Avanços e velocidades de alumínio: gráficos de RPM, carga de cavacos e SFM para fresamento CNC

O alumínio tem a reputação de ser um material fácil e, na maioria das vezes, ganha essa reputação. Ele corta rapidamente, afasta rapidamente o calor da aresta de corte e raramente exige a abordagem cautelosa que o aço endurecido exige. Essa reputação esconde a outra metade da história: o alumínio é pegajoso, acumula-se em uma borda cega em segundos e enrola alegremente uma lasca longa e fibrosa em torno de um cortador até que as ranhuras fiquem sólidas e a ferramenta se quebre.

Nós retificamos fresas de topo inteiriças de metal duro em Changzhou, no meio do cluster de fabricação de ferramentas da China, e uma grande parte das perguntas que chegam à nossa mesa de aplicação parecem quase idênticas: qual RPM, qual avanço, quantos canais e por que a última fresa quebrou? Este guia responde a essas perguntas com os mesmos números e o mesmo raciocínio que apresentamos às oficinas mecânicas todas as semanas.

Os quatro números por trás de cada corte de alumínio

Feeds e velocidades não são uma configuração única. São quatro valores que dependem um do outro, e mudar um sempre movimenta os outros.

• Velocidade de corte (SFM ou m/min): a velocidade com que a aresta de corte percorre o material. O alumínio tolera velocidades superficiais muito altas porque conduz o calor para longe da borda de maneira eficaz.
• Velocidade do fuso (RPM): a rotação que sua máquina realmente produz, derivada da velocidade de corte e do diâmetro da ferramenta.
• Avanço por dente ou carga de cavacos (mm/dente ou pol./dente): a espessura do material que cada canal remove em uma passagem. Este é o número que decide se a ferramenta corta ou esfrega.
• Avanço da mesa (mm/min ou IPM): o percurso programado da máquina, calculado a partir de RPM, carga de cavacos e número de canais.

As duas fórmulas governantes são curtas o suficiente para serem lembradas. A velocidade do fuso é igual à velocidade de corte multiplicada por 3,82 e dividida pelo diâmetro da ferramenta em polegadas, ou em unidades métricas, velocidade de corte em m/min multiplicada por 1000 e dividida por 3,14 vezes o diâmetro em milímetros. O avanço da mesa é igual à velocidade do fuso multiplicado pelo avanço por dente multiplicado pelo número de canais.

Duas regras são mais importantes no alumínio do que em quase qualquer outro material. Primeiro, o cavaco deve ser grosso o suficiente para afastar o calor do corte; uma carga de cavacos abaixo de aproximadamente 0,02 mm por dente significa que a borda está friccionando, polindo a superfície e gerando aresta postiça em vez de remover material. Em segundo lugar, o escoamento dos cavacos é tão importante quanto os próprios números, porque os cavacos de alumínio macio são soldados a uma aresta quente com uma velocidade surpreendente.

Avanços e velocidades de alumínio: gráfico de linha de base por liga

A tabela abaixo é um ponto de partida prático para fresas de topo de metal duro polido sem revestimento que funcionam em alumínio com jato de ar ou refrigeração leve. A coluna de avanço por dente pressupõe uma fresa de 12 mm com engate radial moderado.

Trate o gráfico como um ponto de partida e não como um teto. O diâmetro da ferramenta altera a carga de cavacos mais do que qualquer outra coisa: uma fresa de 3 mm não pode suportar a mesma carga de dente que uma fresa de 12 mm, portanto, reduza o avanço por dente para ferramentas pequenas e aumente para ferramentas grandes. O material fundido e refundido merece o segmento conservador da linha porque inclusões duras e porosidade prejudicam um corte rápido e agressivo.

Como calcular RPM e taxa de alimentação passo a passo

A aritmética é curta o suficiente para ser feita no controle da máquina e leva menos de um minuto.

