23
Fundamentos de Usinagem 1 Definição de usinagem Segundo a norma DIN 8580, aplica-se a todos os processos de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de cavaco. CAVACO porção de material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular. O estudo da usinagem é baseado: - Na Mecânica (Atrito, Deformação); - Na Termodinâmica (Calor), e - Nas Características dos materiais. A Usinagem dentro dos processos de fabricação Relação entre processos de fabricação e qualidade superficial

01 - Fundamentos de Usinagem

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Fundamento de usinagem

Citation preview

  • Fundamentos de Usinagem

    1

    Definio de usinagem

    Segundo a norma DIN 8580, aplica-se a todos os processos de fabricao onde ocorre a

    remoo de material sob a forma de cavaco.

    CAVACO poro de material da pea retirada pela ferramenta, caracterizando-se por

    apresentar forma irregular.

    O estudo da usinagem baseado:

    - Na Mecnica (Atrito, Deformao);

    - Na Termodinmica (Calor), e

    - Nas Caractersticas dos materiais.

    A Usinagem dentro dos processos de fabricao

    Relao entre processos de fabricao e qualidade superficial

  • Fundamentos de Usinagem

    2

    Diviso da usinagem segundo a preciso atingvel

    Relao entre preciso e mecanismo de usinagem

    Importncia da usinagem na indstria metal mecnica

    A maior parte de todos os produtos industrializados em alguma de suas etapas de produo,

    direta ou indiretamente sofre algum processo de usinagem.

  • Fundamentos de Usinagem

    3

    Exemplos da importncia da usinagem:

    - 80% dos furos so realizados por Usinagem; - 100% dos processos de melhoria da qualidade superficial so feitos por Usinagem; - O comrcio de mquinas-ferramentas representa uma das grandes fatias da riqueza mundial; - 70% das engrenagens para transmisso de potncia; - 90% dos componentes da indstria aeroespacial; - 100% dos pinos mdico-odontolgicos; - 70% das lentes de contato - Lentes para CD player ou suas matrizes

    Classificao dos processos de usinagem

    Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida

    Tornear; Fresar; Furar; Rosquear; Alargar; Brochar; Serrar; Plainar e outros

    Usinagem com Ferramentas de Geometria no Definida

    Retificar; Brunir; Lapidar; Lixar; Polir; Jatear; Tamborear e outros

    Usinagem por Processos No Convencionais

    Remoo trmica; Remoo Qumica; Remoo Eletroqumica; Ultra-som; Jato d'gua;

    Eletroeroso e outros

    Evoluo da preciso de usinagem no sculo XX

  • Fundamentos de Usinagem

    4

    Tendncias para a usinagem no sculo XXI

    Cinemtica geral dos processos de usinagem

    Os processos de usinagem com ferramentas de geometria definida e no definida, necessitam

    de um movimento relativo entre peca e ferramenta.

    Nos processos no convencionais a cinemtica no visa a iterao entre pea e

    ferramenta, necessria a formao do cavaco, mas sim gerar um movimento orientado da

    ferramenta.

  • Fundamentos de Usinagem

    5

    GRANDEZAS DO PROCESSO

    Pea Tudo aquilo que ir sofrer uma operao de usinagem

    Dispositivo de fixao local onde ser fixada a pea

    Ferramenta tudo o que realiza uma operao de usinagem

    Porta-ferramenta - dispositivo destinado a fixar a ferramenta

    Mquina-ferramenta elemento que proporcionar os movimentos, velocidade, avano e a fora

    necessria ao processo de Usinagem.

    MOVIMENTOS NO PROCESSO DE USINAGEM

    Movimentos que causam diretamente a remoo de cavaco:

    - de corte

    - de avano

    - efetivo de corte

    Movimentos que no causam diretamente a remoo de cavaco:

    - de aproximao e afastamento

    - de ajuste

    - de correo

    VELOCIDADES DO PROCESSO DE USINAGEM

    Velocidade de Corte (Vc)

    a velocidade ideal para que uma ferramenta corte o material atravs de um movimento circular ou

    atravs de golpes lineares.

    o espao percorrido por uma ferramenta cortando um material, na unidade de tempo.

