A criação de cantos internos vivos é uma das poucas limitações inerentes à usinagem. Apesar das tecnologias de alto desempenho, como a usinagem de 5 eixos, os cantos vivos exigem a solução de alguns problemas especiais por parte dos engenheiros durante a usinagem.
Este artigo explicará esse problema comum de usinagem interna e discutirá as diversas soluções que os maquinistas criaram para lidar com cantos vivos.
O problema: processar cantos internos afiados
O problema dos cantos vivos na usinagem surge quando ferramentas de corte cilíndricas encontram cantos internos vivos em recursos internos, como bolsões quadrados. O formato das ferramentas de corte impede que cortem um canto exato. Em vez disso, o raio de corte mínimo corresponde ao arredondamento do raio da ferramenta.
Este é um problema inevitável porque a geometria das ferramentas de corte é simplesmente incapaz de usinar cantos internos vivos. Ao mesmo tempo, espera-se que algumas características internas tenham cantos agudos. Normalmente, este requisito se aplica a aplicações de montagem onde o recurso interno serve como sede/câmara para montagem de uma peça externa com cantos externos agudos.
Como você processa cantos internos agudos?
No entanto, estes requisitos contraditórios não conduzem a um beco sem saída. Engenheiros e engenheiros mecânicos desenvolveram inúmeras manobras de projeto para resolver esse problema.
Mude os cantos para curvas
A solução mais simples e óbvia é evitar completamente cantos internos afiados. É verdade que isto pode não parecer uma “solução” para o problema em questão, mas os especialistas geralmente recomendam-no. A maioria dos projetos tem a flexibilidade de alterar o raio do canto, e pequenos ajustes podem realizar o trabalho mantendo a mesma funcionalidade.
A principal razão para esta recomendação é a sua simplicidade. Todas as técnicas de acabamento de canto que discutiremos mais adiante exigem esforço, custo e tempo adicionais. Se houver uma maneira de evitá-los, você deve priorizá-los.
A outra razão é a estabilidade do processo. Ferramentas de corte, como fresas de topo, não são adequadas para usinar bolsões muito profundos. A profundidade máxima de corte geralmente recomendada é quatro vezes o diâmetro da ferramenta. Além desses limites, ocorrem problemas como trepidação, quebra de ferramenta e mau acabamento superficial. Tudo isso afeta a capacidade da ferramenta de corte de produzir cantos internos afiados e de alta qualidade.
Portanto, quando os projetistas decidem converter cantos em curvas, eles também devem prestar atenção ao raio da curva. Dependendo da profundidade do bolsão, você deve escolher um raio de canto apropriado que o departamento de produção possa usinar com segurança e que também preserve a funcionalidade da peça.
Filetes de T-bone e dogbone
Outra solução é adicionar cortes inferiores em cada canto agudo. Um corte inferior é um recurso de usinagem no qual o corte se estende além do perímetro do bolsão interno e chega ao canto. Ou seja: o excesso de material é retirado dos cantos.
Isso funciona melhor quando você precisa de cantos internos afiados para encaixar um componente externo no bolso interno. Não afeta a funcionalidade ou o desempenho da montagem e ainda oferece espaço para o componente apropriado. Além disso, pode levar a uma perda de peso útil.
Existem duas soluções populares que os maquinistas usam regularmente para usinar cantos vivos.
Bife de osso
O tipo mais simples e fácil de corte inferior de canto é o corte “T-bone”. Durante este processo, a fresa se move apenas em uma direção para o canto. Normalmente, o comprimento de corte é pelo menos metade do diâmetro do cortador para permitir espaço suficiente para os objetos serem unidos.
Ossos de cachorro
O outro tipo de corte inferior é o “osso de cachorro”, que recebe esse nome por sua semelhança com o formato de um osso de cachorro. Difere do T-Bones porque estende o corte em duas direções em vez de apenas uma. Esse tipo de corte inferior é um pouco mais complexo de trabalhar, mas é esteticamente agradável.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
Agora vamos divagar um pouco e ver soluções que estão um pouco fora do escopo clássico da edição. EDM é um processo de fabricação popular que utiliza faíscas elétricas entre a peça e a ferramenta para remover material por meio de fusão e erosão. É particularmente utilizado na usinagem de cantos internos. Discutiremos dois tipos de processos de EDM: afundamento de matriz e eletroerosão por fio.
EDM afundando
Em um processo de EDM por penetração, a ferramenta de corte é uma matriz especialmente projetada que é gradualmente abaixada (afundada) na peça de trabalho. Como a matriz é a forma negativa da geometria do recurso, ela é um componente externo. Portanto, pode facilmente ter cantos agudos.
Fio EDM
Wire EDM difere do EDM de afundamento. A ferramenta é um fio fino que se move ao longo dos contornos do recurso para cortar material. Seu tamanho de ferramenta incrivelmente pequeno, com menos de 0,1 mm de diâmetro, a torna ideal para usinar cantos vivos. Isso significa que a eletroerosão a fio pode criar cantos internos com um raio de apenas 0,05 mm, o que é definitivamente “nítido”.
No entanto, o processo EDM também apresenta desvantagens. Em geral, a eletroerosão é muito mais lenta que a usinagem convencional e os fabricantes devem ter boas razões para justificar seu uso na usinagem de cantos. Além disso, o EDM pode ser difícil de ser planejado pelos maquinistas devido à sua complexidade. Além disso, é limitado apenas a materiais eletricamente condutores e possui um acabamento superficial ruim que pode exigir processamento adicional para atingir o nível desejado.
Corte manual
Finalmente, quando as máquinas não conseguem produzir cantos vivos de alta qualidade, as habilidades manuais são uma vantagem. O último recurso é usar várias ferramentas manuais para cortar, lixar e polir o canto interno para obter o formato desejado.
Ferramentas manuais comuns incluem cinzéis, limas e lixas. Compreensivelmente, os processos manuais são demorados e certamente não tão precisos quanto as máquinas. Porém, caso não seja possível o uso de máquinas, elas são uma boa alternativa.
Concluindo
A questão dos cantos vivos na usinagem é interessante e todos, desde projetistas até maquinistas, estão contribuindo com soluções inovadoras para resolver esse problema. Os designers têm uma variedade de opções para escolher quando se trata de cantos interiores nítidos, dando-lhes uma liberdade de design significativa.
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