1. Escolha a velocidade de corte para a liga na tabela acima ou nos dados do fornecedor da ferramenta e anote as unidades.
2. Converta a velocidade de corte em velocidade do fuso: RPM é igual a SFM multiplicado por 3,82 dividido pelo diâmetro em polegadas, ou m/min multiplicado por 1000 dividido por 3,14 vezes o diâmetro em milímetros.
3. Verifique o resultado em relação à velocidade máxima do fuso da máquina. Se a RPM calculada exceder o limite da máquina, volte a partir do limite e confirme se a carga de cavacos ainda permanece acima do mínimo.
4. Escolha um avanço por dente dentro da faixa recomendada. Comece no meio, não na parte inferior, porque é na parte inferior da faixa que começa a fricção.
5. Calcule o avanço da mesa multiplicando o RPM, o avanço por dente e a contagem de canais e, em seguida, carregue o valor no programa.

Como exemplo prático, uma fresa de três canais de 12 mm em 6061 a 200 m/min produz aproximadamente 5300 RPM. A 0,08 mm por dente, o avanço da mesa é 5.300 multiplicado por 0,08 multiplicado por 3, ou cerca de 1.270 mm/min. Em unidades imperiais, uma fresa de dois canais de meia polegada a 700 SFM gira a aproximadamente 5.350 RPM e 0,005 pol. por dente produz um avanço de cerca de 53 IPM.

Se a sua loja também trabalha com aço, aço inoxidável ou titânio, nossa gráfico de velocidades de corte de fresamento reúne referências de RPM, SFM e taxa de alimentação para esses materiais em uma única página de referência.

Combinando a fresa final com o trabalho

Os números só funcionam com um cortador que possa sobreviver a eles. No alumínio, a contagem de canais, o ângulo da hélice e a preparação das bordas decidem quanto do desempenho calculado você realmente obtém.

Quantas flautas para alumínio?

Dois canais continuam sendo a escolha mais segura para ranhuras, mergulhos e bolsões profundos, porque o gargalo largo limpa rapidamente os cavacos macios e deixa poucas chances de empacotamento. Três canais são o melhor compromisso para uso geral: o núcleo mais forte permite um avanço maior da mesa com a mesma carga de cavacos, que é exatamente o que o desbaste de produção precisa. Quatro ou mais canais pertencem a máquinas de alta potência e a operações de acabamento com contato radial leve, onde o espaço de cavacos é menos importante do que a qualidade da superfície e a taxa de remoção de metal.

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Nossa série de alumínio cobre ambos os extremos dessa faixa, com geometria de dois canais para canais e máquinas pequenas e designs de três canais para oficinas que desejam aumentar as taxas de avanço sem perder folga de cavacos.

Ângulo de hélice, geometria de borda e revestimentos

O alumínio recompensa uma aresta de corte afiada e polida e um ângulo de hélice alto, normalmente de 40 a 45 graus, porque a hélice mais íngreme levanta o cavaco para fora do corte em vez de arrastá-lo ao longo da parede. As arestas de corte onduladas ou onduladas reduzem a resistência ao corte e quebram o cavaco em pedaços mais curtos, o que ajuda consideravelmente em bolsões profundos e em temperamentos pegajosos. Os revestimentos precisam de cuidados: o nitreto de titânio e alumínio convencional tem afinidade com o alumínio e estimula arestas postiças, enquanto o metal duro polido sem revestimento, o nitreto de zircônio ou um revestimento dedicado de baixo atrito apresentam desempenho muito melhor.

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Para uma comparação lado a lado da contagem de canais e da geometria correspondente ao trabalho em alumínio, nossa equipe escreveu um prático guia de seleção de fresa de topo para alumínio que percorre as mesmas decisões do lado do berço de ferramentas.

Profundidade de corte: engate radial versus axial

A tabela fornece a velocidade de corte e a carga de cavacos, mas a profundidade de corte decide quanto desse desempenho a máquina pode fornecer fisicamente. Existem duas estratégias amplas no alumínio e ambas funcionam bem quando aplicadas de forma consistente.

• Axial profundo, radial leve: corte profundo de uma a duas vezes o diâmetro da ferramenta com apenas 10 a 30 por cento de engate radial. Este estilo trocoidal de desbaste mantém a carga estável, distribui o desgaste ao longo do canal e evacua os cavacos de forma eficiente porque a fresa não fica enterrada no material.
• Axial raso, radial pesado: corte alguns milímetros de profundidade usando a maior parte do diâmetro da ferramenta. Isto é adequado para máquinas rígidas e ferramentas de curto alcance e exige uma configuração rígida porque a carga na borda é alta.

