Modelagem matemática da geometria do cavaco resultante do fresamento de formas complexas com ferramenta de ponta esférica

Abstract

O trabalho apresenta uma modelagem da área da seção transversal ao corte em operações de fresamento de superfícies complexas, com ferramentas de ponta esférica. Essa operação é largamente utilizada na fabricação de moldes e matrizes para diversas indústrias. Para a produção eficiente de superfícies complexas, é necessário determinar as melhores condições de usinagem, considerando o custo e tempo da produção e qualidade do molde acabado. É primordial entender a área da seção para avaliar as forças geradas durante um corte para determinar as melhores condições de usinagem. Contudo, o cavaco teórico gerado pela trajetória de passes paralelos de uma ferramenta de ponta esférica é uma geometria complexa, e todos os parâmetros de usinagem influenciam em sua forma. Portanto, o objetivo do trabalho é explorar e modelar as influências dos parâmetros na formação da área da seção transversal. O modelo pode prover uma informação mais precisa para o calculo de forças neste tipo de usinagem. A alta precisão do modelo foi validada com o auxilio de um software CAD.

The current work presents a new model to identify the formation of the chip against the time during the milling of a free form surface by a ball-end cutting tool. This sort of machining is widely used in the manufacture of molds and dies, for a variety of industries. The efficient manufacture of complex surfaces requires determining the best milling conditions. To do so, the cross section of the chip must be considered to evaluate the forces generated during the cutting and, ultimately, determine such milling conditions. However, the theoretical removed material generated by the parallel trajectory of a ball end mill is a complex geometry, and all the milling parameters influence its shape. The mathematical model developed in this work can estimate the chip formation against the time (action of one cutting edge), the cross-section area and the chip thickness along its formation time. Thus, the model can provide more precise information for calculating the cutting force in this kind of machining. The high accuracy of the model was validated by geometry simulation aided by a CAD software.