O trabalho de maquinagem depara-se frequentemente com problemas como o progresso lento, o aumento dos custos e as ferramentas gastas. Muitos engenheiros e diretores de fábrica tentam acelerar o processo, mas preocupam-se com a perda de qualidade das peças. É possível que tenha encontrado o termo "SFM" numa reunião ou ao folhear um manual de máquina. Não lhe prestou muita atenção. Pode até perguntar-se se é algo que precisa de saber.
A verdade é esta: se não compreender o que significa SFM, torna-se muito mais difícil tirar o máximo partido das suas máquinas. Saber como funciona pode ajudá-lo a cortar mais rapidamente, a proteger as suas ferramentas e a manter os custos sob controlo. Aqui está uma introdução clara à SFM e como ela se relaciona com os princípios básicos da maquinagem.
O que é a SFM na maquinagem?
SFM significa "Surface Feet per Minute" (pés de superfície por minuto). Mede a rapidez com que a aresta de corte da ferramenta se desloca através da superfície do material. Esta velocidade depende da velocidade de rotação da ferramenta e do seu tamanho.
Pense da seguinte forma: se uma ferramenta de corte rodar demasiado devagar, o corte pode não ser limpo. Se rodar demasiado depressa, a ferramenta pode sobreaquecer ou desgastar-se rapidamente. A SFM fornece um número para ajudar a encontrar a velocidade correta.
Este número é útil na seleção de velocidades para fresas, tornos ou brocas. Aplica-se tanto à ferramenta como ao material. Diferentes materiais necessitam de diferentes SFM para cortar bem e evitar problemas.
Porque é que a SFM é importante na maquinagem？
O SFM correto mantém as ferramentas afiadas durante mais tempo e proporciona acabamentos mais suaves. Também ajuda a evitar o sobreaquecimento, a vibração e a má qualidade das peças. A utilização da SFM incorrecta pode fazer perder tempo, danificar peças e desgastar rapidamente as ferramentas.
Cada combinação de material e ferramenta tem um intervalo de SFM recomendado. O cumprimento desta gama ajuda a manter a consistência. Também reduz o custo de produção e substituição de ferramentas.
Os maquinistas utilizam a SFM para definir a velocidade correta do fuso (RPM). Ajustam-na com base no tamanho da ferramenta e no tipo de material. Isto torna a maquinação mais segura e mais fiável.
Noções básicas sobre os pés de superfície por minuto
A SFM ajuda os maquinistas a escolher a velocidade a que uma ferramenta se deve deslocar no material. Esta secção explica o que significa e como é utilizado no chão de fábrica.
Definição de SFM em termos práticos
SFM mostra a distância que a aresta de corte da ferramenta percorre através da superfície num minuto. A unidade é em pés por minuto. Baseia-se na velocidade de rotação da ferramenta e no tamanho da ferramenta.
Por exemplo, se estiver a utilizar uma ferramenta de grande diâmetro, esta cobrirá mais área de superfície com as mesmas RPM do que uma pequena. O SFM ajuda-o a adequar o movimento da ferramenta ao trabalho e ao material.
É uma forma de controlar a velocidade de corte com números do mundo real. Os maquinistas utilizam gráficos ou fórmulas SFM para escolher a velocidade correta para cada ferramenta e material.
Como o SFM se relaciona com a velocidade de corte？
A velocidade de corte é a taxa a que o material se encontra com a ferramenta de corte. A SFM é uma forma de medir essa velocidade. Centra-se no ponto de contacto da superfície, onde a ferramenta toca na peça.
Se o SFM for demasiado elevado, a ferramenta pode desgastar-se ou falhar. Se for demasiado baixa, o corte pode ser áspero ou lento. Um bom SFM significa um melhor controlo das aparas, um melhor acabamento da superfície e uma vida útil mais longa da ferramenta.
A velocidade de corte é essencial em ambos viragem e fresagem. O SFM facilita a comparação de velocidades de corte entre máquinas e trabalhos.
