Fresamento: Tipos e Classificações

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Fresa
As fresas são responsáveis por uma das principais operações de usinagem usada na indústria: o fresamento. São ferramentas rotativas, constituídas por uma série de dentes e gumes, geralmente dispostos simetricamente em torno de um eixo. Os dentes e gumes removem o material da peça bruta de modo intermitente, transformando-a numa peça acabada, isto é, com a forma e dimensões desejadas.
Para fazer a remoção do material indesejado, o processo de fresamento consiste em realizar dois movimentos ao mesmo tempo: a rotação da ferramenta e o avanço da peça (Veja como funciona a Remoção de metal pelo processo de fresamento)  
Para cada operação é necessário utilizar um tipo específico de fresa, de acordo com o material a ser usinado e as necessidades do formato que deseja ser obtido. A classificação das fresas é realizada segundo vários critérios, entre eles estão o método de fresamento, o tipo de construção, a forma geométrica, o tipo de flanco ou superfície de incidência, a forma dos dentes e dos canais entre os dentes, o sentido de corte, a montagem ou fixação na máquina (fresadora) e a sua aplicação.
Cada tipo de trabalho é realizado por uma fresa diferente, classificada em diversas subcategorias, inseridas nos métodos já listados (confira o material didático sobre Definição e classificação de fresadoras). 
Fresamento
Operação de usinagem na qual a ferramenta (fresa) apresenta arestas cortantes ao redor do seu eixo, girando com movimento uniforme (rotacional) para arrancar o cavaco. A ferramenta possui uma ou mais arestas de corte, e o movimento de corte é realizado pela ferramenta. O movimento de avanço pode ser executado tanto pela peça como pela fresa. A característica particular do fresamento é que a direção do movimento de avanço é perpendicular ao eixo-árvore principal (eixo de rotação). Em outras palavras, no fresamento a ferramenta de corte possui, geralmente, múltiplas arestas, e executa o movimento de giro enquanto é pressionada contra a peça. A superfície usinada pode ter diferentes formas, planas e curvas.
Tipos de Fresadoras
Fresa horizontal
A fresadora horizontal, mostrada, utiliza a fresa montada sobre em eixo horizontal. É utilizada para trabalho de faceamento na horizontal e para efetuar ranhuras e perfis retilíneos. A ferramenta mais empregada é a fresa cilíndrica.
Fresa vertical
A fresadora Vertical, mostrada, dispõe somente do eixo árvore vertical. São máquinas muito robustas e empregadas em serviços com necessidade de grandes potenciais. Isto tudo devido à grande rigidez permitida pela forma da coluna e pela disposição da cadeia cinemática (engrenagens, eixos e rolamentos). Servem para facear e efetuar ranhuras e perfitados retilíneos ou circulares.
Fresa Universal
A fresadora universal, mostrada, é uma derivada da fresadora horizontal. Pode utilizar as fresas tanto em árvores horizontais como em verticais, podendo inclinar horizontalmente a mesa. Além dos serviços normais da fresadora horizontal, também pode efetuar ranhuras helicoidais sobre superfícies cilíndricas e setores circulares perfilados.
Classificações
A classificação das fresas pode ser realizada seguindo vários critérios, conforme segue:
Quanto ao método de fresamento
1.1 Fresas para fresamento periférico, também denominado tangencial
no fresamento periférico, a superfície usinada, gerada por dentes e gumes localizados na periferia do corpo da ferramenta, situa-se, de modo geral, num plano paralelo ao eixo da fresa. O fresamento periférico ou tangencial usualmente é realizado em fresadoras com eixo árvore na posição horizontal. A largura de corte ap geralmente é substancialmente maior do que a penetração de trabalho ae. A superfície usinada é gerada pelo gume principal.
1.2 Fresas para fresamento frontal, a superfície usinada resulta da ação combinada dos gumes localizados na periferia e na face frontal da fresa, esta geralmente em ângulo reto ao eixo da ferramenta. A superfície fresada é plana, sem qualquer relação com o contorno dos dentes, salvo na fresagem contra um ressalto. O fresamento frontal, pela sua alta produtividade, deve ser preferido sempre que possível.
