Usinagem - Aula 02

Teoria da Usinagem dos Materiais

Capítulo 1Introdução à Teoria da

Usinagem dos Materiais

Nos processos de fabricação,

geralmente haverá mais de um metodo

que poderá ser empregado para

produzir um determinado componente.

A seleção de um metodo em particular

depende de um grande numero de

fatores

Os seguintes fatores devem ser considerados:

•Tipo o material e suas propriedades;

•Propriedades finais desejadas;•Tamanho, forma e complexidade do componente;

•Tolerancias e acabamento superficial;

•Processo subsequente envolvido;

•Projeto e custo de ferramental;

•Sucata gerada e seu valor;

•Disponibilidade do equipamento;

•Experiencias operacionais;

•Custo total do processamento

O engenheiro responsável deve ter,

portanto, amplos conhecimentos dos

processos e dos materiais envolvidos.

Requer também, dependendo da

complexidade do produto, a

comunicação com outros

departamentos da empresa.

Classificação dos processos de fabricação

Ao observar essa figura, a seguinte

definição de usinagem pode ser

extraída:

“operação que ao conferir à peça forma, dimensões e acabamento, produz cavaco.”

E por cavaco entende-se:

“porção de material da peça retirada pela ferramenta e caracterizada por apresentar forma geométrica irregular.”

A usinagem é um processo

essencialmente prático e que envolve

um elevado numero de variáveis, cada

ponto fundamental que é

detalhadamente estudado de maneira

adequada contribui para o

entendimento do processo.

Principais operações realizadas no torno

•Nestes casos, a peça gira em torno de seu eixo enquanto a ferramenta de corte realiza os movimentos de avanço longitudinal e/ou transversal.

Principais operações realizadas no torno

Principais operações realizadas na furadeira

Aqui, a ferramenta gira e realiza o movimento de avanço, que pode ser manual ou automático. Normalmente, a qualidade de trabalho produzida pela operação é inferior, caso necessário qualidade superior, o alargamento deve ser executado.

Principais operações realizadas na furadeira.

Principais operações realizadas na fresadora

Neste grupo de operações, a ferramenta gira enquanto a peça, presa à mesa, é responsável pelos movimentos de avanço longitudinal e transversal. Há também situações onde a peça pode ficar estática enquanto a ferramenta realiza todos os movimentos.

Principais operações realizadas na fresadora.

Além disso, o fresamento é o principal responsável pela fabricação de engrenagens, conforme exemplos a seguir:

MANDRILAMENTO

O mandrilamento é realizado em um equipamento específico: mandriladora, similar a uma fresadora de grande porte. Nesta operação, a ferramenta é dotada dos movimentos de corte e avanço, enquanto a peça permanece estática.

BROCHAMENTO

A finalidade do brochamento é usinar superfícies especiais. Pode-se ter brochamento interno, quando executa-se superfícies fechadas, ou brochamento externo, quando executa-se superfícies abertas.

ABERTURA DE ROSCAS

a abertura de roscas pode ser realizada com o uso de dispositivos manuais ou por meio de máquinas ferramentas (tornos, fresadoras, rosqueadeiras, etc.) dependendo principalmente da taxa de produção esperada, mas tambem das dimensões da rosca.

MOVIMENTOS

Os movimentos nas operações de usinagem são movimentos relativos entre a peça e a aresta cortante e a peça considerada estacionária.São distinguidos dois tipos: os que causam a saída de cavaco e os que não tomam parte diretamente na sua retirada.

Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco:

Movimentos de corte: entre a peça e a aresta de corte,

Movimento de avanço: com o movimento de corte, provoca a retirada contínua do cavaco,

Movimento efetivo: resultante dos movimentos de corte e avanço realizados ao mesmo tempo.

Movimentos que não causam diretamente a formação do cavaco:

Movimentos de aproximação: É o movimento da ferramenta em direção à peça, com a finalidade de posicioná-la para iniciar a usinagem;

Movimento de ajuste: É o movimento para determinar a espessura de material a ser retirado;

Movimento de correção: É o movimento entre a ferramenta e a peça, empregado para compensar alterações de posicionamento devidas, por exemplo, pelo desgaste da ferramenta

Movimento de recuo: É o movimento da ferramenta pelo qual ela, após a usinagem, é afastada da peça

Tanto os movimentos ativos como

passivos são importantes, pois eles

estão associados a tempos que,

somados, resultam no tempo total de

fabricação.

Direções dos movimentos:

Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte.

Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço.

Direção efetiva: direção instantânea do movimento efetivo de corte.

Percursos da ferramenta na peça:

Percurso de corte (Lc): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção de corte.

Percurso de avanço (Lf): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção de avanço.

Percurso efetivo (Le): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção efetiva de corte

Velocidade de corte é a velocidade

desenvolvida pelo movimento de corte.

Nos manuais, catálogos e demais

documentos técnicos, a velocidade de

corte é indicada pelas letras Vc e o seu

valor é expresso em metros por minuto

(m/min).