Diferenças entre SFM e RPM
SFM e RPM estão ligados, mas não são a mesma coisa. A SFM mede a rapidez com que a ferramenta se desloca ao longo da superfície do material. RPM é a velocidade com que a ferramenta gira num minuto.
A SFM depende tanto das RPM como do diâmetro da ferramenta. Uma ferramenta maior precisa de menos RPMs para atingir a mesma SFM. Uma ferramenta mais pequena necessita de mais RPMs para atingir essa velocidade.
Assim, quando se muda de ferramenta, é necessário ajustar as RPM para manter o mesmo SFM. É por isso que os maquinistas calculam ambos antes de iniciar um corte.
Como calcular o SFM？
Para utilizar a SFM em trabalhos reais, é necessário saber como a calcular. Esta parte explica a fórmula, os dados necessários e como garantir que os números estão corretos.
Fórmula para SFM
A fórmula padrão para SFM é:
SFM = (π × diâmetro da ferramenta × RPM) ÷ 12
Isto dá a velocidade da superfície em pés por minuto. Utiliza-se π (cerca de 3,1416) porque se está a lidar com o movimento circular da ferramenta.
Esta fórmula ajuda-o a descobrir a velocidade a que a aresta de corte se move na superfície exterior da ferramenta.
Variáveis-chave: Diâmetro e RPM
Existem duas variáveis principais na fórmula SFM: o diâmetro da ferramenta e a velocidade do fuso (RPM).
- Diâmetro é a dimensão da ferramenta na sua aresta de corte, normalmente em polegadas.
- RPM é o número de vezes que a ferramenta gira num minuto.
Ambos os valores funcionam em conjunto. Um diâmetro maior significa mais superfície percorrida por rotação. Uma RPM mais elevada aumenta o número de rotações por minuto. Alterar qualquer um deles afecta a SFM.
Unidades de medida
A SFM é medida em pés por minuto.
Para que a fórmula funcione:
- O diâmetro da ferramenta deve ser em polegadas
- RPM são sempre rotações por minuto
- Dividir por 12 para mudar de polegadas para pés (uma vez que há 12 polegadas num pé)
Certifique-se de que todas as unidades estão corretas antes de efetuar o cálculo. Se misturar polegadas e milímetros, o resultado será incorreto. Verifique sempre duas vezes os seus dados.
Como converter SFM para RPM?
Por vezes, sabe-se o SFM desejado, mas é necessário encontrar as RPM corretas para a sua máquina. Esta secção mostra como inverter a fórmula SFM e obter a velocidade correta do fuso.
Para converter SFM em RPM, utilize esta fórmula:
RPM = (SFM × 12) ÷ (π × diâmetro da ferramenta)
Isto dá a velocidade do fuso em rotações por minuto.
São necessárias duas coisas:
- O SFM pretendido para o material que está a cortar
- O diâmetro da sua ferramenta em polegadas
Esta fórmula ajuda-o a regular corretamente a máquina. Evita a utilização de uma velocidade incorrecta, que pode desgastar as ferramentas ou danificar a peça.
Digamos que o SFM recomendado é 300 e que a sua ferramenta tem 1 polegada de diâmetro. Então:
RPM = (300 × 12) ÷ (3,1416 × 1)
RPM ≈ 1146
Por isso, deve definir o seu fuso para cerca de 1146 RPM. Utilize uma calculadora ou um gráfico SFM para poupar tempo ao fazer isto frequentemente.
SFM por material da peça de trabalho
Diferentes materiais necessitam de diferentes velocidades de corte. Esta secção apresenta valores SFM comuns para materiais populares e a forma como a dureza afecta os números.
SFM ideal para alumínio, aço, titânio e plásticos
Cada material tem uma gama de SFM recomendada. Estes valores ajudam a equilibrar a velocidade de corte, a vida útil da ferramenta e o acabamento da peça.
