A presentação Fundamentos Da Usinagem

FUNDAMENTOS DA

USINAGEM

Prof. Me. Diego Darci Langaro.

Passo Fundo, 2015.

Processos Mecnicos de Fabricao

MEC123

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Agenda Introduo;

Normalizao dos Processos de Usinagem;

Grandezas de Corte;

Relaes que Envolvem a Qualidade da Pea Usinada;

Parmetros de Entrada dos Processos;

Parmetros de Sada dos Processos;

Concluses.

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Introduo

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Fabricar transformar MP em produtos acabados, atravs de uma variedade de processos;

Atravs dos processos de usinagem conseguimos atingir uma boa relao custo/produtividade;

Alguns objetivos que podem ser atingidos atravs dos processos de usinagem so:

Acabamento de superfcies fundidas ou conformadas;

Obteno de peculiaridades, impossveis de se conseguir com outros processos;

Fabricao seriada de peas a um custo mais baixo;

Fabricao de uma ou poucas peas, de qualquer formato, a partir de um bloco metlico;

Agenda Introduo;


Grandezas de Corte;




Concluses.

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Normalizao dos Processos

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Os processos mecnicos de usinagem so normalizados e padronizados pela norma ABNT NBR 6175 (TB 83).

A normalizao dos processos fazem com que, empresas nacionais e estrangeiras, adotem a mesma denominao e classificao.

Vantagens da utilizao da mesma linguagem:

Facilitar o processo de comunicao e intercmbio;

Garantir a confiabilidade do produto;

Possibilitar o correto entendimento de manuais tcnicos e outros documentos relacionados s operaes de usinagem.

Existem inmeros processos de usinagem, que se subdividem em vrias operaes. A opo por um ou outro processo depende de alguns fatores, tais como:

Formato da pea;

Exatido dimensional;

Acabamento superficial.

Agenda Introduo;


Grandezas de Corte;




Concluses.

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Grandezas de Corte

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So as grandezas que devem ser ajustadas na mquina, direta ou indiretamente, para a retirada do cavaco.

Avano f: o percurso de avano em cada volta (torneamento) ou em cada curso (aplainamento), sendo relacionado a espessura de corte h;

f

f

Avano por dente fZ: o percurso de avano de cada dente, medido na direo de avano da ferramenta, gerando superfcies de corte consecutivas (fresamento);

Grandezas de Corte

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Profundidade de corte : a profundidade ou largura de penetrao da

aresta principal de corte, medida numa direo perpendicular ao plano de trabalho;

Plano de Trabalho

Em operaes de sangramento e processos como brochamento, fresamento tangencial e retificao tangencial a pode ser tratada como

largura de corte b;

No processo de furao a corresponde a metade do dimetro da broca;

A grandeza sempre aquela que multiplicada pelo avano f, origina a

rea da seo de corte.

Grandezas de Corte

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Largura de Usinagem ae: a penetrao da ferramenta medida no plano de trabalho, o qual, paralelo a direo admitida como a de avano.

de importncia predominante na retificao e no fresamento.

ap

Largura de Usinagem

Rebolo

Pea

Velocidades

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Velocidade de Corte : a velocidade instantnea do ponto de referncia da aresta cortante, segundo a direo e sentido de corte;

Velocidade de Avano : a velocidade instantnea da ferramenta segundo a direo e sentido do avano;

Velocidade Efetiva de Corte : a velocidade instantnea do ponto de referncia da aresta cortante, segundo a direo efetiva de corte.

Direo do Movimento de Avano

Direo do Movimento de

Corte

Direo Resultante de

Corte

Agenda Introduo;


Grandezas de Corte;




Concluses.

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Relaes que Envolvem a Qualidade da Pea Usinada

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Erros Devido aos Mtodos de Operao

Erros da Mquina

Exatidoda Pea

Erros do Meio

Temperatura Vibraes

Geometria da Ferramenta

Desgaste da Ferramenta

Fixao da Pea

Estabilidade da Pea

Massa da Pea

Temperatura de Contato

Dados de Usinagem

Exatido no Posicionamento

Sistema de Medio de Posio

Erros de Interpolao

Rigidez Estrutural dos Acionamentos

Estabilidade Esttica, Dinmica e Trmica

Agenda Introduo;


Grandezas de Corte;




Concluses.

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Parmetros de Entrada dos Processos

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As variveis envolvidas nos processos de fabricao com formao de cavaco podem ser: Independentes (Entrada); Dependentes (Sada).

As variveis independentes so aquelas as quais podemos previamente definir valores, ou modificar os mesmos no incio do processo.

Exemplos:

Material da pea;

Geometria da ferramenta;

Parmetros de Corte;

Mquina ferramenta.

