Furação e Escareamento- Aula 7

8/16/2019 Furação e Escareamento- Aula 7

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FURAÇÃO E ESCAREAMENTO

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•

Processo de usinagem onde movimento de corteé principal rotativo, e o movimento de avanço éna direção do eixo

•

Furadeira a arco egípcia de 1.000 A.C.Prof. Fernando 2


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Generalidades

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Processo mecânico destinado à

obtenção de um furo, geralmentecilíndrico, com auxílio

de uma ferramenta multicortante.

Furação representa 40 % de todas asoperações de usinagem

O que é Furação?

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O processo de furação é usado fim de prover meios deelementos de fixação, muitas vezes de importânciasecundária, ou pré-furos para acabamento através de

outros processos (alargamento, brochamento).Na furação devemos observar os seguintesfatores:-Diâmetro do furo-Profundidade do furo-Tolerâncias de forma e de medidas- Volume de produção

na a e aFuração

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peraç es eFuração

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Furadeiras

• São máquinas utilizadas na produção de furoscirculares.

• A usinagem acontece numa certa velocidade de corte

da ferramenta (broca) e o seu avança sob pressãolongitudinal.

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Cinemática do Processo

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Constituintes de brocashelicoidais

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Tipos de Furadeiras

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Tipos de Furadeiras

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Furações

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Furações

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Broca de centro Broca calçada

Tipos de Brocas

Brocas com dentespostiços

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Tipos de Brocas

Brocas canhão

Brocas múltiplasProf. Fernando 15


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Tipos de Brocas

Brocas com furos pararefrigeração

Broca anular ou“serra-copo”

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Variações do processo defuração com brocas

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Partes da brocaPode ser dividida em 3 partes:

Corpo – parte da broca que contém os canais helicoidais

Ponta – onde se localizam as arestas principais e transversal de corte;

Haste – onde é feita a fixação da ferramenta. De acordo com o mecanismo defixação pode ser:

Cilíndrica – para montagem em mandril;

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Geometria das brocas· Haste;

· Diâmetro (D) – medido entre as guias da broca;

· Núcleo – parte central da broca. Confere a rigideznecessária.

· Guias – “ressaltos” observados na superfícieexterna da broca. Têm as funções de

guiar a ferramenta e reduzir o atrito desta com ofuro.

· Canais helicoidais – superfícies de saída daferramenta. Ângulo de hélice na

periferia da broca coincide com o ângulo de saída.

Arestas de corte – as arestas principais seencontram em uma região que forma a aresta

transversal de corte. Prof. Fernando 19


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Principais Ângulos emFuração

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Principais Ângulos em Furação• Ângulo de ponta (σ ) – ângulo entre as arestas principais de

corte. Normalmente igual a 118°, ou 140° para materiaismoles.

• Ângulo de folga (α f ) – medido no plano de trabalho, varia

usualmente entre 12 e 15°.• Ângulo da aresta transversal (ψ ) – ângulo observado entre

as aresta principal de corte e a aresta transversal. Para osvalores dados de α f , varia entre 45 e 55°

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Principais Ângulos em Furação

• Ângulo de saída (ϒ f ) varia desde um valor igualao ângulo de hélice na periferia até valoresnegativos no centro da broca.

• Ângulo de folga (α fe)diminui da periferia para ocentro (pois o ângulo da direção efetiva η aumenta na direção do centro). Também o

avanço causa o aumento de η.

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Ângulo de Hélice• O ângulo de hélice (λ) é o ângulo da helicoide formada pelos canais da broca.

• A norma DIN 1836 classifica três tipos de brocas quanto ao ângulo de hélice:

Tipo N (normal) para furação de aços ligados e não ligados, ferro fundido cinzentoe maleável, níquel e ligas de alumínio de cavacos curtos. Ângulos λ de 18 a 30°;

Tipo H (para materiais duros) ferro fundido com dureza superior a 240 HB; latão,ligas de magnésio. Ângulos λ de 10 a 15°;

Tipo W (para materiais dúcteis) para cobre, alumínio e suas ligas de cavacoslongos, ligas de zinco. Ângulos λ de 35 a 45°.

