A mandrilagem CNC corrige erros de furação anteriores, ao mesmo tempo em que atende a exigentes requisitos dimensionais, geométricos e de acabamento superficial. Este guia explica quando utilizar a mandrilagem de desbaste, semiaquecimento e acabamento, qual a margem que cada etapa deve deixar e por que a força de corte, o calor, a rigidez e a reajuste da fixação afetam a precisão. Em seguida, compara ferramentas de mandrilamento ajustáveis de lâmina única, de lâmina dupla balanceada e de ajuste fino, incluindo seu comportamento vibratório, capacidade de avanço, produtividade, métodos de ajuste e volumes de produção adequados. Estão incluídos valores práticos de tolerância, rugosidade, profundidade de corte, avanço e diâmetro máximo para centros de usinagem CNC e condições comuns de produção.
O mandrilamento é uma das principais operações de usinagem realizadas em um centro de usinagem. Ele permite controlar com precisão as tolerâncias dimensionais e geométricas de um sistema de furos e corrigir erros deixados pela operação anterior.
A maioria dos furos cilíndricos produzidos por mandrilamento são furos críticos de acoplamento ou de suporte em componentes de máquinas; portanto, exigem uma precisão dimensional relativamente alta. Os furos de acoplamento em geral são normalmente controlados de acordo com a norma IT7 ou IT8; os furos do alojamento do eixo-árvore podem exigir a norma IT6; e os furos menos exigentes costumam ser controlados de acordo com a norma IT11.
Para furos de alta precisão em suportes e mangas, bem como para furos críticos em carcaças, a precisão geométrica deve, em geral, ser controlada dentro de um terço a metade da tolerância do diâmetro do furo. O erro de distância entre os centros dos furos é normalmente mantido entre ±0,025 e 0,06 mm, enquanto o erro de paralelismo entre os eixos de dois furos é controlado entre 0,03 e 0,10 mm. A rugosidade típica da superfície do furo é de Ra 1,6 a 0,4 µm.
A perfuração de furos geralmente é realizada em etapas: perfuração de desbaste, perfuração de semi-acabamento e perfuração de acabamento. As etapas necessárias dependem da tolerância do furo, do material da peça e da estrutura do componente.
A mandrilagem de desbaste é uma importante operação preparatória para furos cilíndricos. Ela usina furos em peças brutas fundidas ou forjadas, ou furos que já tenham sido perfurados ou escareados, a fim de estabelecer condições adequadas para o semi-acabamento e o acabamento. Além disso, ela revela defeitos nas peças brutas, como rachaduras, inclusões de areia e bolhas, em um estágio inicial.
A mandrilagem de desbaste normalmente deixa de 2 a 3 mm de material em excesso de cada lado para a mandrilagem de semi-acabamento e de acabamento. Componentes de precisão para carcaças também podem exigir têmpera ou envelhecimento após a mandrilagem de desbaste, a fim de aliviar a tensão interna gerada durante a usinagem, antes da realização da mandrilagem de acabamento.
Parâmetros de corte elevados geram grandes forças de corte e altas temperaturas, além de desgaste severo da ferramenta durante o mandrilamento de desbaste. Uma ferramenta de mandrilamento de desbaste deve, portanto, possuir resistência mecânica e resistência ao impacto suficientes. Sua geometria deve reduzir a força de corte e a carga imposta ao sistema de usinagem, permitindo, ao mesmo tempo, uma dissipação eficaz do calor.
A mandrilagem de semi-acabamento prepara o furo para a mandrilagem de acabamento, corrigindo a margem irregular deixada após o desbaste. Um furo de alta precisão pode exigir duas passagens de semi-acabamento. A primeira remove a maior parte do material irregular, e a segunda remove a margem restante para melhorar a precisão dimensional e geométrica e reduzir a rugosidade da superfície.
A mandrilagem de semiacabamento geralmente deixa de 0,3 a 0,4 mm de material em excesso de cada lado para a mandrilagem de acabamento. Um furo com requisitos de precisão menos exigentes pode, às vezes, passar diretamente da mandrilagem de desbaste para a mandrilagem de acabamento.
O mandrilamento de acabamento utiliza uma velocidade de corte mais alta e uma taxa de avanço mais baixa para remover a pequena margem de material deixada pelo mandrilamento de desbaste ou de semi-acabamento e produzir com precisão a superfície interna especificada.
