Maquinagem a 3 e 5 eixos: estudo do acabamento obtido em superfícies fresadas inclinadas

Abstract

Este estudo tem como objetivo avaliar de que forma é que o número de eixos e a estratégia de maquinagem utilizada numa máquina CNC influenciam o acabamento de superfície obtido em provetes com superfícies inclinadas. Para isso, este estudo foi composto por várias fases. A primeira fase incidiu no desenvolvimento de provetes, utilizando sistemas CAD/CAM. Para a modelação destes, foi utilizado o software CAD Solidworks. Após obter um modelo digital do provete a maquinar, foi executada a programação das trajetórias das ferramentas de topo com diâmetro 10 mm e de topo esférico com diâmetro 6 mm no software SolidCAM. Foram exploradas sete estratégias de maquinagem distintas, sendo que, seis foram com recurso a 3 eixos e uma com recurso aos 5 eixos do centro de maquinagem. Numa segunda fase, foram realizados testes preliminares em espuma, com o intuito de testar as trajetórias anteriormente programadas. Após a qual, foram executados ajustes nos programas, sendo estes posteriormente para maquinar os provetes em alumínio. Utilizaram-se dois métodos para a avaliação do acabamento de superfície, através de microscopia ótica e medição de rugosidades. Após analisar e comparar o desempenho das estratégias de maquinagem, de um ponto de vista global, a estratégia que possibilitou minimizar a rugosidade foi a maquinagem em Z constante HSM. Considerando todas as estratégias de maquinagem a 3 eixos, o aumento da inclinação das faces dos provetes, causou aumentos significativos nos valores de rugosidade. No que diz respeito à estratégia de maquinagem a 5 eixos, o aumento dos ângulos de inclinação nas faces do provete, causou um decréscimo nos valores de rugosidade. Para o provete preconizado no presente estudo, a tecnologia de maquinagem que apresentou melhor desempenho foi a maquinagem a 3 eixos. Neste sentido, o principal contributo deste estudo prende-se com a avaliação do desempenho de diferentes estratégias de maquinagem em superfícies planas inclinadas.

The aim of this study was to assess how the number of axes and the machining strategy used on a CNC machine influence the surface finish obtained on specimens with inclined surfaces. To this end, the study consisted of several phases. The first phase involved the development of specimens using CAD/CAM systems. Solidworks CAD software was used to model the specimens. After obtaining a digital model of the specimen to be machined, the trajectories of the 10 mm diameter end tools and 6 mm diameter spherical end tools were programmed using SolidCAM software. Seven different machining strategies were explored, six using 3 axes and one using the 5 axes of the machining center. In a second phase, preliminary tests were carried out on foam in order to test the previously programmed trajectories. After this, adjustments were made to the programs, which were then used to machine the aluminum specimens. Two methods were used to assess the surface finish, through optical microscopy and roughness measurement. After analyzing and comparing the performance of different machining strategies, from an overall point of view, the strategy that minimized roughness was HSM constant Z machining. Considering all the 3-axis machining strategies, increasing the inclination of the specimen faces caused significant increases in the roughness values. With regard to the 5-axis machining strategy, increasing the inclination angles on the specimen faces caused a decrease in the roughness values. For the specimen recommended in this study, the machining technology that performed best was 3-axis machining. In this sense, the main contribution of this study is to evaluate the performance of different machining strategies on inclined flat surfaces.