Quanto ao tipo de construção das fresas
2.1 Tipo corpo ou bloco único - inteiriça. As fresas inteiriças são feitas de uma só peça, usualmente de aço rápido, na qual são executadas, por usinagem, a forma e o número de dentes, sendo os ângulos de saída e de incidência construídos por retificação após a têmpera. Dependendo das dimensões, as fresas inteiriças tem um menor custo inicial, razão pela qual são ideais para produções pequenas e para uso geral nas ferramentarias.
 Corpo com dentes soldados ou colados. São fresas constituídas de 
um corpo (cabeçote) de aço cujos dentes são fixados por processos de soldagem. Os dentes são de aço rápido ou metal duro. A vantagem é que o corpo da fresa é feito de material mais barato, porém menos resistente ao desgaste.
 Corpo com dentes substituíveis, fixados com grampos e/ou 
parafusos. São fresas constituídas de um corpo de aço, no qual são montados dentes constituídos de um mesmo material ou de uma combinação de materiais. A fixação dos dentes normalmente se dá com auxílio de parafusos, sendo que estes dentes podem ser reposicionados sobre o corpo.
Quanto à forma geométrica das fresas
 Corpo cilíndrico com grande largura ou comprimento (fresa 
cilíndrica). Estas fresas só cortam na periferia cilíndrica, gerando superfícies planas paralelas ao eixo da ferramenta. São padronizadas, por exemplo, pela norma DIN 884, sendo caracterizadas pelo diâmetro externo, largura e tipo. Há 3 tipos principais: N (normal), H (para materiais duros) e W (para materiais moles). Exemplo: 50 x 40 N DIN 884. Veja um exemplo de cada tipo de fresa:
Tipo N Para usinagem leve, com dentes paralelos ao eixo de rotação para larguras de até 19 mm. Para tamanhos maiores têm ângulos de hélice entre 15 e 25°.
Tipo H Para usinagem pesada, com larguras superiores a 50 mm, têm ângulo de hélice de 25 a 45° para obter um impacto mais favorável na entrada e uma ação de corte mais uniforme e distribuída.
Tipo W São fresas cilíndricas com ângulo de hélice superior a 45°, com grande rendimento, indicadas para a usinagem de alumínio e metais leves em geral. As ranhuras têm grande capacidade de alojar os cavacos (dentes bem espaçados) e o ângulo de saída lateral bastante grande.
 Corpo cilíndrico com pequena largura (fresa de disco).
Caracterizam-se pela pequena largura e por terem, além dos dentes periféricos, gumes em uma ou ambas as laterais do disco. Distinguem-se os seguintes tipos:
Com dois cortes: empregadas na construção de fresas compostas. Possuem gumes na periferia, em apenas uma das laterais.
Com dentes retos, e três cortes: usadas na abertura de ranhuras pouco profundas.
Com dentes cruzados: usadas para abertura de ranhuras mais fundas. Permitem maiores velocidades de corte e maiores avanços, e têm menor tendência a vibrações.
Bi-helicoidais (ou em espinha de peixe): empregadas para abertura de ranhuras profundas em ferro fundido.
Acopladas reguláveis: usadas na abertura de ranhuras profundas, com larguras ajustáveis, sendo constituídas de duas fresas de disco, encaixadas uma na outra.
3.3 Corpo cilíndrico com pequena largura (serra). São fresas com largura reduzida, usadas para o corte de materiais. Para um melhor desempenho da ferramenta, usam-se, em geral, velocidades de corte mais altas e pequenos avanços por dente. As serras podem ser classificadas em função da forma dos dentes ou em função do passo.
 Corpo cilíndrico com haste própria para fixação (fresa com haste).
Também chamadas fresas de topo, são usadas para facear, ranhura, executar bolsões, rebaixos, matrizes, gravações, rasgos de todos os tipos e tamanhos, fresar contornos. Cortam tanto na periferiacomo na parte frontal, podendo ser usadas em fresadoras verticais e horizontais.
Segue abaixo exemplos de alguns tipos de fresas com haste:
Fresas de topo de haste cilíndrica São padronizadas pela norma DIN 844, têm de 3 a 10 gumes, dependendo do diâmetro. Os gumes de topo (secundário) em geral não se estendem até o centro da fresa.
