DESGASTE E VIDADA FERRAMENTACapítulo 7

Prof.: Eng.º M.Sc.Antonio Fernando Mota

Vida da ferramenta é o tempo que a mesma trabalha efetivamente, até perder sua capacidade de corte, dentro de um critério previamente estabelecido. Atingido este tempo a ferramenta deve ser reafiada ou substituída.

O percurso de corte (Lc) e o percurso de avanço (Lf) para uma vida de T minutos, são dados por:

Lc = vc.T (km) 1000

Lf = f.n.T (mm)

Os fatores que determinam a fixação de um determinado valor limite de desgaste para o fim da vida da ferramenta são vários.

A ferramenta deve ser retirada de uso quando:

a) Os desgastes atingirem proporções tão elevadas que se receia a quebra da aresta de corte. Isto é crítico em operações de desbaste onde, por não ser necessárias a obtenção de tolerâncias apertadas e bons acabamentos superficiais, permite-se que os desgastes cheguem a valores altos;

b) devido ao desgaste da superfície de folga da ferramenta não é mais possível a obtenção de tolerâncias apertadas e/ ou de bons acabamentos superficiais da peça. Isto é crítico em operações de acabamento;

c) Os desgastes crescem muito, fazendo com que a temperatura da aresta cortante ultrapasse a temperatura na qual a ferramenta perde o fio de corte (a aresta de corte se decompõe).

Isto é crítico em ferramenta de aço rápido que suportam temperaturas menores que outros materiais para ferramentas;

d) o aumento da força de usinagem, proveniente dos desgastes elevados da ferramenta, interfere no funcionamento da máquina.

Nas ferramentas de metal duro o desgaste frontal é geralmente maior que o desgaste de cratera.

Como o operador não conta com um rugosímetro ao lado da máquina

e como a comparação da rugosidade da peça usinada com uma peça padrão que tenha a rugosidade limite estabalecida em projeto é um procedimento extremamente impreciso,

o operador não tem condições objetivas para decidir sobre o momento ótimo de troca da ferramenta.

O resultado, geralmente, é o grande desperdício de ferramentas, pois dada a dificuldade que o operador encontra para estabelecer o fim da vida da ferramenta,

ele o faz de uma maneira bem conservadora para não estragar a peça e não causar algum outro dano à produção.

A solução para este problema está no monitoramento indireto do desgaste da ferramenta usando sensores de vibração, de emissão acústica, de parâmetros elétricos da máquina ou de força de usinagem

e/ ou educar o operador a fim de que ele tenha mais subsídios para poder decidir o momento da troca da ferramenta.

Pires e Diniz (1996) aplicaram com sucesso, a técnica de correlacionar o desgaste da ferramenta com o crescimento da corrente elétrica do motor de acionamento da máquina, ao qual o operador tinha acesso visual num amperímetro instalado na máquina.

O percentual de arestas desperdiçadas caiu de 68% para 16,6%

7.1- Fatores de Influência no Desgaste e Vida da Ferramentaa) Condições de Usinagem A progressão do desgaste é influenciada

principalmente pela velocidade de corte, depois pelo avanço e por último pela profundidade de usinagem.

Assim, por exemplo, a diminuição da vida da ferramenta causado por um aumento de 10% na velocidade de corte é muito maior do que aquele que ocorreria se o avanço fosse aumentado na mesma proporção.

A velocidade de corte é o parâmetro que mais influencia no desgaste, pois com o aumento da mesma, aumenta a energia (calor) que é imputada no processo, sem um aumento da área da ferramenta que recebe este calor.

O aumento do avanço, por sua vez, também aumenta a quantidade de calor imputada no processo, porém também aumenta a área da ferramenta que recebe este calor.

A tabela 7.1 mostra alguns dados da vida da ferramenta para vários avanços e velocidades de corte diferentes (Bonifácio e Diniz, 1994).

O critério de vida neste caso foi a elevação da rugosidade superficial da peça.

Pode-se constatar aí a grande influência da velocidade de corte e a menor influência do avanço na vida da ferramenta.

Tabela 7.1- Vida de Ferramenta (Percurso de Corte) de torneamento para Diversos Avanços e Velocidades de Corte.

f (mm/volta) Vc (m/min) Vida (m) 0,16 300 1.450 0,20 300 1.530 0,24 300 1.550 0,20 250 2.600 0,20 300 1.530 0,20 350 650

ap = 1 mm, Material da Peça: aço SAE 4340, Ferramenta de Metal Duro Recorberta classe P35

b) Geometria da Ferramenta

Uma diminuição do ângulo de posição x para mesmo avanço e mesma profundidade de usinagem, acarreta uma diminuição da espessura de corte h (h = f.sen x) e ao mesmo tempo um aumento da largura de corte b

(b= a/sen x).

Esta variação de x permite maior vida da ferramenta, pois resulta numa melhor distribuição da temperatura de corte num trecho da ferramenta b maior.

O ângulo da ponta ε deve ser o maior possível para não enfraquecer a ponta da ferramenta.

7.2- Fatores de Influência na Rugosidade da Peça

O aumento do raio de ponta torna a ponta da ferramenta mais resistente, mais também aumenta a vibração da ferramenta devido ao aumento do atrito causado pela maior área de contato entre a ferramenta e a peça.

O acabamento da superfície depende muito da relação entre avanço e raio de ponta.

Este par (f – r) tem uma contribuição geométrica à rugosidade superficial da peça dada pela equação 7.3 e mostrada na figura 7.1

Rmax teor = f2 (7.3)

8rε

Ra

Rmax

Rugosidade da peça X Velocidade de Corte

Ra

Rmax

Vc= 200 m/min; f =0,2 mm/volta; r =0,8 mm

Rugosida da Peça X Profundidade de Usinagem

Ra

Rmax

Rmax teórico

Rugosidade da Peça X Avanço

Ra

Rmax

Rmax teórico

7.3- Curva de vida da Ferramenta

A curva de vida de uma ferramenta é um ábaco que fornece a vida da ferramenta em função da velocidade de corte.

Para a execução desta curva deve-se geralmente construir em primeiro lugar gráficos auxiliares,

que forneçam os desgastes da ferramenta para diferentes velocidades e tempos de trabalhos, em determinadas condições de usinagem do par ferramenta-peça (condições de avanço, profundidade de usinagem, geometria da ferramenta, etc).

A figura 7.6 a apresenta a variação do desgaste VB em função do tempo de usinagem com pastilhas de metal duro para diferentes velocidades de corte.

De posse destas curvas, pode-se fixar o valor do desgaste (por exemplo VB = 0,8 mm) que definirá a vida da ferramenta nas condições de usinagem desejadas.

Obtém-se assim nesta figura, para VB = 0,8 mm os pontos m.ne o nas curvas para as diferentes velocidades de 180,144 e 128 m/min.

Figura 7.6- Determinação da Curva de Vida de uma Ferramenta;a) Curvas de Desgaste em Função do Tempo de Usinagem, para diferentesVelocidades de Corte, em determinadas Condições de Usinagem;b) Curva de Vida da Ferramenta para o desbaste VB = 0,8 mm

Figura 7.7- Desgastes da Ferramenta em função da Velocidade de Corte para um determinado Tempo de Usinagem

A região c é economicamente a mais interessante,

Apesar do desgaste ser menor no trecho b

A equação da curva T= f(vc) de vida da ferramenta para o trecho C da curva é:

T = K. vc-x

Proposta por Taylor, onde K e x são constantes do material para determinadas condições de usinagem.

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T = K. vc-x ou T. Vc

x =K