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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Faculdade de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecânicae Mecatrônica

USINAGEM I

Conceitos Iniciais

Bibliografia

Diniz, A.E.; Marcondes, F.C.; Coppini, N.L. Tecnologia da Usinagem dos Materiais, Artliber Editora, São Paulo, 2000, 2ª ed.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6162 –Conceitos da Técnica de Usinagem – Movimentos e Relações Geométricas.

http:\\www.cimm.com.br

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Usinagem

Os processos de usinagem começaram a ser desenvolvidos quando o homem descobriu que podia transformar movi-mentos lineares em mo-vimentos de rotação e realizar deteminadas ta-refas com maior precisão e menor esforço físico.

Definições

Processo Mecânico de UsinagemEntende-se como o processo mecânico que mediante a

remoção de cavaco por determinada ferramenta, visa conferir a uma peça, a forma, as dimensões, ou o acabamentoespecificados, ou ainda uma combinação qualquer destes três itens.

Cavaco

Porção de material removida da peça pela ferramenta, podendo apresentar forma geométrica regular ou irregular.

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Definições

Ferramenta de UsinagemFerramenta constituída de arestas cortantes, destinadas à

remoção do cavaco.

Ferramenta Mono-cortante

Caracteriza-se por possuir apenasuma superfície de corte, ou de saída.

Ferramenta Multi-cortante Possui mais de uma superfície

de corte.

Tipos de Operações de Usinagem

Desbaste

Operação de usinagem anterior ao acabamento, que visa obter dimensões próximas às dimensões finais da peça.

Acabamento

Operação de usinagem destinada a obter na peça as dimensões finais, um acabamento especificado, ou ambos.

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Movimentos de Usinagem

Tipos de movimentos

Para atender ao propósito de uma máquina-ferramenta é necessário que se realizem movimentos relativos entre a peça e a ferramenta.

Por convenção, os movimentos ocorrem supondo-se a peça parada, sendo portanto, todo o movimento realizado pela ferramenta.

Os movimentos relativos entre peça e ferramenta podem ser classificados como ativos ou passivos. Sendo considerados movimentos ativos, aqueles que provocam remoção de material.

Movimentos Ativos

Movimento de Corte – Movimento entre a ferramenta e a peça que, sem a ocorrência concomitante do movimento de avanço, provoca a remoção do cavaco, durante uma única rotação do curso da ferramenta.

Movimento de Avanço – Movimento entre a ferramenta e a peça que, juntamente com o movimento de corte, possibilita uma remoção contínua do cavaco, durante várias rotações ou cursos da ferramenta.

Movimento Efefivo de Corte – Movimento resultante dos movimentos de avanço e de corte, realizados simultaneamente.

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Movimentos Ativos - Torneamento

Movimentos Ativos - Furação

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Movimentos Ativos - Fresamento

Movimentos Passivos

Movimento de Ajuste – Pré-determinação da camada de material a ser retirada (não ocorre em operações de sangramento, furação e brochamento).

Movimento de Correção – Utilizado para compensar alterações de posicionamento ocasionadas por desgastes e deformações inerentes ao processo de usinagem.

Movimento de Aproximação – Movimento no qual a ferramenta é aproximada da peça antes do inicio da usinagem.

Movimento de Recuo – Movimento de afastamento da ferramenta da peça, após o final da operação.

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Determinação dos Movimentos

A todos os movimentos relativos entre peça e ferramenta estão associadas direções, sentidos, velocidades e percursos.

Direções: direções instantâneas

Sentidos: Considerando a peça parada e a ferramenta realizando o movimento.

Velocidade: Mede a rapidez com a qual o movimento se desenvolve.

Percurso: Medido na direção do movimento durante um tempo determinado de evolução do processo.