    A definio da velocidade de corte adequada depende dos seguintes parmetros:

    - Tipo do material da ferramenta

    - Tipo do material a ser usado

    - Tipo de operao a ser realizada

    - Condies da refrigerao

    - Condies da mquina

    A velocidade de corte dada por:

    =. .

    1000

    Onde:

    d = dimetro

    n = rotao

  • Fundamentos de Usinagem

    6

    Os valores de velocidade de corte, so tabelados conforme o material da ferramenta, o processo de

    usinagem e o material a ser cortado.

    Portanto, para se definir a rotao adequada a ser empregada, isola-se n:

    =. 1000

    .

    Tabela de velocidades de corte para torneamento

  • Fundamentos de Usinagem

    7

    Grandezas do processo de usinagem

  • Fundamentos de Usinagem

    8

    Geometria da Cunha de Corte

    Cada par material de ferramenta/material de pea, tem uma geometria de corte apropriada ou tima.

    A geometria da ferramenta influencia na:

    - Formao do cavaco - Sada do cavaco - Foras de corte - Desgaste e vida da ferramenta - Qualidade final do trabalho

    Onde:

    = ngulo de folga = ngulo de cunha = ngulo de sada = ngulo de ponta = ngulo de posio = ngulo de inclinao re = raio de ponta

    NGULO DE SADA

    um ngulo da aresta de corte que tem grande efeito no esforo de usinagem, evacuao de

    cavacos, temperatura de usinagem e vida da ferramenta.

    Efeitos do ngulo de Sada

    1- Com o aumento do ngulo de sada na direo positiva (+) ocorre a diminuio de esforos de

    usinagem.

    2- Para cada 1 de aumento do ngulo de sada na direo positiva (+), o consumo de potncia

    diminui em aproximadamente 1%.

    3- Aumentando o ngulo de sada na direo positiva (+) a resistncia da aresta de corte diminui. J

    com o aumento na direo negativa (-) os esforos de usinagem so aumentados.

    Quando aumentar o ngulo de sada na direo negativa?

    - Material usinado for de maior dureza;

    - Quando for necessrio reforar a aresta de corte.

  • Fundamentos de Usinagem

    9

    Quando aumentar o ngulo de sada na direo positiva?

    - O material usinado for macio

    - O material usinado for de fcil usinagem

    - Quando a pea usinada ou a mquina tiverem baixa rigidez.

    NGULO DE FOLGA

    Previne a frico entre a face lateral da ferramenta e a pea usinada resultando em avano suave.

    Efeitos do ngulo de folga

    1 - Com o aumento do ngulo de folga, diminuda a ocorrncia de desgaste frontal.

    2 - Aumentando o ngulo de folga, diminuda a resistncia da aresta de corte.

    Quando diminuir o ngulo de folga?

    - O material usinado for de maior dureza

    - For necessrio reforar a aresta de corte

    Quando aumentar o ngulo de folga?

    - O material for de fcil usinabilidade.

    NGULO DE POSIO

    Reduz o impacto de entrada na usinagem e afeta a fora de avano, a fora de reao e a

    espessura do cavaco.

    Efeitos do ngulo de posio

    1- Com o mesmo avano, aumentando-se o ngulo de posio, aumentado o comprimento de

    contato do cavaco na aresta e diminuda a espessura do cavaco. Como resultado, a fora de

    usinagem dispersa em uma aresta de corte mais longa e a vida til da ferramenta prolongada.

    2- Aumentando-se o ngulo de posio, o controle de gerao de cavacos (quebra cavacos) fica

    mais difcil com a diminuio de sua espessura e aumento da largura.

    Quando diminuir o ngulo de posio?

    - Acabamentos com pequena profundidade de corte

    - Peas longas e delgadas.

    - Quando a mquina tiver pouca rigidez.

  • Fundamentos de Usinagem

    10

    Quando aumentar o ngulo de posio?