- Alumínio: 300 a 1.000 SFM
O alumínio é macio e corta facilmente. É possível utilizar velocidades elevadas sem danificar a ferramenta.
- Aço macio: 100 a 300 SFM
O aço é mais rígido do que o alumínio. Necessita de velocidades mais lentas para evitar a acumulação de calor e o desgaste da ferramenta.
- Aço inoxidável: 50 a 200 SFM
O aço inoxidável é robusto e endurece rapidamente. O SFM mais baixo ajuda a reduzir o stress e a prolongar a vida útil da ferramenta.
- Titânio: 30 a 70 SFM
O titânio é forte mas difícil de cortar. Necessita de velocidades lentas para controlar o calor e evitar falhas na ferramenta.
- Plásticos: 500 a 1500 SFM
Os plásticos variam muito. Os plásticos mais macios suportam velocidades elevadas, mas os plásticos duros ou com enchimento podem necessitar de velocidades mais lentas para evitar a fusão ou a quebra.
Estes são intervalos gerais. Verifique sempre as especificações da ferramenta e do material para obter números mais exactos.
Ajuste de SFM com base na dureza do material
Os materiais mais duros necessitam de um SFM mais lento. Os materiais mais macios podem utilizar um SFM mais elevado. Esta regra ajuda a evitar danos na ferramenta e a acumulação de calor.
Por exemplo, o corte de aço endurecido com um SFM elevado pode desgastar a ferramenta rapidamente. O corte de alumínio macio com baixa SFM pode causar um mau acabamento e tempos de ciclo longos.
O revestimento da ferramenta e o tipo de material também são importantes. As ferramentas de metal duro permitem um SFM mais elevado. As ferramentas de aço rápido podem necessitar de um SFM mais baixo para o mesmo material.
Ajustar o SFM com base em:
- Dureza do material
- Material da ferramenta
- Capacidade da máquina
Comece com o limite inferior da gama, depois aumente se o corte for limpo e a ferramenta se mantiver fria.
SFM vs. Taxa de alimentação
A SFM e a velocidade de avanço trabalham em conjunto durante o corte. Esta secção explica como interagem e como equilibrá-los para obter melhores resultados de maquinagem.
Compreender a relação entre velocidade e avanço
A SFM controla a velocidade da aresta da ferramenta através do material. O avanço é a velocidade com que a ferramenta se desloca no material.
Se o SFM for demasiado elevado mas o avanço for demasiado baixo, a ferramenta pode roçar em vez de cortar. Se o avanço for demasiado elevado mas o SFM for demasiado baixo, a ferramenta pode lascar ou ficar em sobrecarga.
Ambas devem corresponder para obter cortes limpos e um bom fluxo de aparas. Um desajuste pode levar ao desgaste da ferramenta, a um mau acabamento da superfície ou ao stress da máquina.
Equilíbrio de SFM com avanço por dente ou revolução
A taxa de alimentação é frequentemente dada como:
- Avanço por dente (FPT) para moagem
- Alimentação por rotação (IPR) para virar
Para calcular o avanço total:
Avanço = RPM × Número de dentes × FPT
Para virar:
Taxa de alimentação = RPM × IPR
Depois de conhecer a SFM e de a utilizar para obter as RPM, pode então calcular a taxa de avanço. O objetivo é fazer corresponder o avanço à SFM para que a ferramenta corte, não esfregue ou sobrecarregue.
Um SFM mais elevado significa normalmente um maior avanço. Mas o avanço deve manter-se dentro dos limites da ferramenta e da máquina.
Quando dar prioridade a um em detrimento do outro？
Se o acabamento da superfície for crítico, comece por ajustar o SFM. Um menor avanço com um SFM correto proporciona uma superfície mais lisa.
Se a velocidade de produção for mais importante, concentre-se na taxa de avanço. Utilize o avanço mais elevado que a sua ferramenta e a peça possam suportar e, em seguida, ajuste o SFM para corresponder.