Material da ferramenta;

AOS

ALUMNIO

AOS INOXIDVEIS

FERROS FUNDIDOS

LIGAS RESISTENTES

AO CALOR

AOS ENDURECIDOS

n

Material da Pea

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As propriedades fsicas, qumicas e mecnicas do material devem ser definidas antes de qualquer etapa de fabricao.

A usinabilidade expressa o grau de dificuldade de se usinar um determinado material.

Quais propriedades influenciam na usinabilidade da pea?

Dureza;

Ductilidade;

Condutividade trmica;

Taxa de encruamento.

Resistncia Mecnica;

uma propriedade que depende da interao entre o processo de fabricao e as caractersticas do material da pea.

Material da Pea

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Materiais com baixo valor de dureza:

Permitem usinar um material com parmetros cinemticos maiores:

Avano ou ;

Profundidade de corte .

Prolonga a vida til da ferramenta;

Velocidade de corte ;

Altas taxas de cavaco so removidas;

Custos operacionais tornam-se menores;

Baixas foras e potncias de usinagem.

Alta ductilidade:

Formam cavacos longos, dificultando a usinagem e produzindo rebarbas excessivas;

Aumenta os custos e o tempo de entrega do produto ao cliente.

Material da Pea

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Materiais com alta condutividade trmica:

O calor produzido na regio de formao de cavaco rapidamente conduzido para os arredores, longe da regio de corte;

Em geral, altos valores so desejados.

Ligas de alumnio, cobre e magnsio;

Aos no-ligados;

Ferros fundidos;

As ligas metlicas para usinagem podem ser classificadas da seguinte forma:

Aos ligados;

Aos inoxidveis;

Ligas de alta resistncia trmica e mecnica.

Liga Ti-6Al-4V

Ao Inox Austentico

Liga Al 6061-T6

Ao Carbono 1045

Ferro Fundido Vermicular

Ao Liga 4140 (Cr-Mo)

Material da Pea

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Alguns materiais, ao serem deformados plasticamente, aumentam sua resistncia mecnica, ou seja, endurecem por deformao (encruam);

Uma alta taxa de encruamento faz com que o material resista mais, tornando sua deformao mais difcil;

Os elementos de liga so os principais responsveis pela melhora na usinabilidade de um material, assim, citam-se alguns:

Enxofre S;

Selnio Se;

Telrio Te;

Chumbo Pb;

Bismuto Bi;

Estanho Sn;

Fsforo P;

Nitrognio N;

Parmetros de Corte

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Para cada operao de usinagem necessrio decidir quais sero os parmetros de corte utilizados (velocidade de corte, avano e profundidade de corte);

As operaes de corte nos diferentes processos de usinagem so:

Desbaste;

Acabamento;

Operaes de Desbaste:

Busca-se a combinao de uma profundidade de corte mxima

e de um grande avano f, com uma baixa velocidade de corte , determinando uma alta taxa de remoo de cavaco;

A aplicao dessa regra bastante vantajosa na usinagem de peas estveis em mquinas rgidas, que permitem operaes pesadas;

Os limitantes so dados pela progressiva piora no aspecto superficial da pea usinada.

Parmetros de Corte

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Operaes de Acabamento:

Os objetivos das operaes de acabamento so obter:

Como regra geral, combina-se:

Avano f mnimo possvel;

Qualidade superficial;

Qualidade dimensional;

Qualidade geomtrica.

Pequena profundidade de corte ;

Alta velocidade de corte .

A combinao desses parmetros faz com que se tenha a gerao de uma quantidade razovel de cavaco em dada unidade de tempo, sem que haja influncia de vibraes.

Mquina Ferramenta

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A escolha de uma mquina ferramenta envolve pessoal tcnico, que tenha conhecimento na rea de produo;

Para tanto devemos considerar:

Tipo de mquina em funo da pea a ser produzida;

Rigidez, a qual define a qualidade dimensional e geomtrica da pea;

Potncia, a qual funo da resistncia oferecida durante a operao;

Rendimento, o qual relaciona a energia disponvel na ferramenta de corte com a consumida para o acionamento;

Versatilidade, ou seja, se pode oferecer mais recursos do que precisamos para produzir a pea;

Capacidade de Produo;

Preciso Dimensional, Faixas de Velocidades de Trabalho, Espao til de Trabalho e Capacidade de Carga;

Resumo dos Parmetros de Entrada que Podem Minimizar os Efeitos da M Usinabilidade

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Da Ferramenta Do Processo Do Material da Pea

Material Velocidade de Corte

Elementos de Liga

Geometria da Ferramenta

Avano f Controle no Processo de Fabricao Anterior Usinagem

Uso de Revestimento Profundidade de Corte

Alvio de Tenses e Tratamentos Trmicos

Uso de Meios Lubri-refrigerantes

Agenda Introduo;


Grandezas de Corte;




Concluses.