    - Materiais duros que produzem altas temperaturas de usinagem.

    - Quando desbastamos uma pea usinada de dimetro grande.

    - Quando a mquina possui alta rigidez.

    RAIO DE PONTA

    O raio de ponta afeta a resistncia da aresta de corte e o acabamento da superfcie. Em geral

    recomendado um raio de ponta 2 a 3 vezes maior que o avano.

    Efeitos do raio de ponta

    1- Com o aumento do raio de ponta, melhora a rugosidade do acabamento da superfcie.

    2- Aumentando o raio de ponta melhora a resistncia da aresta de corte

    3- Aumentando muito o raio de ponta, aumentam os esforos de usinagem causando trepidaes.

    Quando diminuir o raio de ponta?

    - Acabamentos com pequenas profundidades de corte.

    - Peas longas e delgadas.

    - Quando a mquina tiver pouca rigidez.

    Quando aumentar o raio de ponta?

    - Quando a resistncia da aresta de corte se torna necessria, como em usinagem de corte

    interrompido.

    - Em operaes de desbaste de peas com dimetros grandes.

    - Quando a mquina tiver boa rigidez.

    Fatores a serem considerados na escolha da geometria da ferramenta:

    - Material da ferramenta

    - Material da peca

    - Condies de corte

    - Tipo de operao

    - Geometria da peca

  • Fundamentos de Usinagem

    11

    INFLUNCIAS DA GEOMETRIA DA FERRAMENTA

    GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE TORNEAR

  • Fundamentos de Usinagem

    12

    DENOMINAES PARA FERRAMENTAS DE FURAR

    DENOMINAES PARA FERRAMENTAS DE FRESAR

    ESTUDO DO CAVACO

    O cavaco pode representar at 50% de um material bruto depois da usinagem. Vale lembrar que,

    quanto menos cavaco formado, mais economia h. As ferramentas desgastam menos, gasto

    menos tempo de usinagem e seu transporte e limpeza exige menos tempo tambm.

    O cavaco reaproveitado para a produo de novos materiais fundidos atravs da reciclagem, o

    que uma tima oportunidade de economia j que muitas empresas que usinam suas peas

    tambm fundem seus materiais.

    "Cavacos so os resduos liberados da pea durante a usinagem"

    O conhecimento da formao do cavaco o conceito mais importante sobre os cavacos, pois

    permite prognsticos e diagnsticos sobre a qualidade da usinagem e evita desperdcios assim

    como reduz o tempo de produo.

    A forma e tipo do cavaco produzido proporcionam um impacto no processo da usinagem que implica

    na qualidade da usinagem, na limpeza da mquina ou setor da mquina, segurana para operador,

  • Fundamentos de Usinagem

    13

    desgaste de ferramenta ou mquina. A forma de coleta e armazenamento (que podem ser

    automticas atravs de esteiras) permitem uma rea limpa, livre de interferncias mecnicas. Por

    isso existem estudos voltados para o controle do cavaco com o objetivo de reduzir tempo e,

    consequentemente, custos envolvidos na usinagem.

    Cavacos longos resultantes de materiais de baixa ruptura, ou seja, resduos que no se rompem

    facilmente, formam longas tiras de material (como o cavaco de nylon ou ao mais puro) provocam o

    entupimento das esteiras de coleta da mquina ou permanecem se acumulando em determinados

    locais, como prximo pea e ferramenta e podem causar uma repentina rotao de todo o cavaco

    emaranhado junto com a pea danificando a mquina, ferramenta e colocando em risco a sade do

    trabalhador.

    Alm disso, os pontos mais importantes com relao ao cavaco o alcance do leo refrigerante at

    a rea de contato com a superfcie da pea, o calor gerado e o desgaste da ferramenta.

    TIPOS DE CAVACO

    Mecanismo de Formao: O cavaco formado

    continuamente, devido a ductilidade do material e a alta

    velocidade de corte.

    Acabamento Superficial: Como a fora de corte varia

    muito pouco devido a contnua formao do cavaco, a

    qualidade superficial muita boa.