Monitorize constantemente o desgaste da ferramenta e a forma das aparas. Se as limalhas forem demasiado delicadas ou em pó, o avanço pode ser demasiado baixo. Se as aparas forem grossas e a ferramenta estiver a lascar, o avanço pode ser demasiado elevado.
Efeitos da SFM no desempenho da maquinagem
A SFM afecta diretamente o desempenho das suas ferramentas, peças e máquinas. Esta secção analisa a forma como altera a vida útil da ferramenta, o acabamento da superfície, o calor e o controlo das aparas.
Impacto na vida útil da ferramenta
A SFM tem um efeito significativo no tempo de vida das suas ferramentas. Se a SFM for demasiado elevada, a aresta da ferramenta aquece demasiado e desgasta-se mais rapidamente. Se for demasiado baixa, a ferramenta pode roçar em vez de cortar, o que também provoca desgaste.
Manter-se no intervalo correto de SFM ajuda as ferramentas a cortar de forma limpa. Reduz a possibilidade de lascar ou partir. Também evita a necessidade de mudanças constantes de ferramentas, poupando tempo e dinheiro.
Está a utilizar ferramentas revestidas? Muitas vezes permitem um SFM mais elevado, mas apenas se a remoção de aparas e o arrefecimento estiverem sob controlo.
Influência no acabamento da superfície
O SFM correto ajuda a criar superfícies lisas. Se a SFM for demasiado alta, o corte pode ficar áspero devido à vibração ou à deflexão da ferramenta. Se for demasiado baixo, a ferramenta pode deixar marcas ou arestas irregulares.
Um SFM estável mantém a ferramenta corretamente engrenada. Ela corta em vez de arrastar. Isto torna o acabamento mais limpo e mais consistente, especialmente em trabalhos com detalhes finos.
Na maioria dos casos, um SFM mais elevado com um avanço mais baixo proporciona melhores resultados de superfície, mas é necessário manter-se dentro dos limites de segurança.
Papel na produção de calor e no controlo dos chips
Um SFM mais elevado aumenta o calor na aresta de corte. O calor amolece a ferramenta e o material, o que pode causar falhas na ferramenta ou cortes de má qualidade. Pode reduzir este fenómeno utilizando líquidos de refrigeração ou escolhendo melhores revestimentos para as ferramentas.
A SFM também altera a forma como as aparas se partem e fluem. Com a SFM correta, as limalhas são pequenas e afastam-se de forma limpa. Com a SFM incorrecta, as limalhas podem colar, entupir ou formar longos cordões que danificam a peça.
SFM e limitações da máquina
Mesmo que a matemática pareça correta, a sua máquina pode não ser capaz de executar os números. Esta secção explica como os limites da máquina afectam as escolhas SFM e o que fazer quando a teoria e a realidade não coincidem.
Restrições máximas de RPM e potência do fuso
Todas as máquinas têm um limite máximo de RPM e de potência do fuso. Se as RPM calculadas para o SFM pretendido forem demasiado elevadas, a máquina poderá não as atingir.
Por exemplo, as ferramentas pequenas precisam de RPMs elevadas para atingir o SFM correto. Mas algumas máquinas atingem um máximo de 6.000 ou 8.000 RPM. Isto pode forçá-lo a trabalhar abaixo do SFM ideal.
A potência do fuso também é importante. Um SFM elevado em ferramentas grandes ou materiais duros pode necessitar de mais binário do que a sua máquina pode dar. Trabalhar demasiado rápido sem potência suficiente pode fazer parar o fuso ou danificar o motor.
Quando reduzir o SFM para segurança？
Diminuir o SFM pode reduzir o desgaste da ferramenta, o calor e a vibração. É uma escolha sensata quando:
- Ouve-se uma vibração ou vêem-se marcas de ferramentas
- O material é complicado ou incoerente
- A ferramenta é longa ou fina e pode desviar-se
- A configuração é instável ou a fixação da peça é fraca
A segurança está em primeiro lugar. Se não tiver a certeza, comece com um SFM mais baixo e aumente gradualmente. Mantenha as limalhas curtas, as arestas limpas e a ferramenta fria.
