🛠 A fresadora é uma das ferramentas mais fascinantes para aqueles que são apaixonados por fabricação e usinagem.
Neste artigo, falaremos sobre o que são as fresadoras, que tipos existem, para que são utilizadas, que tipo de peças e operações se podem fazer com uma delas.
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📖 Resumo
O que é uma fresadora e para que serve?
Uma fresadora é uma máquina que desbasta, corta ou (inclusive) perfura diferentes materiais sólidos, geralmente metal. Isto é feito através da remoção de limalhas através da rotação a alta velocidade da fresa e do movimento dos eixos, seja do elemento ou do mecanismo.
Este tipo de tecnologia de fabricação de peças arrancando limalhas denomina-se usinagem.
A fresa é a ferramenta de corte usada em fresadoras. Uma fresa contém uma ou mais arestas de corte, as bordas de corte arrancam limalhas quando gira a ferramenta. Existem muitos tipos diferentes de fresas, dependendo do tipo de operação que se vá realizar na peça, aqui está uma amostra delas:
Não te ficou claro o que é uma fresadora e se como usa? Acho que esses conceitos são melhor explicados com um vídeo. Aqui está um vídeo educacional sobre como usar um moinho vertical, como os que discutimos neste artigo:
Partes de uma fresadora
Agora que sabemos quais são as suas funções, vamos conhecer a anatomia de uma fresadora. Para isso, é necessário ter em conta que as suas partes e acessórios variam de acordo com o modelo da máquina. Por esse motivo, nomearemos os mais importantes.
Mesa
É nela onde colocaremos a peça que precisamos desbastar. Fixa-se na mesa o bloco de metal bruto que se vai fresar, mediante distintos sistemas. O sistema mais comum é prender a peça com uma mordaça ou com amarres, parafusos e porcas em T, uma vez que a peça deve estar bem fixa e na posição correta antes de começar a fresagem.
Manivelas
São as que dão movimento aos eixos cartesianos. Existe um “X”, “Y” e “Z” respetivamente. Com elas moveremos o componente preso à base e o fuso que contém a fresa. Podem ter mais destes elementos dependendo da quantidade de movimentos disponíveis que tenha a máquina, ou se colocarmos um quarto eixo de rotação.
Cabeça
Nela encontra-se o dispositivo que segura e prende o elemento de corte. Em alguns casos, pode conter o botão de ligar/desligar e acessórios, como lâmpadas e mangueiras para o líquido de refrigeração. E contém o eixo da ferramenta ou o fuso, o elemento que gira e sobre o qual se coloca a fresa para cortar.
Motor
Outro dos elementos essenciais de uma fresadora, é o coração da máquina. A sua potência, rotações e torques variam de acordo com o modelo e a finalidade de uso.
Existem motores com controlo de velocidade variável, que se realiza eletronicamente, e motores com velocidade fixa, que regulam a velocidade e a potência com um sistema de polias ou engrenagens.
Caixa de velocidades
Nem todos os materiais, nem todos os metais, se cortam com a mesma velocidade. Cada combinação do material da fresa e material a cortar requer uma velocidade de rotação da ferramenta para que o acabamento seja o melhor possível e para que a vida útil da ferramenta não se veja prejudicada.
Por isso as fresadoras possuem uma caixa de velocidades que tomam a potência do motor e a convertem em diferentes velocidades reguláveis ou mesmo em diferentes direções (para poder fresar vertical ou horizontalmente) ou elementos da máquina (para poder ter avanço automático em qualquer um dos eixos).
Quais são os diferentes tipos de fresadora?
Existem, como na maioria das ferramentas, diferentes fresadoras com funções, tamanhos e características específicas. Podem-se categorizar por diferentes critérios.
Aqui estão algumas classificações das fresadoras de acordo com as características que julgamos mais importantes, explicadas de forma prática e com imagens 👇
Pela orientação do fuso
Refere-se à direção da ferramenta de corte. Nas fresadoras tradicionais, fá-lo numa única posição e podem ser as seguintes:
- Fresadora horizontal. O eixo do fuso é horizontal, as fresas montam-se numa árvore horizontal denominada árvore porta fresas. Estas máquinas são os primeiros modelos de fresadoras que surgiram, com um fuso horizontal, uma ponte que suporta a árvore numa posição muito rígida e uma mesa de coordenadas que se move para cima e para baixo na consola (eixo vertical).
- Fresadora vertical. Nela, a posição no fuso é vertical, perpendicular à mesa de coordenadas. Pode ser uma cabeça oscilante, se for possível inclinar o fuso para realizar determinadas operações em ângulo.
As fresas verticais são mais comuns hoje em dia e o padrão quando se trata de fresadoras e centros CNC. Nos modelos antigos, a peça costuma-se mover para cima e para baixo (o mesmo que nos horizontais), mas na maioria das fresadoras modernas e centros a cabeça é o que sobe e desce para usinar a peça.
