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Fundamento de usinagem
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Fundamentos de Usinagem
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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Grandezas do processo de usinagem
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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.
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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.
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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
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INFLUNCIAS DA GEOMETRIA DA FERRAMENTA
GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE TORNEAR
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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,
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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.
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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
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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
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SOLICITAES TMICAS NA USINAGEM
CLCULOS DE PARMETROS DE USINAGEM - COM EXEMPLOS DE APLICAO
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CLCULOS PARA FRESAMENTO FRONTAL COM EXEMPLOS DE APLICAO.
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Fundamentos de Usinagem
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TIPOS E FORMATOS DE FRESAS DE TOPO
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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.
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FRMULAS PARA O PROCESSO DE FURAO