Estratégias de usinagem Trocoidais para o fresamento de aço endurecido

Abstract

A usinagem de canais em aços temperados e revenidos, com uma relação elevada entre profundidade e largura, é uma necessidade comum na indústria de moldes e matrizes. No entanto, realizar essa usinagem em um único passe, utilizando a trajetória de contorno convencional, não é viável devido ao alto carregamento mecânico e térmico nas arestas de corte. A estratégia trocoidal tem se mostrado eficiente no desbaste de canais nessas condições, pois reduz o ângulo de contato entre a ferramenta e a peça, assim como os esforços exercidos sobre as arestas. Além disso, as trajetórias trocoidais podem apresentar variações em seu modelo, as quais têm influência principalmente no tempo de usinagem. Este estudo apresenta uma análise sobre a influência das variações da estratégia trocoidal e do ângulo de hélice da ferramenta no processo de fresamento do aço AISI 4340 temperado e revenido, utilizando ferramentas de metal duro revestido. É avaliada a influência dessas variações no tempo de usinagem, na força de usinagem e na vida da ferramenta. Foi elaborada uma metodologia que utiliza uma equação paramétrica para criar estratégias trocoidais. Essa metodologia foi empregada nos experimentos com o intuito de gerar diferentes variações de trajetórias trocoidais, visando a diminuição do tempo de usinagem. Com ela, foi possível criar uma nova trajetória trocoidal, que foi chamada de elipsoidal. Os resultados obtidos revelaram que a adoção da trajetória elipsoidal resultou em uma redução significativa de 23% no tempo teórico de usinagem em comparação com a trajetória circular. Além disso, ao utilizar uma fresa com ângulo de hélice de 30°, a força de usinagem apresentou uma pequena variação de apenas 0,83%. No entanto, a estimativa da vida útil da ferramenta se mostrou desafiadora devido ao tipo de desgaste ou avaria nas arestas de corte nas condições de usinagem adotadas neste estudo.