- Fresadora universal. Esta máquina combina os dois tipos anteriores e tem a possibilidade de usar a ferramenta na horizontal e na vertical.
Segundo a quantidade de eixos
Eles definirão os tipos de movimento que terá a nossa fresadora. Quanto maior o número de eixos, maiores as possibilidades de usinagem, bem como o custo da máquina e a complexidade da programação das operações:
- De 3 eixos. São as direções ortogonais essenciais de uma máquina com estas características. Representam os eixos X, Y, Z, para poder usinar nas 3 dimensões do espaço.
- De 4 eixos. Adiciona aos nomeados a possibilidade de rodar o objeto a ser usinado dentro da mesa. Podem-se fresar as 4 faces laterais ou também se pode colocar uma ferramenta para fixar 4 peças em vez de apenas uma em cada ciclo.
- De 5 eixos. Adiciona aos 3 eixos típicos uma mesa capaz de girar em 2 eixos diferentes. Isto permite inclinar a peça para fresá-la em todos os lados, exceto um, minimizando os diferentes agarres e permitindo que a fresa aceda muitos recantos da peça. Geralmente, as fresagens em 5 eixos fazem-se em centros de usinagem, sobre os quais falaremos mais à frente.
Segundo a sua estrutura
Estrutura de uma fresadora convencional
As fresadoras convencionais têm uma estrutura em forma de C sobre o qual se distribuem os elementos da máquina. A característica mais importante da estrutura da fresadora é a rigidez, para suportar as forças da fresagem sem deformar e manter as tolerâncias da peça.
As fresadoras clássicas horizontais ou verticais geralmente têm uma mesa de coordenadas (X e Y) que se move de cima para baixo no eixo Z sobre um suporte rígido que se chama consola. As fresadoras mais modernas e centros de usinagem vertical costumam ter o eixo X e Y estacionário e é a cabeça (não a peça) que se move para cima e para baixo numas guias independentes. Ambos compartem uma estrutura semelhante em C.
As estruturas que suportam forças de uma fresadora costumam-se fabricar por fundição (peças de ferro fundido) para obter peças muito pesadas e rígidas que mantêm a forma da fresadora e absorvem as vibrações. Também existem estruturas de aço soldado, que geralmente são menos rígidas.
De ponte móvel ou de pórtico
Neste caso, não é a mesa que se move e consequentemente a peça a ser usinada também não. O que se move é a estrutura que sustenta a cabeça. Geralmente têm um grande tamanho e ser utilizadas em objetos planos difíceis de manipular.
Fresadora de coluna
Nelas o fuso está colocado numa coluna vertical, pela qual se desloca para cima e para baixo, e da qual sai e entra através de um braço. É um desenho que se utiliza quando as peças são grandes ou pesadas, pois é a máquina que se move à volta da peça para usiná-la e se minimizam os movimentos. Os mandriladores, fresadoras especializadas em usinagem de furos com tolerâncias muito precisas, costumam ser máquinas de coluna fixa ou móvel.
Segundo o método de controlo
Fresadoras manuais
As fresadoras mais básicas usam manivelas vernier (escalas para ver o progresso) para que o operador mova os eixos ao girá-las. Algumas fresadoras também incluem avanço automático em alguns dos seus eixos, o operador pode engatar um eixo para que se mova automaticamente e termine a operação sem ter que mover a manivela.
Fresadora com visualizador de cotas (Digital Read Out, DRO)
Um dos acessórios mais comuns para uma máquina manual é o visualizador de cotas. O leitor indica a posição dos eixos num ecrã, para que não seja necessário usar as manivelas de vernier ou fazer mais medições do que as necessárias.
Resumindo, o controle continua a ser manual, mas tens a ajuda do leitor para guiar-te.
Um DRO pode ser adquirido diretamente instalado na fresadora ou pode-se instalar posteriormente numa modificação relativamente simples. Aqui está um vídeo do canal do Rocha KRG sobre o que é um visualizador de cotas e como se usa:
Fresadoras CNC (Controle Numérico por Computador)
Este tipo de máquina é totalmente controlada de forma digital. É ideal para automatizar processos de fabricação. Os cortes e fresagens são projetados previamente no computador num software CAM e são transmitidos à máquina no formato GCODE.
Estes moinhos podem-se adquirir tanto com controle numérico como modificar uma fresadora manual para que se possa controlar com CNC. Este é um dos exemplos de modificação de uma fresadora CNC:
Fresadoras para amadores e oficinas pequenas
Já falámos de máquinas industriais, com preços na ordem das várias dezenas de milhares de euros. Sabes que existem modelos mais baratos para pequenas oficinas e para formação?
Reunimos alguns dos modelos e tipos mais económicos que existem para que possas ter uma ideia das opções que existem além das fresadoras industriais. Reviews de todas elas para que as vejas em direto.