Fresas de topo de haste cônica São padronizadas pela norma DIN 845. Estas fresas tem cone Morse e furo roscado, para fixação em sentido axial.
Fresas de haste para ranhuras T Padronizadas pela norma DIN 851. São fresas com haste cilíndrica, construídas especialmente para abrir ranhuras em T, como as usadas em mesas de máquinas-ferramenta.
Fresas de haste para ranhuras Woodruff São fresas com haste cilíndrica, especificadas para abrir ranhuras para chavetas do tipo Woodruff. São padronizadas pela norma DIN 850.
 Corpo cônico, com ou sem haste própria para fixação (angular).
São fresas que têm dois gumes principais, formando um ângulo entre si. São exemplos deste tipo de fresas:
Fresas frontais angulares Usadas para abrir rasgos de guias em forma de cauda de andorinha, com ângulos de 45, 50, 55 e 60°.
Fresa prismática Usadas para abrir guias prismáticas. Pela norma DIN 847 são padronizados os ângulos de 45, 60 e 90°.
Fresa angular para ferramentaria Destina-se ao fresamento de ranhuras retas (angular simples) e helicoidais (bi-angular) em ferramentas.
Fresas angulares com haste cilíndrica São fresas usadas em ferramentarias. Têm a forma de uma cauda de andorinha.
 Corpo com forma especial ou particular (com perfil constante).
Apresentam um ângulo de incidência constante, geralmente obtido por detalonamento, em torno ou retífica, dando forma de espiral ao traço do plano de incidência. São usadas para produzir formas complexas. O perfil da fresa mantém sempre a mesma forma nas reafiações, que são feitas pela face (superfície de saída) dos dentes.
A fresa de forma pode ser inteiriça ou o perfil da fresa pode ser obtido pela justaposição de várias fresas (trem de fresas), conforme exemplos a seguir:
Fresas convexas Usadas para fresar ranhuras semicirculares com raios de 1 a 20mm. São padronizadas pela norma DIN 856.
Fresas côncavas Podem ser inteiriças ou acopladas (bipartidas). Usadas para executar superfícies semicirculares, com raios de 0,5 até 20 mm. São padronizadas pela norma DIN 855.
Fresas de arredondar cantos São fresas de um quarto de círculo, usadas para arredondar cantos.
Fresas de módulo São fresas detalonadas para abertura dos rasgos de engrenagens. São fornecidas de acordo com o módulo de engrenagens a fresar em jogos de 8 ou 15 fresas, cada qual para engrenagens com um número específico de dentes.
Quanto ao tipo de flanco ou superfície de incidência das fresas
 Com superfície de incidência fresada Como exemplo deste tipo de 
ferramenta, temos as fresas cilíndricas ou periféricas, fresas de disco e também as fresas de topo. Dentre as várias aplicações destas, pode-se citar o rebaixo de superfícies (fresas cilíndricas), abertura de ranhuras (fresas de disco) e faceamento e fresamento de contornos (fresas de topo).
 Com superfície de incidência detalonada Comumente fresas de 
forma de perfil constante (ver item 3.6) têm a superfície de incidência detalonada. Estas fresas são usadas para produzir formas complexas, como superfícies ou ranhuras semicirculares, arredondamento de cantos e fresamento de engrenagens. Estas ferramentas também são usadas para usinagem de formas especiais, como chaves de boca, canais de brocas, alargadores e fresas.
Quanto à forma dos dentes das fresas e dos canais entre os dentes
 Com dentes e canais retos Nas fresas com dentes e canais retos, 
isto são, paralelos ao eixo da fresa, os gumes saem e entram em corte bruscamente na peça, gerando maiores impactos e variações na velocidade e na potência de corte do que as fresas com dentes e canais helicoidais.
Como exemplo deste tipo de ferramenta, temos alguns tipos de fresas cilíndricas, fresas de disco, fresas com haste e fresas detalonadas. As aplicações destas fresas são as mais variadas, como exemplificado em itens anteriores (ver item 2.2, 2.3, 3.1 (fresa tipo N) e 3.3).
