Ao realizar a programação CNC, o programador deve determinar os parâmetros de corte para cada operação e codificá-los no programa. Os parâmetros de corte incluem velocidade de corte, profundidade de corte e taxa de avanço. Diferentes métodos de usinagem exigem a seleção de diferentes parâmetros de corte.
1. Princípios para seleção de parâmetros de corte
Para usinagem em desbaste, o objetivo principal geralmente é aumentar a produtividade, embora a eficiência econômica e os custos de usinagem também devam ser considerados. Para usinagem de semi{1}}acabamento e acabamento, a eficiência de corte, a eficiência econômica e os custos de usinagem devem ser equilibrados e, ao mesmo tempo, garantir a qualidade da usinagem. Valores específicos devem ser determinados com base em manuais de máquinas-ferramenta e manuais de parâmetros de corte, combinados com experiência prática.
Para otimizar a vida útil da ferramenta, a sequência de seleção dos parâmetros de corte é: primeiro determine a profundidade de corte, depois o avanço e por último a velocidade de corte.
2. Determinando a Profundidade de Corte
A profundidade do corte é determinada pela rigidez da máquina-ferramenta, da peça e da ferramenta de corte. Sempre que a rigidez permitir, a profundidade de corte deve ser idealmente igual à tolerância de usinagem da peça; isso minimiza o número de passagens e melhora a produtividade.
Princípios para determinar a profundidade de corte:
(1) Quando a rugosidade superficial necessária for Ra 12,5 μm–25 μm e a tolerância de usinagem for inferior a 5–6 mm, um único passe de desbaste é suficiente para atender aos requisitos. No entanto, se a tolerância for grande, a rigidez do sistema de usinagem for baixa ou a máquina-ferramenta não tiver potência suficiente, o processo poderá ser dividido em múltiplas passagens.
(2) Quando a rugosidade superficial necessária é Ra 3,2 μm–12,5 μm, o processo pode ser dividido em estágios de usinagem de desbaste e usinagem de semi{3}}acabamento. A profundidade de corte para usinagem de desbaste é selecionada conforme descrito acima. Uma tolerância de 0,5 a 1,0 mm é deixada após a usinagem de desbaste para ser removida durante a usinagem de semi{8}}acabamento.
(3) Quando a rugosidade superficial necessária é Ra 0,8 μm–3,2 μm, o processo pode ser dividido em três estágios: usinagem de desbaste, usinagem de semi{3}}acabamento e usinagem de acabamento. A profundidade de corte para usinagem de semi{5}}acabamento é definida em 1,5–2 mm. Para operações de acabamento, a profundidade de corte é definida entre 0,3 mm e 0,5 mm.
3. Determinação da taxa de alimentação
A taxa de avanço é selecionada principalmente com base na precisão de usinagem e rugosidade da superfície exigidas, bem como nos materiais da ferramenta de corte e da peça de trabalho. A velocidade máxima de avanço é limitada pela rigidez da máquina-ferramenta e pelo desempenho do sistema de alimentação.
Princípios para determinar a velocidade de alimentação:
1) Quando os requisitos de qualidade da peça podem ser garantidos, uma velocidade de alimentação mais alta pode ser selecionada para melhorar a eficiência da produção; isso geralmente é escolhido dentro da faixa de 100–200 m/min.
2) Ao executar operações-de corte, usinar furos profundos ou usar ferramentas de aço rápido-(HSS), é aconselhável uma velocidade de avanço mais baixa; isso geralmente é escolhido dentro da faixa de 20–50 m/min.
3) Quando são necessários alta precisão de usinagem e acabamento superficial, uma velocidade de avanço mais baixa deve ser selecionada, geralmente dentro da faixa de 20–50 m/min.
4) Durante movimentos de ferramenta não-de corte (avanço rápido), especialmente ao retornar ao ponto de referência ("homing") em uma longa distância, a velocidade máxima de avanço definida pelo sistema CNC da máquina pode ser selecionada.
4. Determinação da velocidade do fuso
A velocidade do fuso deve ser selecionada com base na velocidade de corte permitida e no diâmetro da peça (ou ferramenta). A fórmula de cálculo é:
n = 1000v / πD
v - Velocidade de corte (m/min), determinada pela durabilidade da ferramenta;
n - Velocidade do fuso (r/min);
D - Diâmetro da peça ou diâmetro da ferramenta (mm).