Vc = velocidade de corte [m/min]d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm]

n = rotação da peça (ferramenta) [rpm]

1000

.d.nvc

1) Velocidade de Corte (Vc)

Velocidade de avanço é a velocidade do

movimento de avanço. Nos manuais,

catálogos e demais documentos técnicos,

a velocidade de avanço é indicada pelas

letras Vf ou Va e o seu valor é expresso

em milimetros por metro (mm/m).

2) Velocidade de Avanço (Vf)

Vf = velocidade de avanço [mm/min]f = avanço [mm/rot]n = rotação da peça (ferramenta) [rpm]Vc = velocidade de corte [m/min]d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm]

.f.d

1000.vf.nv c

f

Tempo de Corte é o intervalo de tempo

necessário para usinagem da peça. Nos

manuais, catálogos e demais documentos

técnicos, o tempo de corte é indicado pelas

letras Tc e o seu valor é expresso em

minutos (min).

3) Tempo de Corte (Tc) tempos ativos

c

ff

f

f

1000.f.v

.d.L

f.n

L

v

LTc

Tc = tempo de corte [min]Lf = percurso de avanço [mm]Vf = velocidade de avanço [mm/min]

Numero de passes é o número de vezes

em que o percurso de avanço é realizado.

Nos manuais, catálogos e demais

documentos técnicos, o numero de passes

é indicado pelas letras Np. No

torneamento o diâmetro diminui a cada

passe, já, no fresamento é a espessura

que diminui a cada passe.

4) Tempo de Corte (Tc) movimentos rotativos

NpNp .f.n

L.

v

LTc f

f

f

Tc = tempo de corte [min]Np = numero de passesLf = percurso de avanço [mm]Vf = velocidade de avanço [mm/min]

EXERCÍCIOS

1) Dados de um torneamento cilíndrico:Comprimento a usinar: 500 mm.Diâmetro da peça: 80 mmVelocidade de corte recomendada: 32 m/minAvanço: 0,8 mm/rotRotações disponíveis no torno: 70 – 100 – 120 –

150 – 175-200 Calcular o tempo ativo de corte.

2) Qual é a velocidade de corte de uma fresa com 250 mm de diametro que gira a 400 rpm.

3) Qual é a velocidade de avanço de uma broca com 12mm de diametro, trabalhando a uma velocidade de corte de 18 m/min e avanço de 0,3mm/volta.

4) Qual a velocidade de avanço de uma fresa de 125mm de diametro que trabalha a uma velocidade de corte de 60 m/min e com avanço de 0,4 mm/volta.

5) Qual o tempo de corte necessário para furar uma placa de 70 mm de espessura utilizando uma broca de 12mm de diametro, uma velocidade de corte de 18 m/min e um avanço de 0,15 mm/volta.

6) Qual o tempo de corte necessário para tornear um eixo de 250mm de comprimento e 150mm de diametro, em 3 passes, utilizando uma velocidade de corte de 40 m/min e um avanço de 0,2 mm/volta.

7) Um eixo de comprimento 2500 mm, velocidade de corte de 150m/min, diametro de 500 mm e avanço de 0,2mm/rot, torneado longitudinalmente com 3 passes as rotoações disponiveis são: 32 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 – 160 – 200 rpm. Calcular a rotação e o tempo de corte.

8) Um eixo de comprimento 1350 mm, velocidade de corte de 14 m/min, diametro de 95 mm e avanço de 2 mm/rot, torneado longitudinalmente com 2 passes as rotoações disponiveis são: 24 – 33 – 48 – 67 – 95 rpm. Calcular a rotação e o tempo de corte.

Conceito de plano de trabalho (Pfe)

Esse plano, passando pelo ponte de referência, contém as direções de corte e de avanço, nele se realizam os movimentos que tomam parte da retirada de cavaco. Neste plano é possivel identificar e definir os angulos da direção de avanço e da direção efetiva de corte.

Conceito de plano de trabalho (Pfe)

Ângulo da direção de avanço (φ): formado entre a direção de avanço e a direção de corte.

Ângulo da direção efetiva de corte (ƞ): formado entre a direção efetiva de corte e a direção de corte.

phi

eta

Podemos então definir a equação:

fccf

f

v/vcosvcos.v

.vtan

sensen

Grandezas de corte

Avanço ( f ) : é o percurso de avanço em cada volta (mm/rev) ou em cada curso da ferramenta (mm/golpe). No caso de ferramentas que possuem mais de um dente, como a fresa,

distingue-se ainda o avanço por dente ( fz ) que representa o percurso de avanço de cada dente medido na direção do avanço da ferramenta.

z.ff zOnde z = numero de dentes

Avanço por dente pode ainda ser decomposto no

avanço de corte ( fc ) e no avanço efetivo de corte

( fe ).

sen.ff zc [mm/dente]

)(.ff ze sen

Profundidade ou largura de usinagem (ap): É a profundidade ou largura de penetração da ferramenta na peça, medida em uma direção perpendicular ao plano de trabalho.

Penetração de trabalho (ae): É a penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de trabalho e em uma direção perpendicular à direção de avanço.

Penetração de avanço (af): É a grandeza de penetração da ferramenta medida no plano de trabalho e na direção de avanço.