 Com dentes e canais helicoidais (helicoidais à direita ou à esquerda) 
Nas fresas com dentes e canais helicoidais, os gumes penetram progressivamente na peça, produzindo um corte mais suave e contínuo. Por outro lado, gera-se um esforço axial na fresa, que pode tentar tirar a ferramenta ou o mandril do cone de acionamento.
Em fresas helicoidais, distinguem-se:
hélice direita: olhando a fresa de cima, os canais fogem para a direita.
hélice esquerda: olhando a fresa de cima, os canais fogem para a esquerda.
Fresas cilíndricas helicoidais, fresas de disco de dentes cruzados, fresas de topo e fresas cilíndrico-frontais são exemplos deste tipo de ferramenta. Elas são usadas nas mais variadas operações de fresamento, como desbaste, abertura de ranhuras e usinagem de matrizes.
 Com dentes e canais bi-helicoidais Fresas com dentes 
alternadamente para a direita e para a esquerda são chamadas bi-helicoidais. Podem ser compostas pela montagem de duas fresas de hélices opostas (para equilibrar a força axial gerada), ou podem ser constituídas de um corpo único (como exemplo, temos a fresa de disco bi-helicoidal).
São usadas em operações de desbaste, rebaixo de superfícies e abertura de ranhuras profundas.
Quanto ao sentido de corte das fresas
6.1 Fresa com sentido de corte à esquerda Para identificar o sentido 
de corte, deve-se observar o topo da fresa, olhando em direção ao seu eixo. Se a fresa corta girando em sentido anti-horário, fala-se em corte à esquerda.
6.2 Fresa com sentido de corte à direita Nesta fresa, olhando o topo 
da mesma em direção ao seu eixo, se observa que a ferramenta corta girando em sentido horário, portanto, sentido de corte à direita.
Quanto a montagem ou fixação das fresas na máquina (fresadora)
 Montagem sobre um eixo auxiliar (sobre mandril) A fixação de fresas 
cilíndricas tangenciais (com gumes localizados na periferia) são um exemplo deste tipo de montagem. O eixo auxiliar (que está acoplado ao eixo árvore através de um parafuso central), proporciona a fixação da ferramenta através de uma chaveta. A função da chaveta é evitar que a ferramenta gire ao redor do eixo (mandril).
 Montagem através da sua própria haste As fresas são montadas 
através da própria haste com o auxílio de uma pinça (no caso de fresas com haste cilíndrica), ou com o auxílio de um cone-morse (no caso de fresas com haste cônica). Também podemos ter a montagem de fresas com haste cônica diretamente na máquina, dependendo do tamanho do cone.
Montagem de fresa com haste cilíndrica As fresas com haste cilíndrica são montadas com um dispositivo auxiliar (cone porta-pinça), acoplado no eixo árvore da fresadora (o eixo tem um encaixe cônico, sendo, deste modo, necessário o uso do dispositivo). Dentro do dispositivo temos a pinça, que serve para fixar a ferramenta evitando que está se solte em uma operação de fresamento.
Montagem de fresa com haste cônica As fresas com haste cônica, quando de dimensões reduzidas, também são montadas com auxílio de um dispositivo (um cone de redução) acoplado no eixo árvore da fresadora (figura 1). Se a ferramenta possuir dimensões maiores, pode-se montá-la diretamente na máquina (figura 2).
7.3 Montagem com auxílio de parafusos e chaveta (fresas frontais) As fresas montadas com parafusos e chaveta (como é o caso das fresas frontais), também são acopladas no eixo árvore da fresadora com o auxílio de um dispositivo (mandril porta-fresa) quando de dimensões reduzidas. Quando estas são de maior tamanho, podem ser montadas diretamente na máquina.
Quanto a aplicação das fresas
8.1 Para usinagem de rasgos e canais diversos Essas ferramentas são usadas para executar as mais variadas operações de fresamento, como usinagem de ranhuras (ou rasgos), rebaixos, faceamentoe contornos. A seguir alguns exemplos de aplicações:
Fresas de disco - aplicadas na usinagem de ranhuras, rebaixos e contornos As fresas de disco, por serem de diversas formas e tamanhos, além da possibilidade de poderem ser montadas como um trem de fresas, são aplicadas nas mais variadas operações de usinagem. Na figura 1, fresas de disco acopladas (trem de fresas), executando um tipo de perfil (contorno) em uma peça.