BF20L da Optimum Machines
Uma review desta fresadora do canal de Youtube de Maquineros, altamente recomendada para começar a aprender sobre usinagem
Fresadora HBM45
Routers CNC
Assim como já falamos sobre fresadoras de pórtico enormes de última geração para fresar peças muito grandes, este tipo de design também se utiliza em máquinas para amadores, com o nome de router CNC.
Não têm a rigidez de uma fresadora convencional com estrutura de ferro fundido, pelo que se costumam utilizar para fresar madeira, plásticos, fibra de carbono ou alumínio. Devido às suas grandes dimensões em X e Y e trajetórias reduzidas em Z, são utilizadas sobretudo para usinar placas ou peças planas simples. Sempre têm controle numérico.
Tormach
As fresadoras Tormach são consideravelmente mais caras e são muito populares nos Estados Unidos como máquinas de iniciação ou para pequenas oficinas.
Quais são as aplicações de uma fresadora?
Para que serve uma fresadora? As fresadoras utilizam-se para fabricar peças por usinagem, que costumam ser de metal (aço, alumínio ou outros metais), embora também possam ser de plástico ou madeira.
As peças que se fabricam por usinagem podem ser peças únicas, séries curtas ou médias, de aplicações industriais, maquinaria, aeroespacial, indústria médica… Também se fabricam por usinagem ou usinam-se peças para produção em massa, por exemplo na indústria automobilística.
As fresadoras que apresentamos neste artigo são, na sua maioria, fresadoras abertas, de 3 eixos, manuais, com leitura digital… Este tipo de fresadoras tradicionais utiliza-se em pequenas séries ou peças únicas, permitem trabalhar com agilidade e controle manual ou automático da máquina. Geralmente em pequenas oficinas, em oficinas de ferramentas ou protótipos, em escolas de usinagem, amadores da usinagem…
Para tiragens de produção em oficinas grandes, costumam-se utilizar os centros de usinagem CNC, que são máquinas que na sua essência são uma fresadora, mas fechada e controlada por computador (CNC), têm geralmente uma caixa automática de ferramentas e muitas vezes mais de 3 eixos.
As peças com geometrias mais complexas realizam-se em centros de usinagem de 5 eixos, que permitem girar a peça em dois eixos de rotação para que a fresa possa aceder todas as faces do objeto (exceto a do agarre) e fresar em qualquer ângulo.
Operações de fresagem
As funções deste dispositivo são muito variadas e vão depender das características de cada máquina. No entanto, podemos citar os principais.
- Planeamento.
- Ranhurar. Para realizar cavidades precisas em algum material. Podem ser retas ou com formas. As quais terão uma espessura determinada pela fresa e um trajeto delimitado pelo movimento dos eixos.
- Perfurar. A versatilidade da fresadora permite-lhe realizar orificios de diâmetros e distâncias precisos. O primeiro costuma estar dado pelo tamanho da fresa utilizada. Estes orifícios podem ser lisos, cónicos ou com rosca.
- Fabricação de engrenagens. Uma das principais utilizações de uma fresadora de quatro eixos com função helicoidal é a de realizar coroas, rodas dentadas, cames, pinhões e todo o tipo de peças de transmissão.
Qual é a diferença entre uma fresadora e um torno?
O torno e a fresadora são os dois pilares da usinagem, mas têm utilizações e características completamente diferentes.
O torno é usado para criar peças de revolução. Ou seja, peças que se podem criar girando um cilindro de metal e arrancando metal com ferramentas de torneamento.
O torno surgiu antes da fresadora, e pode servir para produzir peças mais baratas quando estas têm a forma correta e se podem adaptar à máquina. Algumas peças só se podem produzir num torno, como parafusos, fusos, eixos… Em contrapartida, o torno é uma máquina menos versátil, uma vez que uma fresadora permite criar uma maior variedade de geometrias e peças diferentes.
Aqui está um vídeo com mais informações sobre o torno, se tens curiosidade sobre esta máquina-ferramenta:
O que é um centro de usinagem?
Os centros de usinagem são máquinas que partilham muitas características com as fresadoras, na verdade, pode-se dizer que são um subgrupo das fresadoras. Mas modernizaram-se para produzir peças usinadas em grandes volumes e precisão.
Os centros de usinagem caracterizam-se por:
- Têm controle numérico (CNC)
- Podem realizar diferentes operações de usinagem, além de fresagem, roscar e furar
- Têm uma tampa que os fecha
- Têm troca automática de ferramentas
- Podem ter mais de 3 eixos
Como nas fresadoras, existem centros de usinagem verticais e horizontais, embora a distinção não seja tão simples como nas fresadoras.
Atualmente, as fresadoras costumam-se utilizar em pequenas oficinas e na fabricação de protótipos, peças únicas, de grandes dimensões… Os centros de usinagem CNC são os que têm a maior parte da carga de fabricação de peças por CNC.
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