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TEMPO DE USINAGEM
Método prático para o cálculo do tempo de usinagem em um torno a CNC, usando a área do cavaco a ser removida.
Se trabalho em uma empresa que presta serviços de usinagem e em dado
momento necessito fazer um orçamento para um de meus clientes, a primeira dificuldade
é a de não ter a variável tempo de usinagem de uma forma rápida. Alguns softwares de
Programação Assistida por Computador já dão o valor desta variável quando faço a
programação, porém isto só acontece quando a peça que estou programando já consta
de um orçamento aprovado pelo cliente. O presente artigo trata de um método simples e
muito rápido para cálculo do tempo, com ele você terá a possibilidade de fazer um
orçamento 5minutos após uma conversa telefônica com o cliente. O método proposto se
baseia na área de cavaco a ser removida.
Ezio Zerbone
método tradicional de se calcular o tempo de corte “Tc” em qualquer tipo de máquina
operatriz, consiste em dividir o comprimento “L” percorrido pela ferramenta pelo avanço de
trabalho “a” usado.
O
Tc = tempo de corte em minutos Lt = comp. percorrido em mm at = avanço em mm/min
Tc = Lt / at
Quando calculamos o tempo para executar uma única passada, isto não gera grandes
dificuldades, porém, no desbaste, temos sempre que executar várias passadas. Logo temos que
calcular vários comprimentos de “ L” ( para cada passada ) para que tenhamos ao final o
comprimento total a ser percorrido pela ferramenta, que é a soma de todos os comprimentos
gerados em cada passada.
Para que possamos fazer uma comparação do método tradicional com o método aqui
proposto, vamos analisar com um mesmo exemplo cada um deles, para que ao final possamos
verificar a grande utilidade deste método inovador.
MÉTODO I – tradicional Analisemos o desenho esquemático, que será usado no dois métodos.
Ø100
40 40 40
Ø60
Ø40
Ø20
prof. 2.5mm
O primeiro passo será calcular o comprimento percorrido pela ferramenta para desbastar
cada diâmetro. Para isso usaremos uma profundidade de corte de 2,5mm.
a) Para desbastar o diâmetro de 60mm necessitaremos dar 8 passadas pois:
(100 - 60 ) / 2 = 20
20 / 2.5 = 8
Se calcularmos o comprimento total gerado pelas 8 passadas teremos:
120 x 8 = 960mm.
b) Usando o mesmo raciocínio e com a mesma profundidade de corte para o diâmetro de 40mm,
serão necessárias 4 passadas gerando assim um comprimento 320mm pois:
80 x 4 = 320mm. c) Para o diâmetro de 20mm teremos 160mm pois:
40 x 4 = 160mm Se somarmos todos os comprimentos calculados em “a”, ”b” e ”c”, teremos:
Lt = 960+320+160
Lt = 1440mm
Usaremos em nosso exemplo, um avanço de trabalho (at) = 0.3mm/rot.
Como a fórmula de cálculo do tempo mostrado acima, exige que o avanço de trabalho seja
expresso em mm/min, necessitaremos fazer a transformação necessária: multiplicar o avanço
expresso em mm/rot pela rotação a ser usada (rpm).
Para executar essa transformação necessitaremos de alguns dados adicionais:
Dados adicionais:
Vel. de corte (Vc) = 180m/min
Avanço Rápido (ar) = 5m/min1
Diâmetro médio = 60mm
d) Com a fórmula Vc=(3.14 x D x N) / 1000 chegaremos a um valor de N = 955 rot/min.
e) Para obtermos o avanço em mm/min, basta multiplicar o valor do avanço em mm/rot pela
rotação, então chegaremos a um valor de a = 286,5 mm/min.
Tu = Lt / at Tu= 1440 / 286.5 Tu = tempo de usinagem Tu = 5.02min
f) O tempo percorrido com a ferramenta usinando será: g) Levando em consideração, que para darmos uma nova passada, é necessário recuar a
ferramenta de um valor igual ao comprimento usinado, podemos considerar que o comprimento
percorrido em rápido (Lr) pela ferramenta é o mesmo daquele percorrido em trabalho (Lt).
