direto do DOC baseia-se na geometria, mas o seu impacto é sentido através de fórmulas mais complexas relacionadas com a taxa de remoção do material (MRR) e as forças de corte.

OTaxa de remoção de material (MRR)O MRR é um indicador primário da produtividade de usinagem.MRR=π⋅Da)vg- Não.⋅DOC⋅f⋅NOnde?Da)vg- Não.é o diâmetro médio,fé a taxa de alimentação, eNé a velocidade do fuso.

No moagem, o MRR é geralmente expresso como:MRR=w⋅DOC⋅vf- Não.Onde?wé a largura do corte (profundidade radial do corte)a)e- Não.),DOCé a profundidade axial de corte (a)p- Não.), evf- Não.é a taxa de alimentação.

Estas fórmulas destacam a proporção direta do DOC com o MRR. Aumentar a profundidade de corte aumenta significativamente o volume de material removido por unidade de tempo.tornando-se uma alavanca poderosa para melhorar a produtividadeNo entanto, este aumento não é sem consequências, uma vez que afecta directamente as forças de corte e o consumo de energia.

Oforça de corte (Fc- Não.)O DOC também é directamente influenciado pela pressão exercida sobre a ferramenta, embora as fórmulas precisas variem em função das propriedades do material e da geometria da ferramenta,uma relação geral mostra que um DOC mais elevado leva a maiores forças de corteEstas forças determinam a potência necessária para a operação de usinagem e podem sobrecarregar tanto a ferramenta de corte como a própria máquina.P) pode ser estimada por:P=Fc- Não.⋅vc- Não./nOnde?vc- Não.é a velocidade de corte enA eficiência da máquina é a sua eficiência, exceder a potência disponível da máquina ou a resistência da ferramenta pode levar a resultados indesejáveis.

Limite de profundidade de corte

Apesar do seu apelo para aumentar o MRR, a profundidade de corte não pode ser aumentada arbitrariamente.Mal acabamento da superfície, danos na máquina ou uma peça fora de tolerância.

1Capacidade de máquina-ferramenta:A rigidez e a potência da máquina-ferramenta são as principais restrições.A rigidez insuficiente pode levar à conversaCada máquina tem um DOC máximo recomendado com base em sua integridade estrutural e potência do fuso.

2. Força e geometria da ferramenta de corte:As ferramentas de corte são projetadas para capacidades de força específicas, exceder estes limites pode causar quebra imediata da ferramenta, especialmente para ferramentas com pequenos diâmetros ou geometrias complexas.O material das ferramentas, revestimento e geometria (por exemplo, ângulo de hélice, ângulo de rasca, raio de canto) também ditam sua robustez contra forças de corte mais altas geradas por maiores profundidades de corte.Radios de canto maiores ou materiais de ferramenta mais resistentes geralmente suportam cortes mais profundos.

3Propriedades do material da peça:Os materiais mais duros, mais resistentes ou mais abrasivos geram forças de corte mais elevadas e mais calor para um determinado DOC.exigindo valores DOC mais baixos em comparação com materiais mais maciosOs materiais propensos ao trabalho de endurecimento também limitam o DOC, uma vez que os passos subsequentes tornam-se cada vez mais difíceis.

4- Parte Geometria e rigidez:As peças de parede fina ou esguio têm limitações inerentes de rigidez.Mal acabamento da superfícieA fixação também desempenha um papel; uma fixação bem concebida e rígida pode ajudar a mitigar alguns problemas de rigidez da peça, permitindo cortes ligeiramente mais profundos.

5Requisitos de acabamento da superfície:Embora um DOC maior possa ser eficiente para operações de bruto, muitas vezes afeta negativamente o acabamento final da superfície.Para passeios de acabamento, um DOC muito mais superficial é tipicamente utilizado para alcançar a qualidade de superfície desejada.

6Evacuação de chip:Em certas operações, especialmente em espaços confinados ou com geometrias específicas de ferramentas, a evacuação de chips pode tornar-se um fator limitante.que, se não forem efetivamente removidos, pode recortar, causando desgaste da ferramenta, acabamento ruim e até mesmo quebra da ferramenta.