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Parmetros de Sada dos Processos

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As variveis de sada envolvidas nos processos de fabricao com formao de cavaco so as chamadas dependentes;

As variveis dependentes so baseadas na prvia seleo dos parmetros de entrada;

Uma maneira de controlar o processo de usinagem atuar diretamente nas variveis independentes e mensurar seu efeito atravs da medida das variveis dependentes;

As variveis de sada mais importantes so:

Tipo de cavaco;

Fora e potncia de corte;

Temperatura na regio de corte;

Vibraes;

Falhas na ferramenta de corte;

Acabamento superficial.

Temperatura na Regio de Corte

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Relao da temperatura com a ferramenta de corte:

Quantidades percentuais de calor absorvidas pela pea, cavaco e ferramenta de corte:

um dos principais fatores de desgaste da ferramenta de corte;

Sua mensurao permite a avaliao do desempenho da ferramenta de corte;

Influencia diretamente na perda da dureza original da ferramenta de corte;

Gerao de Calor Distribuio de Temperaturas

Temperatura na Regio de Corte

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Relao da temperatura com os parmetros de corte (; ; ):

A quantidade de calor gerada na usinagem aumenta diretamente com a e com a fora de corte (principal componente da fora de usinagem);

A o parmetro mais influente, seguido do f e da ,

respectivamente.

O calor aumenta com o aumento da taxa de remoo de material ( ; ; );

Se incrementarmos os parmetros de corte aumentaremos a produtividade, porm, haver um acrscimo de temperatura, alterando as propriedades mecnicas da ferramenta, que em contrapartida, se desgastar rapidamente e ter sua vida til afetada;

Sempre devemos realizar um estudo criterioso de otimizao, assim, a operao de usinagem ser a mais vivel economicamente.

Vibraes

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Um dos fenmenos mais importantes presentes em processos de usinagem a vibrao relativa entre a ferramenta e a pea;

Desgaste prematuro e avarias na ferramenta de corte;

Vibraes descontroladas no sistema (mquina/ferramenta/pea) causam:

Deteriorao da qualidade superficial e preciso dimensional das peas;

Danos aos componentes da mquina;

Rudos indesejveis;

Aumento do consumo de energia eltrica.

Influncia dos parmetros de corte:

A o parmetro mais significativo na gerao de trepidaes;

Para pequenas o corte estvel, porm, quando a aumentamos

acima de um determinado limite () as trepidaes aparecem.

Acabamento da Superfcie Usinada

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Fatores Superficiais (Textura)

Rugosidades

Ondulaes

Marcas

Falhas

Fatores Subsuperficiais (Integridade)

Deformao Plstica

Rebarbas

Microdureza

Transformaes Metalrgicas

Recristalizao

Mecnicos

Metalrgicos

Trincas

Tenses Residuais


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Os parmetros de corte exercem influncia decisiva na integridade superficial da pea usinada;

Avano ;

Velocidade de corte ;

Condies severas podem causar danos a superfcie usinada e as camadas diretamente abaixo desta, induzindo a pea quebra;

Parmetros de corte mais influentes:

Profundidade de corte ;

Aumentar o avano tende a aumentar a rugosidade superficial, pois a altura do picos e a profundidade dos vales das marcas de avano so proporcionais ao ;

Um acrscimo na promove um aumento nas foras, aumentando assim

as vibraes, gerando portanto, superfcies mais rugosas;

Em baixas velocidades de corte o aparecimento de uma aresta postia de corte APC, que faz com que pequenas partculas desta se desprendam e fiquem aderidas a pea, degradando o acabamento superficial.

Agenda Introduo;


Grandezas de Corte;




Concluses.

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Concluses

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Os conceitos apresentados aqui sero teis no decorrer dos estudos sobre usinagem;

A posterior consulta necessria para resoluo de problemas prticos que sero trabalhados na sequncia.

Bibliografia

FERRARESI, Dino. Usinagem dos Metais. So Paulo: Edgard Blucher, 1977. Vol I.

CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecnica. So Paulo: McGraw-Hill, 1986. Vol. II.

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Prof. Dr. Andr Joo de Souza. Apostila: Processos de Fabricao por Usinagem. Departamento de Engenharia Mecnica, UFRGS, 2011.

SENAI. SP. DRD. Usinagem e Tecnologia do Corte. So Paulo, 1998, 3v.

Exerccios

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1. Qual a vantagem de normalizar os processos de fabricao?

2. Conceitue avano f na usinagem.

3. Cite as principais velocidades presentes no processo de usinagem.

4. Quais os erros devido aos mtodos de operao que afetam na qualidade da pea usinada?

5. Cite as principais variveis independentes dos processos de usinagem.

6. O que voc entende por varivel dependente?

7. Cite os problemas causados pela falta de controle das vibraes no sistema (mquina/ferramenta/pea).

8. Qual a relao entre temperatura na regio de corte e ferramenta de corte?

Documents

A presentação Fundamentos Da Usinagem