Após a perfuração de desbaste, as placas de fixação devem ser afrouxadas e a peça deve ser fixada novamente, a fim de reduzir a influência da deformação causada pela fixação na precisão final. Uma profundidade de corte radial típica na perfuração de acabamento é de, no mínimo, 0,01 mm, e o avanço é de, no mínimo, 0,05 mm/rev.
A seção de corte de uma ferramenta de mandrilamento em um centro de usinagem é fundamentalmente semelhante à de uma ferramenta de torneamento externo. No entanto, o mandrilamento em um centro de usinagem normalmente utiliza uma ferramenta em balanço; por isso, a barra de mandrilamento deve oferecer rigidez e precisão adequadas. Existem ferramentas disponíveis para diferentes condições de corte, que podem ser classificadas, de acordo com o número de arestas de corte, como ferramentas de mandrilamento de aresta única ou de aresta dupla.
A maioria das ferramentas de mandrilamento de lâmina única possui uma estrutura ajustável. As formas ilustradas (a), (b) e (c) são utilizadas para furos passantes, furos escalonados e furos cegos. O parafuso 1 ajusta o diâmetro de corte, enquanto o parafuso 2 fixa o ajuste.
Uma ferramenta de gume único possui rigidez relativamente baixa e pode vibrar durante o corte; por isso, opta-se por um ângulo de aproximação maior para reduzir a força radial. O diâmetro de usinagem é definido pelo deslocamento da ferramenta de mandrilamento, o que torna o ajuste inconveniente e reduz a eficiência. Esse projeto é utilizado principalmente para produção pontual e em pequenos lotes. No entanto, sua construção simples e ampla adaptabilidade fazem com que seja amplamente utilizado.
Uma ferramenta simples de mandrilamento de dupla lâmina possui duas lâminas de corte simétricas nas extremidades opostas, e ambas as lâminas cortam simultaneamente. A ação de corte equilibrada neutraliza grande parte da força radial que atua sobre a barra de mandrilamento. Isso permite parâmetros de corte maiores, reduz a rigidez necessária da barra, limita a vibração e melhora a eficiência do corte.
As ferramentas de mandrilamento de dupla face com insertos indexáveis são amplamente utilizadas porque seus insertos são fáceis de substituir, não requerem reafiação e são fáceis de ajustar. O corte simétrico pode proporcionar alta precisão no mandrilamento. Em comparação com uma ferramenta de face única, o avanço por revolução pode ser aproximadamente duplicado, aumentando a produtividade.
Furos de grande diâmetro podem ser usinados com uma ferramenta de mandrilamento de dupla lâmina ajustável, cuja cabeça permite uma ampla faixa de ajuste. O diâmetro máximo de mandrilamento pode chegar a 1.000 mm.
As ferramentas de mandrilamento de ajuste fino são comumente utilizadas para mandrilamento de acabamento em centros de usinagem. Sua dimensão radial pode ser ajustada dentro de uma faixa definida, com uma resolução de escala de 0,01 mm.
Para ajustar a ferramenta, primeiro afrouxe o parafuso de fixação; em seguida, gire a porca de ajuste graduada até que a cabeça de corte atinja o diâmetro desejado; e, por fim, reaparafuse o parafuso. Esse tipo de ferramenta de mandrilamento possui uma estrutura relativamente simples e oferece alta precisão, boa versatilidade e grande rigidez.
Compartilhe seu desenho, material, meta de tolerância ou pergunta sobre a aplicação. Nossa equipe de engenharia pode ajudar a analisar a rota de usinagem e sugerir uma próxima etapa prática.
Tecnologia de usinagem
O alargamento remove uma camada fina de um furo preparado para melhorar o diâmetro, a geometria e o acabamento superficial. Este guia explica os graus IT que podem ser alcançados...
Leia o artigoTecnologia de usinagem
As fresas cônicas diferem quanto ao material, ao formato da aresta de corte, ao diâmetro, ao comprimento e ao número de ranhuras, e cada um desses fatores influencia o desempenho da ferramenta. Este guia...
Leia o artigoTecnologia de usinagem
A escolha de um macho para rosqueamento interno CNC exige mais do que apenas a correspondência do tamanho da rosca. O comprimento do chanfro determina o comportamento de corte e a profundidade programada, enquanto...
Leia o artigoTecnologia de usinagem
Uma trajetória de fresagem de contorno CNC bem projetada garante a precisão dimensional, o acabamento superficial e a eficiência do ciclo. Este guia explica como definir e cancelar o raio da fresa...
Leia o artigo