A velocidade calculada do fuso (n) deve ser ajustada para corresponder a uma configuração de velocidade disponível na máquina-ferramenta (ou ao valor disponível mais próximo), conforme especificado no manual da máquina. Em resumo, os valores dos parâmetros de corte específicos devem ser determinados usando uma abordagem analógica baseada no desempenho da máquina-ferramenta, manuais relevantes e experiência prática. Ao mesmo tempo, a velocidade do fuso, a profundidade de corte e a velocidade de avanço devem ser equilibradas entre si para atingir parâmetros de corte ideais.
Fórmula de referência:
[Imagem]
(I) Profundidade de corte (ap)
A distância perpendicular entre a superfície usinada e a superfície ainda a ser usinada é definida como a profundidade de corte. Profundidade de corte ($a_p$) é a profundidade medida perpendicularmente ao plano de trabalho, passando pelo ponto base da aresta de corte; representa a profundidade com que a ferramenta de torneamento penetra na peça durante cada movimento de avanço e, portanto, também é conhecida como "profundidade de corte". Com base nesta definição, ao girar longitudinalmente uma superfície cilíndrica externa, a profundidade de corte pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
$a_p = (d_w - d_m) / 2$
Onde $a_p$=profundidade de corte (mm);
$d_w$=diâmetro da superfície da peça a ser usinada (mm);
$d_m$=diâmetro da superfície usinada da peça (mm).
Exemplo 1: Dado um diâmetro superficial da peça de $\\Phi$95 mm a ser usinada; se for torneado para um diâmetro de $\\Phi$90 mm em uma única passagem, calcule a profundidade de corte.
Solução: $a_p=(d_w - d_m) / 2=(95 - 90) / 2=2.5$ mm.
(II) Alimentação ($f$)
O deslocamento relativo entre a ferramenta e a peça na direção do movimento de avanço para cada revolução da peça ou ferramenta.
Dependendo da direção de avanço, é classificado em avanço longitudinal e avanço transversal; o avanço longitudinal refere-se ao avanço ao longo da direção das guias da base do torno, enquanto o avanço transversal refere-se ao avanço perpendicular à direção das guias da base do torno.
(Nota) A velocidade de avanço ($v_f$) refere-se à velocidade instantânea de um ponto selecionado na aresta de corte em relação à peça de trabalho durante o movimento de avanço.
$v_f =fn$
Onde $v_f$=velocidade de avanço (mm/s);
$n$=velocidade do fuso (r/s);
$f$=avanço (mm/s).
(III) Velocidade de corte ($v_c$)
A velocidade instantânea de um ponto selecionado na aresta de corte em relação à peça de trabalho durante o movimento de corte primário. A fórmula de cálculo é a seguinte:
$v_c=(\\pi d_w n) / 1000$
Onde $v_c$=velocidade de corte (m/min);
$d_w$=diâmetro da superfície da peça a ser usinada (mm);
$n$=velocidade de rotação da peça (r/min). Os cálculos devem ser baseados na velocidade máxima de corte; por exemplo, no torneamento, o cálculo utiliza o diâmetro da superfície a ser usinada, pois a velocidade é mais alta e o desgaste da ferramenta é mais rápido nesse ponto.
Exemplo 2: Torneamento do diâmetro externo de uma peça com diâmetro de Φ60 mm; a velocidade selecionada do fuso do torno é 600 r/min. Calcule vc.
Solução: vc=(π × dw × n) / 1000=3.14 × 60 × 600 / 1000=113 m/min
Na produção real, o diâmetro da peça geralmente é conhecido. A velocidade de corte é selecionada com base em fatores como material da peça, material da ferramenta e requisitos de usinagem; esta velocidade é então convertida na velocidade do fuso do torno para ajustar a máquina, resultando na seguinte fórmula:
n=(1000 × vc) / (π × dw)
Exemplo 3: Torneamento do diâmetro externo de uma polia (Φ260 mm) em um torno horizontal CA6140; selecione vc=90 m/min e calcule n.
Solução: n=(1000 × vc) / (π × dw)=(1000 × 90) / (3,14 × 260)=110 r/min
Após calcular a velocidade do spindle, selecione um valor próximo aos listados na placa de identificação da máquina; neste caso, selecione n=100 r/min como a velocidade real do torno.
III. Resumo:
Parâmetros de corte
1. Profundidade de corte ap (mm): ap=(dw - dm) / 2 (mm)
2. Taxa de avanço f (mm/r)
3. Velocidade de corte vc (m/min): vc=π × d × n / 1000 (m/min)
n=1000 × vc / (π × d) (r/min)