Tr = Lr / ar Lr = LtTr – tempo da ferr. em mov.rápido
Tr = 1440 / 5000 ar – avanço rápido Tr = 0.29min
h) Como já calculamos o tempo que a ferramenta gasta para desbastar a peça (Tu) e o tempo que
ela gasta em deslocamento rápido (Tr), somos tentados a acreditar que basta somar esses dois
valores. Para completarmos a usinagem de uma peça é necessário dar uma passada de
acabamento e para achar este tempo gasto no acabamento, basta dividirmos o perímetro do perfil
a ser usinado ( Pu ) pelo valor do avanço de trabalho ( at ) ou seja:
Pu = 40 + 10 + 40 + 10 + 40 + 20 T acab = 160/286.5 T acab = 0,56min Pu = 160mm
at = 286.5mm/min
1 Os valores de avanço rápido variam de máquina para máquina. Usamos 5m/min que é igual a 5000mm/min.
Com esse dados, podemos então determinar o tempo total gasto para se usinar a peça em
questão que seria :
T total = Tu + Tr + Tacab. T total = 5,87mm Consideração sobre o método I
Não tivemos dificuldade para calcular o comprimento total percorrido, pois o exemplo que
foi usado é relativamente simples, pois em cada diâmetro desbastado os comprimentos usinados
eram iguais . Quando o perfil a ser usinado é complexo, aumenta a dificuldade de se achar os
valores de “Lt”.
Método II – Teorema usando a área do cavaco removido ( Prof. Ezio Zerbone)
Como proposta principal do artigo, iremos mostrar a seguir um método para se calcular o
tempo de usinagem em um torno a CNC que se baseia na área do cavaco a ser removida que é
extremamente rápido e simplificado, o que permite poder oferecer para o cliente o custo da
usinagem de uma peça em um tempo bastante reduzido, sem uso de software. Este método consiste em:
A) Dividir a parte que será usinada em figuras que sejam fáceis de calcular as respectivas áreas
( triângulo, retângulo, arcos de círculos, etc. ).
No exemplo dado, teremos 3 retângulos:
• Um com base de 120mm e altura de 20mm ( S1).
• Um com base de 80mm e altura de 10mm ( S2).
• Um com base de 40mm e altura de 10mm ( S3).
B) Calculando as áreas teremos:
S1 = 120 x 20 donde S1=2400mm2
St = 3600mmm2S2 = 80 x 10 donde S2 = 800mm2
S3 = 40 x 10 donde S3 = 400mm2
C) Considerar que a ferramenta irá dar apenas uma passada para desbastar a peça toda. Isso irá
gerar um retângulo muito longo, cuja base é desconhecida (Lt), porém a altura é igual a
profundidade de corte e a sua área é igual ao somatório das figuras divididas no item “b “.
No nosso exemplo teremos:
prof=2.5mm Área = 3600mm2
Lt
d) Como a área de um retângulo é base x altura, sendo a altura =2.5mm e a área=3600mm2
podemos achar o valor da base que é Lt.
Como Lt = St / p = 1440mm que é o mesmo valor achado pelo método tradicional. Usando os
mesmos parâmetros do método tradicional, podemos concluir que o tempo será o mesmo.
Obs.: As considerações para os cálculos de Tu, Tr e T acab. são as mesmas.
A grande vantagem deste método é: não precisar calcular cada comprimento “ L “ que a ferramenta percorre;
quanto mais complexa for a geometria do perfil, mais difícil será o cálculo do somatório dos
valores de “ L “ usando o método tradicional e mais conveniente o uso do método aqui
proposto;
caso o perfil não seja composto unicamente de figuras bem definidas, poderá ser feito uma
aproximação para elas, o que se perde não fará muita diferença.
Ao invés de se preocupar em calcularos setores, basta lembrar que um arcocompensa o outro. Basta calcular aárea do retângulo.
Em Resumo :
A grande vantagem deste método é o de calcular o comprimento de Lt de maneira rápida,
pois sabemos que esta variável é a mais difícil de se encontrar usando o método tradicional.
Prática da 1a aula Questão ( pontos ) Usando o teorema das áreas do prof. Ezio Zerbone calcular o tempo de usinagem em um torno a
CNC da figura abaixo ( Tu + Tr + T acab. ) com os seguintes dados:
Não esquecer: ♦ Para transformar avanço em mm/rot para mm/min, multiplica-se o valor em mm/rot pelo
número de rotações;
♦ Para achar o valor de rot/min usar a fórmula N=( Vc x 1000 )/ ( 3,14 x d ); ♦ Considerar um diâmetro médio para cálculo da RPM de 55mm.
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