Otimização da profundidade de corte

A otimização do DOC envolve um equilíbrio estratégico entre produtividade, vida útil da ferramenta, qualidade da peça e custo.Depende do objectivo específico da usinagem.

1. Priorizar a rigidez: maximizar DOC primeiro (Roughing):Para as operações de desbaste em que a taxa de remoção de material é primordial, a estratégia geral é obter o maior DOC possível que a máquina, ferramenta,e a rigidez da peça de trabalho pode lidar sem vibração excessiva ou quebra de ferramentaIsto ocorre porque o aumento do DOC é muitas vezes mais eficiente para o MRR do que o aumento da taxa de alimentação ou da velocidade de corte, uma vez que normalmente reduz o número de passes necessários.Um DOC maior também espalha o desgaste sobre uma maior porção da borda de corte, potencialmente prolongando a vida útil da ferramenta em comparação com muitas passagens rasas.

2Considere o desgaste e a vida das ferramentas:Embora um DOC maior possa reduzir o número de passagens, ele também aumenta as forças de corte e o calor gerado, o que pode acelerar o desgaste da ferramenta.um DOC ligeiramente reduzido pode ser preferível para prolongar a vida útil da ferramentaA monitorização dos padrões de desgaste das ferramentas é crucial para ajustar este equilíbrio.

3Conta das Propriedades Materiais:Ao mecanizar materiais duros ou abrasivos, deve-se ter cuidado com o DOC.e vibraçãoPara materiais sensíveis ao calor, o DOC excessivo pode conduzir à deformação térmica da peça de trabalho ou à formação de bordas na ferramenta.

4Utilize sistemas de controlo adaptativos:As máquinas CNC avançadas geralmente possuem sistemas de controle adaptativos que podem ajustar dinamicamente parâmetros como DOC e taxa de alimentação com base em feedback em tempo real das forças de corte e carga do fuso.Estes sistemas podem otimizar automaticamente as condições de corte para manter uma carga constante na ferramenta, maximizando o MRR, evitando a sobrecarga e a conversação.

5. Empregar estratégias de passagem múltipla:Para as peças que exigem uma remoção significativa de material e um acabamento fino, a estratégia comum é a utilização de passagens múltiplas: *Passes de rouquidão:Use um grande DOC para remover rapidamente a maior parte do material, dando prioridade ao MRR. *Passes de semi-finalização:Use um DOC moderado para refinar a geometria e preparar a superfície. *Passes finais:Utilize um DOC muito pequeno (muitas vezes apenas alguns milésimos de polegada ou milímetros) a uma velocidade de corte mais alta e uma taxa de alimentação adequada para alcançar o acabamento da superfície e a precisão dimensional necessários.Isto garante forças de corte mínimas e remoção precisa do material na fase final.

6. Otimizar DOC radial versus axial (moagem):Na fresagem, a escolha entre maximizar a profundidade axial de corte (a)p- Não.) ou profundidade radial de corte (a)e- Não.Para os cortes de divisão ou total, a redução do volume de negócios é essencial.a)e- Não.Para a fresagem periférica, um diâmetro mais pequenoa)e- Não.(afinação radial de fichas) pode permitir taxas de alimentação mais elevadas e prolongar a vida útil da ferramenta, enquanto uma)p- Não.As estratégias de corte modernas geralmente alavancam DOCs radiais menores com DOCs axiais maiores (moagem de alta eficiência) para maximizar o MRR e otimizar o engajamento da ferramenta.

Em conclusão, a profundidade de corte é um parâmetro de usinagem multifacetado que afeta diretamente a produtividade, a longevidade da ferramenta e a qualidade da peça.A sua otimização requer uma compreensão holística das capacidades da máquina, as características da ferramenta, as propriedades da peça de trabalho e o resultado desejado.melhorar a qualidade das peças, e, finalmente, reduzir os custos de fabrico.