Fresas de topo - para executar rasgos de diferentes tipos e tamanhos, fresar contornos, etc. As fresas de topo são usadas para facear, ranhuras, executar bolsões, rebaixos, matrizes, gravações, rasgos de diferentes tipos e tamanhos e fresar contornos. Na figura 1 tem-se a ferramenta executando um fresamento de canto a 90° em uma peça.
Para maiores detalhes sobre este tipo de ferramenta, consulte o item 3.4 "Fresas com Haste".
Fresas cilíndrico-frontais - utilizadas na usinagem de ranhuras e contornos São semelhantes às fresas de topo, porém não têm haste de fixação própria. São fresas que são montadas em hastes padronizadas. Na figura 1, temos a ferramenta executando uma operação de fresamento de canal em cheio. Para maiores detalhes de como esta ferramenta executa as operações de usinagem, consulte o item 1.2 "Fresas para fresamento frontal".
Fresas detalonadas - usadas para produzir formas complexas, como ranhuras semicirculares As fresas detalonadas podem ser inteiriças (quando a fresa já tem a forma do perfil a ser produzido) ou o perfil a fresar pode ser obtido pela justaposição de várias fresas (trem de fresas), formando assim o perfil desejado. Na figura 1 temos uma fresa executando uma superfície semicircular convexa.
8.2 Para usinagem de rebaixos para chavetas Na usinagem de rebaixos para chavetas podemos utilizar vários tipos de fresas (como as de topo com haste cilíndrica), dependendo do tipo de chaveta que será usinada. As fresas com haste para ranhuras Woodruff são um exemplo de ferramenta para abrir ranhuras para chavetas. Na figura 1, podemos visualizar a ferramenta executando uma chaveta do tipo Woodruff.
8.3 Para usinagem de guias de máquinas Na usinagem de guias para máquinas temos a possibilidade de aplicação de diversos tipos de ferramentas, dependendo do tipo de guia a ser obtida. A seguir temos alguns exemplos de ferramentas que são utilizadas na fabricação de guias de máquinas:
Fresas com haste para ranhuras T - usadas para abrir ranhuras em forma de um T São fresas com haste cilíndrica, construídas especialmente para abrir ranhuras em T, como as usadas em mesas de máquinas-ferramenta. Este tipo de ranhura tem de ser executada em duas etapas distintas de usinagem. Na figura 1, temos o conjunto de operações realizadas para obter o perfil da ranhura. Em (a), uma fresa de topo executa a abertura do canal, possibilitando assim que a fresa para ranhura T (b) execute o perfil em forma de T.
Fresas frontais angulares - usadas para abrir ranhuras em forma de cauda de andorinha Estas ferramentas são aplicadas para abertura de guias de máquinas em forma de cauda de andorinha, com ângulos de 45, 50, 55 e 60°. Na figura 1, temos uma fresa frontal angular executando uma ranhura tipo cauda de andorinha em uma peça de máquina ferramenta.
Fresas prismáticas - usadas para abrir guias (ranhuras) prismáticas Estas fresas são usadas na abertura de guias prismáticas para máquinas. Na figura 1, temos a ferramenta executando a usinagem de uma guia prismática (em forma de "V") em uma peça.
8.4 Para usinagem de engrenagens Estas ferramentas, chamadas fresas de módulo (ver item 3.6), são aplicadas na abertura dos dentes de engrenagens. Na figura 1 a fresa detalonada está executando a abertura de rasgos para formar uma engrenagem com dentes retos.
8.5 Para usinagem de roscas Estas ferramentas são aplicadas na abertura de roscas em parafusos e porcas. Na figura 1 a fresa está executando a abertura de uma rosca em um parafuso.
8.6 Para realizar rebaixos em superfícies Tem-se várias ferramentas que podem realizar rebaixos em superfícies de peças. O uso de cada tipo de ferramenta depende do tipo de operação de fresamento que se pretende realizar. Na figura 1, temos na mesma peça três ferramentas diferentes executando rebaixos em sua superfície. A ferramenta (a) é uma fresa cilíndrica tangencial, a (b) é uma fresa cilíndrico-frontal e a (c) é uma fresa de topo com haste cilíndrica. 
Fonte: https://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4872