  • Fundamentos de Usinagem

    14

    Mecanismo de Formao: O material fissura no ponto

    mais solicitado. Ocorre ruptura parcial ou total do cavaco. A

    soldagem dos diversos pedaos (de cavaco) devida a alta

    presso e temperatura desenvolvida na regio.

    O que difere um cavaco cisalhado de um contnuo

    (aparentemente), que somente o primeiro apresenta um

    serrilhado nas bordas.

    Acabamento Superficial: A qualidade superficial inferior

    a obtida com cavaco contnuo, devido a variao da fora

    de corte. Tal fora cresce com a formao do cavaco e

    diminui bruscamente com sua ruptura, gerando fortes

    vibraes que resultam numa superfcie ondulada.

    Mecanismo de Formao: Este cavaco produzido na

    usinagem de materiais frgeis como o ferro fundido.

    O cavaco rompe em pequenos segmentos devido a

    presena de grafita, produzindo uma descontinuidade na

    microestrutura.

    Acabamento Superficial: Devido a descontinuidade na

    microestrutura produzida pela grafita (no caso do FoFo), o

    cavaco rompe em forma de concha gerando uma superfcie

    com qualidade superficial inferior.

    Fatores que definem a sada e forma do cavaco

    So 7 os fatores principais que influenciam do tipo de cavaco e sua formao. So eles:

    Geometria da Ferramenta - Um inserto composto por 3 ngulos e 1 raio: ngulos de posio,

    sada e folga do gume e raio de ponta.

    Material da Pea - As peas, em sua maioria so compostas por metais. Dentre os mais comuns

    esto o ferro, o alumnio, o bronze, cobre, etc. Mas peas com composio no-metlicas tambm

    so comuns como o plstico (nylon), madeira ou cermica.

    Material da Ferramenta - A ferramenta pode ter diversas geometrias e consistida de diversos tipos

    de metais. Na maioria dos casos a ferramenta composta de uma liga, ou seja, a mistura de dois ou

    mais tipos de metais que do as caractersticas desejadas para usinagem especficas. Os metais

    mais comuns so: Ferro, Vandio, Cobalto e Cromo. Menos frequentes so o Tungstnio e o

    Tntalo. H a cermica tambm.

    Fludo de Corte - Emulso ou leo de Corte

    Mquina-Ferramenta - Caractersticas esttica e dinmica

    Condies de Corte - Avano, profundidade e velocidade

    Quebra-Cavaco - Postio, sinterizado e usinado

  • Fundamentos de Usinagem

    15

    CLASSIFICAO DOS CAVACOS

    SOLICITAES NA CUNHA DE CORTE

    Fora de usinagem = f (condies de corte (f, Vc , ap ), geometria da ferramenta, desgaste

    Fc = Fora de corte Ff = Fora de avano Fp = Fora de passiva

    Fc e Ff ~ 250 a 400 N/mm - aos de construo mecnica Fc e Ff ~1100 N/mm - materiais de difcil usinabilidade

  • Fundamentos de Usinagem

    16

    SOLICITAES TMICAS NA USINAGEM

    CLCULOS DE PARMETROS DE USINAGEM - COM EXEMPLOS DE APLICAO

  • Fundamentos de Usinagem

    17

  • Fundamentos de Usinagem

    18

    CLCULOS PARA FRESAMENTO FRONTAL COM EXEMPLOS DE APLICAO.

  • Fundamentos de Usinagem

    19

  • Fundamentos de Usinagem

    20

  • Fundamentos de Usinagem

    21

    TIPOS E FORMATOS DE FRESAS DE TOPO

  • Fundamentos de Usinagem

    22

    TERMINOLOGIA DAS BROCAS E CARACTERSTICAS DE USINAGEM

    A forma e o ngulo de hlice da broca definem o ngulo de sada , que no constante ao

    longo do gume principal.

  • Fundamentos de Usinagem

    23

    FRMULAS PARA O PROCESSO DE FURAO