Determinação dos Movimentos

Aos movimentos definidos anteriormente, correspondem as seguintes grandezas:

Direção efetiva, velocidade efetiva (ve) e percurso efetivo (Ie)

Direção de corte, velocidade de corte (vc) e percurso de corte (Ic)

Direção de avanço , velocidade de avanço (vf) e percurso de avanço(If)

Direção de ajuste , velocidade de ajuste (vz) e percurso de ajuste (Iz)

Direção de correção, velocidade de correção (vn) e percurso de correção (In)

Direção de aproximação, velocidade de aproximação (va) e percurso de aproximação (Ia)

Direção de recuo, velocidade de recuo (vr) e percurso de recuo (Ir)

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Percursos - Fresamento

Velocidade de Corte

A velocidade de corte é a velocidade tangencial instantânea resultante da rotação da ferramenta em torno da peça, para operações de usinagem como torneamento, furação e fresamento, onde os movimentos de corte e de avanço ocorrem concomitantemente. Nestecaso:

1000.. ndVc

π=

Vc velocidade de corte (m/min)

d diâmetro da ferramenta (mm)

n rotação da ferramenta (rpm)

Para operações do tipo aplainamento e brochamento, onde os movimentos de corte e de avanço não ocorrem concomitantemente, avelocidade de corte é o resultado do deslocamento da ferramenta diante da peça, considerado no tempo.

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Velocidade de Corte

Características que influem na especificação da velocidade de corte:

Material da peça

Maior Dureza Maior Aquecimento (necessidade de menores velocidades).

Material da ferramenta

Materiais mais resistentes suportam maiores velocidades de corte.

Seção da peça

formas delgadas (torneamento fino) maiores velocidades.

formas espessas (desbaste) menores velocidades.

Refrigeração

Modelo construtivo da máquina.

Velocidade de Corte - Exercícios

1. Qual o número de rotações por minuto de uma peça de 125 mm de diâmetro sendo torneada a uma velocidade de 20 m/min?

2. Qual deve ser a relação entre os diâmetros dos seguintes materiais a serem usinados:

Material 1 σR = 50 Kgf / mm2

Material 2 σR = 70 Kgf / mm2

Considerando que as velocidades de corte dos dois tornos são iguais e que o número de rotações utilizado no primeiro é três vezes superior ao utilizado no segundo.

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Velocidade de Avanço

A velocidade de avanço, para operações em que os movimentos de corte e de avanço ocorrem concomitantemente (torneamento,etc.), é o produto entre o avanço e a rotação da ferramenta.

fdVnfV c

f ...1000.

π==

Vf velocidade de avanço (mm/volta)

f avanço (mm/volta)

d diâmetro da ferramenta (mm)

n rotação da ferramenta (rpm)

Para operações do tipo aplainamento a velocidade de avanço é dada diretamente em quantidade de deslocamento por curso.

Tempo de Corte (tempos ativos)

O tempo de Corte (tc) resume a totalidade dos tempos ativos, pois representa o tempo em que os movimentos de corte ou de avanço estão efetivamente ocorrendo. Para uma operação de torneamento cilíndrico, o tempo de corte pode se calculado como:

c

ff

f

fc Vf

IdnfI

VI

t..1000..

.π

===

Em operações nas quais a rotação não é constante ou quando a trajetória da ferramenta é complexa o tempo de corte deve ser calculado através da integração da relação dIf/dVf.

Os tempos passivos normalmente são estimados através do estudo dos movimentos e cronometragem, para determinada situação.

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Conceitos Auxiliares

Ângulo da direção de avanço (ϕ) – ângulo formado entre a direção de avanço e a direção de corte, podendo ser constante (furação, torneamento) ou variar continuamente (fresamento).

Ângulo da direção efetiva (η) – ângulo formado entre a direção efetiva e a direção de corte.

Estes ângulos obedecema seguinte relação: ϕ

ϕηcos

sen

+=

f

c

VVtg

Plano de trabalho (Pfe) – plano imaginário contendo as direções de corte e de avanço, passando por um ponto escolhido sobre a aresta de corte. Sobre este plano acontecem os movimentos ativos.

Plano de medida (PD) – plano perpendicular à direção de corte, passando pelo ponto de referência da aresta de corte.

Conceitos Auxiliares

Superfícies definidas sobre a peça

Superfície a usinar – é a superfície da peça antes da operação de usinagem.

Superfície em usinagem – é a superfície que está sendo gerada pela ferramenta. Caso diferentes arestas de corte atuem simultaneamente, mais de uma superfície pode ser gerada.

Superfície usinada – aquela superfície gerada pelo processo de usinagem

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Conceitos Auxiliares