As fresas de topo com uma aresta de corte que é realmente o segmento de um arco de grande diâmetro foram introduzidas há aproximadamente 25 anos. Como o formato da aresta de corte dessas fresas é uma reminiscência de um perfil de barril, termos como "fresas barril", "fresas de topo barril" ou, em conversas de fábrica, muitas vezes simplesmente "barris" logo se tornaram comuns quando se refere a esses tipos de fresas de topo . Inicialmente, o uso dessas fresas em forma de barril era limitado mais ou menos a algumas aplicações específicas, como usinagem de superfícies 3D de matrizes complexas e componentes de turbomáquinas. No entanto, os avanços na usinagem de 5 eixos e nos sistemas CAM expandiram significativamente os limites das aplicações de fresas de topo barril.
Ao mesmo tempo, o princípio de projeto de uma aresta de corte como o segmento de um arco de grande diâmetro foi realizado com sucesso em outros tipos de fresa - as ferramentas para fresamento de alto avanço (HFM), também conhecido como fresamento de "avanço rápido" (FF). O conceito proporciona uma geometria de corte toroidal que garante uma usinagem em desbaste produtiva a taxas de avanço extremamente altas devido ao efeito de redução da espessura do cavaco. Diferentemente das ferramentas de fresamento de alto avanço, as fresas de topo barril não se destinam ao desbaste, mas à usinagem de acabamento e semiacabamento de superfícies 3D com baixa remoção de material.
Tradicionalmente, as fresas de ponta esférica e toroidais realizam essas operações de usinagem. No entanto, o arco de grande diâmetro da aresta de corte da fresa barril resulta em uma redução substancial das alturas dos ressaltos gerados entre os passes usinados por uma fresa de ponta esférica ou toroidal. Outra vantagem desse tipo de aresta de corte em comparação com as fresas de ponta esférica e toroidal é um aumento significativo na distância entre os passes (um passe ou uma parada, dependendo da direção do deslocamento da fresa após cada passe) - pelo menos cinco vezes mais sem o comprometimento dos parâmetros de acabamento superficial! (Fig. 1) Isso significa que o número de passes e, posteriormente, o tempo de usinagem podem ser visivelmente reduzidos.Aumentar a distância entre passes também melhora a vida útil da ferramenta e, portanto, diminui o custo de ferramenta por peça.
O formato clássico do barril nas fresas de topo sofreu algumas alterações para tornar essas fresas mais versáteis. A combinação de um topo esférico com arestas de corte periféricas de arco grande cria uma fresa “oval” multifuncional, que facilita o uso de uma fresa de topo barril como uma fresa de topo esférico.
Nas fresas de topo cônicas, transformar o perfil de uma aresta de corte principal em um segmento de arco grande gera outra aresta de corte oval - um barril cônico. Quando comparado a uma fresa de topo cônica, o barril cônico proporciona teoricamente um contato preciso entre a aresta principal e uma superfície usinada o que diminui os erros de precisão e evita o recorte de um formato já produzido. O formato cônico também contribui para reduzir o balanço da ferramenta - um fator importante para melhorar o desempenho da ferramenta.
As fresas de topo barris e ovais são utilizadas principalmente na usinagem de superfícies laterais. Se for necessária a usinagem de uma superfície inferior complexa, uma fresa de topo com o topo em forma de lente é uma boa solução. Essa ferramenta possui as arestas de corte do topo em formato de barril para garantir um fresamento com um grande passe lateral.
As fresas de topo barril - fresas clássicas barril, oval e em formato de lente, proporcionam soluções eficientes para a usinagem de superfícies 3D. No entanto, por um longo tempo, a complexidade da programação do CNC para aplicação de fresas barril foi um fator limitante na integração ativa dessas fresas promissoras nos segmentos apropriados da indústria metalúrgica. O crescente uso de máquinas de 5 eixos e os últimos avanços no software CAM mudaram drasticamente a situação, e hoje vemos uma utilização intensiva das fresas barril na fabricação de várias peças com superfícies geometricamente complexas. Os principais consumidores dessas fresas "barris” são usinadores de componentes aeroespaciais, moldes e matrizes, médicos, turbinas e compressores.
As empresas de ferramentas de corte, por sua vez, intensificaram seus esforços para desenvolver e fabricar soluções mais avançadas de fresas de topo para atender às crescentes demandas dos clientes. Alguns dos produtos mais recentes de fresas barril da ISCAR nas famílias SOLIDMILL e MULTI-MASTER oferecem bons exemplos dessa tendência.
A vantagem MULTI-MASTER
A ISCAR oferece fresas de topo oval e em formato de lente na faixa de diâmetro de 8 a 16 mm e 0,312 “a 0,500” (Fig. 2). Além da disponibilidade nas configurações sólidas de metal duro, as novas fresas barril são também fabricadas como cabeças de metal duro intercambiáveis com adaptação roscada MULTI-MASTER. O recurso característico "tempo de preparação zero" da MULTI-MASTER, que permite a substituição de uma cabeça gasta sem retirar a ferramenta do fuso da máquina, pode ser particularmente eficaz no caso de aplicações com fresas barril em operações de fresamento de semiacabamento e de acabamento.
Fatores adicionais a favor da aplicação do conceito MULTI-MASTER em fresas de topo barril são viabilidade econômica e sustentabilidade. Devido ao formato complicado de suas arestas de corte, uma fresa de topo barril é projetada como uma ferramenta descartável - quando o limite de desgaste é atingido, toda a fresa de metal duro simplesmente se torna um desperdício. Ao contrário das ferramentas sólidas, o design MULTI-MASTER oferece uma opção valiosa para o uso cuidadoso e econômico de ferramentas de metal duro. E, é claro, uma rica variedade de hastes, redutores e extensões MULTI-MASTER permite a montagem ideal de um conjunto.
Atualmente, as fresas barril não têm uma demanda incrivelmente alta pela indústria metalúrgica; eles são projetados para peças muito específicas e a aplicação eficaz desses cortadores requer máquinas complexas multieixos e, especialmente, sistemas CAM de ponta. No entanto, tecnologias avançadas de fabricação de peças (como moldagem por injeção de metal, impressão 3D, fundição e forjamento com tolerâncias fechadas), máquinas inovadoras e um salto quântico na digitalização da fabricação aumentarão as necessidades de acabamento de superfícies complexas com estoque mínimo de usinagem. Sob essa perspectiva, os especialistas da ISCAR estimam que o consumo de fresas barril na indústria metalúrgica aumentará exponencialmente, e os fabricantes de ferramentas de corte devem estar moldando o que é evidentemente uma nova tendência industrial promissora.