Capacidade da máquina-ferramenta vs. cálculos teóricos
As fórmulas para SFM e RPM fornecem números ideais. Mas as máquinas têm limites - limites de RPM, quedas de potência a altas velocidades e problemas de rigidez.
Os números teóricos ajudam a planear, mas o corte real deve corresponder aos pontos fortes da máquina. Teste sempre os cortes menores, ouça a máquina e verifique a forma das aparas e o desgaste da ferramenta.
Além disso, as máquinas mais antigas podem não manter tolerâncias apertadas a altas velocidades. Nesses casos, reduzir ligeiramente o SFM pode dar resultados mais estáveis e repetíveis.
SFM em Maquinação CNC
No trabalho CNC, a SFM é mais do que apenas um número - torna-se parte do programa. Esta secção aborda a forma como SFM se enquadra no código G e como o software pode ajudá-lo a defini-lo corretamente.
Programação de SFM em código G
As máquinas CNC não lêem SFM diretamente. Utilizam as RPM, que são calculadas a partir de SFM utilizando o diâmetro da ferramenta. A maioria dos programadores faz o cálculo de SFM para RPM antes de escrever o código.
Introduz-se a velocidade do fuso utilizando G97 (RPM constante) ou G96 (velocidade de superfície constante) no código G.
- G96 define a máquina para manter um SFM fixo. Ajusta automaticamente as RPM com base na posição e no diâmetro da ferramenta.
- G97 define um RPM fixo. Não se altera durante o corte, mesmo que o diâmetro mude.
Exemplo:
G96 S250 M03 (Conjunto 250 SFM, fuso ligado)
Isto é útil para trabalhos de torneamento em que o diâmetro muda. A máquina ajusta as RPM para manter a velocidade da superfície constante.
Para a fresagem, a maioria das pessoas utiliza o G97, calcula as RPM manualmente e insere-as no programa.
Ferramentas de software para otimização de SFM
Muitos sistemas CAM e calculadoras ajudam a definir o SFM correto. Introduz-se o tamanho da ferramenta, o material e as especificações da máquina. O software sugere velocidades e avanços com base em dados de corte padrão.
As ferramentas mais populares incluem:
- Aplicações de fabricantes de ferramentas (por exemplo, Kennametal, Sandvik)
- Software CAM como o Fusion 360, Mastercam ou SolidCAM
- Calculadoras SFM em linha
Estas ferramentas ajudam a evitar a adivinhação. Melhoram a precisão e reduzem a tentativa e erro no chão de fábrica. Algumas até actualizam os avanços em tempo real com base no desgaste da ferramenta ou na geometria da peça.
Conclusão
SFM, ou Pés de Superfície por Minuto, é uma parte fundamental da maquinagem. Indica a rapidez com que a ferramenta de corte se move na superfície do material. O SFM ajuda a equilibrar a velocidade de corte, a vida útil da ferramenta, o acabamento da superfície e o calor. O SFM correto depende do tamanho da ferramenta, do tipo de material e dos limites da máquina. É utilizada para calcular as RPM e a taxa de avanço, e desempenha um papel importante na programação CNC e no controlo de aparas.
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Nos últimos 10 anos, tenho estado imerso em várias formas de fabrico de chapas metálicas, partilhando aqui ideias interessantes a partir das minhas experiências em diversas oficinas.
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Kevin Lee
Tenho mais de dez anos de experiência profissional no fabrico de chapas metálicas, especializando-me em corte a laser, dobragem, soldadura e técnicas de tratamento de superfícies. Como Diretor Técnico da Shengen, estou empenhado em resolver desafios complexos de fabrico e em promover a inovação e a qualidade em cada projeto.