O acabamento é diferente. Mantenha o engate radial leve, em torno de 5 a 8 por cento do diâmetro, percorra toda a profundidade em uma passagem sempre que possível e alimente rápido o suficiente para que a borda continue cortando em vez de polir a parede. Verifique também a potência do fuso antes de perseguir a extremidade superior da tabela, uma vez que o desbaste de alumínio com altas taxas de remoção de metal pode travar um fuso pequeno muito antes de a ferramenta ser tensionada.

Evacuação de refrigerante e cavacos

O alumínio não precisa de refrigeração para sobreviver, mas sempre precisa de um meio para o cavaco sair do corte. O ar comprimido ou um sistema de névoa lida com a maioria dos trabalhos de fresamento, mantém a área de trabalho visível e evita o choque térmico e a sujeira causada pelo líquido refrigerante pesado. A refrigeração por inundação continua sendo útil para bolsões profundos, bolsões com acesso difícil e qualquer operação onde os cavacos recirculariam sob a fresa.

A regra prática é simples: se as lascas ficarem visíveis no chão e não no bolso após cada passagem, sua evacuação está funcionando. Se você observar cavacos sendo recortados, ouvir uma mudança no som ou perceber que o acabamento piora no final de uma passagem, pare e corrija a remoção dos cavacos antes de tocar nos valores de avanço e velocidade.

Solução de problemas: chips de leitura, som e acabamento

A maioria dos problemas de alumínio se anunciam antes que a peça seja descartada. A tabela abaixo mapeia os sintomas usuais para o ajuste que os corrige mais rapidamente.

Um hábito separa as lojas que raramente quebram cortadores das lojas que os quebram semanalmente: elas mudam uma variável por vez e ouvem o corte após cada mudança. Dois ajustes ao mesmo tempo tornam impossível saber qual deles ajudou.

Perguntas frequentes

Em que RPM devo operar uma fresa de topo de um quarto de polegada em 6061?

A uma velocidade de corte de 500 a 800 SFM, um cortador de um quarto de polegada atinge aproximadamente 7.600 a 12.000 RPM. Verifique primeiro o limite da máquina e, em seguida, combine a velocidade do fuso com uma carga de cavacos de 0,002 a 0,004 pol. por dente, o que proporciona um avanço da mesa em torno de 30 a 95 IPM, dependendo da contagem de canais.

Preciso de refrigeração ao fresar alumínio?

Nem sempre. A lubrificação por jato de ar ou quantidade mínima lida com a maioria dos trabalhos de fresamento e mantém os cavacos em movimento, enquanto a refrigeração por inundação compensa a bagunça em bolsões profundos, em operações de perfuração e onde quer que os cavacos seriam recortados.

Por que as lascas de alumínio grudam no meu cortador?

Quase sempre porque a carga de cavacos é muito pequena ou a aresta de corte não está mais afiada. A borda esfrega em vez de cisalhar, a pressão solda o alumínio na canaleta e a borda postiça cresce até que o acabamento falhe ou a ferramenta quebre.

Posso usar os mesmos feeds e velocidades para 7075 e 6061?

Comece mais baixo em 7075. É mais forte e menos indulgente com engajamento agressivo, então comece perto de 400 SFM com uma carga moderada de cavacos e aumente somente depois que o corte parecer estável e os cavacos saírem limpos e prateados.

Os avanços e velocidades de alumínio são, em última análise, um ponto de partida e não uma resposta fixa, porque cada máquina, suporte e peça de trabalho tem a sua própria opinião sobre o que funciona. O gráfico coloca você na faixa certa rapidamente, as fórmulas mantêm você honesto e o som do corte conta o resto. Essa combinação é a forma como nossos engenheiros de aplicação abordam cada trabalho de alumínio que passa pela fábrica, e é o caminho mais rápido para um processo estável que mantém tolerância corrida após corrida.