Desenvolvimento de um sistema computacional para otimização do fresamento em quatro eixos de formas complexas através da velocidade de corte e velocidade de avanço

Abstract

Na usinagem de formas complexas utilizando máquina CNC 4 eixos, realiza-se o processo de acabamento com uma fresa de ponta esférica. Com isso, o contato ferramenta-peça se altera constantemente ao longo da usinagem, modificando o diâmetro efetivo de corte reduzindo a qualidade da geometria final e do processo. Este trabalho propõe a elevação da maturidade de um sistema para otimizar a velocidade de avanço e rotação da ferramenta, mantendo o avanço por aresta e a velocidade de corte o mais constante possível. Este programa atua na identificação do contato entre a ferramenta-peça alterando a rotação e a velocidade de avanço no programa CNC sempre que necessário. O software proposto foi avaliado em termos de qualidade da superfície, maturidade e tempo de usinagem. Os resultados mostram que o programa modifica corretamente o programa CNC, mantendo a velocidade de corte e o avanço por aresta o mais constante possível. Em algumas superfícies da geometria, foi observado uma melhor qualidade da superfície com a utilização do programa proposto. Além disso, apresentou uma redução de até 17% no tempo de usinagem com relação ao programa convencional. Por fim, o software demonstrou um índice adequado de maturidade para ser inserido em ambiente relevante de baixa escala.

When machining complex shapes using a 4-axis CNC machine, the finishing process is carried out with a ball nose milling cutter. As a result, the tool-part contact changes constantly throughout the machining process, modifying the effective cutting diameter, reducing the quality of the final geometry and the process. This work proposes the development of the maturity of a system to optimize the feed rate and rotation of the tool, keeping the feed per edge and the cutting speed as constant as possible. This program identifies the contact between the tool and the workpiece, changing the rotation and the feed rate in the CNC program whenever necessary. The proposed software was evaluated in terms of surface quality, maturity and machining time. The results shown that the program correctly modifies the CNC program, keeping the cutting speed and the feed per edge as constant as possible. In some surfaces of the geometry, a better surface quality was observed with the use of the proposed program. Moreover, it showed a reduction of up to 17% in machining time compared to the conventional program. Finally, the software demonstrated an adequate maturity level to be inserted in a relevant low-scale environment.