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Afiações especiais de brocashelicoidais

● A: duplo tronco de cone com redução do gume transversal melhora a capacidade decentralização da broca, reduz a força de avanço (redução do gume transversal)

● B: duplo tronco de cone com redução do gume transversal e ângulo de saídacorrigido - possibilidade de adaptar o ângulo de saída para aplicações específicas

● C: duplo tronco de cone com afiação em cruz sobre o gume transversal eliminandocompletamente o gume transversal – interessante particularmente para furaçõesprofundas

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Afiações especiais de brocashelicoidais

● D: duplo tronco de cone com redução de cone transversal e quina chanfrada- usinagem de ferro fundido cinzento

● E: ângulo de ponta de 180º com ponta de centragem - furação centrada,furos circulares sem rebarbas, furação de chapas.

● F: Afiação com quatro faces: apesar não ser normalizada, é muito utilizadapara brocas com diâmetro inferior a 1,5 mm ou em brocas de metal duro, umavez que aqui a afiação com duplo tronco de cone é bastante difícil

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Furação com brocashelicoidais

● Processo de maior importância - 20 a 25% dototal de aplicações dos processos de usinagem;

● A broca helicoidal é a ferramenta mais

fabricada e mais difundida para usinagem;● Existem aproximadamente 150 formas deafiações e uma série de perfis específicos;

● Utilização em furos curtos ou profundos;● Utilização na furação em cheios ou com pré-furo;

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F i d


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Formas construtivas debrocas em função do

material

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ov men os emFuração

Vc – Velocidade de corte

V ƒ – Velocidade de avanço

tc – tempo de corte

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F M t


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Forças e Momentos nafuração

Os esforços verificados em furação são basicamente 3 :

• Força de Avanço: ocorre na direção axial da ferramenta.

• Força Passiva: ocorre na direção do raio da ferramenta. As componentesobservadas nas 2 arestas de corte anulam-se devido à simetria da ferramenta.

• Momento Torçor: tangencial a ferramenta, ocorre devido à rotação da broca.

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Particularidades do processo

● A velocidade de corte vai de um valor máximo naperiferia da broca até o valor zero no seu centro;

● Dificuldade no transporte dos cavacos para fora

da região do corte;● Distribuição não adequada de calor na região docorte;

● Desgaste acentuado nas quinas com canto vivo;● Atrito das guias nas paredes do furo;

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Forças em brocas helicoidais

● Força de corte (Fc) - essa corresponde à parcelada força de corte ( Fci ) que atua em cada um dos

gumes cortantes e é decorrente da resistência aocorte do material usinado, tendo grandeinfluência sobre o momento torçor que atua na

furação

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● Força de corte por gume

Onde:

• Fc = Força de corte [N]

• kc = Força específica de corte [N/mm2]

•

f = Avanço [mm]• d = Diâmetro da broca [mm]

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● Força de avanço (Ff )

Onde:

• Ff = Força de avanço [N]

• kf = Força específica de avanço [N/mm2]

•

f = Avanço [mm]• d = Diâmetro da broca [mm]

• σ = Ângulo de ponta da ferramenta [graus]Prof. Fernando 33

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Momentos nas brocashelicoidais

● Momento torçor (Mt)- resultado das forçasatuantes nos gumes principais da ferramenta sãoresponsáveis pelo momento torçor,contribuindoentre 70 e 90% do valor do mesmo

Onde:

• Mt = Momento torçor [N.mm];

• Fc = Força de corte [N];

• Kc = Força específica de corte [N/mm2]• f = Avanço [mm]

• d = Diâmetro da broca [mm]]

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Momentos nas brocashelicoidais

● Momento torçor (Mt)- resultado das forçasatuantes nos gumes principais da ferramenta sãoresponsáveis pelo momento torçor,contribuindoentre 70 e 90% do valor do mesmo

Onde:

• Mt = Momento torçor [N.mm];

• Fc = Força de corte [N];

• Kc = Força específica de corte [N/mm2]• f = Avanço [mm]

• d = Diâmetro da broca [mm]]

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● Potência de corte (Pc)- é resultante do produtoentre o momento torçor e a velocidade angularda ferramenta

Onde:• Mt = Momento torçor [N.mm];

• Pc = Potência de corte [kW];

• n = rotação [RPM]

• ou para Pc ==> [CV]

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Avanço m ximo


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Avanço m ximoconsiderando a resistência

da brocaTensão resultante da ação de uma força axial (compressão) e ummomento torçor:

Curiosidade

A tensão admissível para aço rápido é 25 Kgf/mm2

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Esforços observadosdurante a furação

a) Resistência do material ao corte, observada nas arestas principais decorte;

b) Resistência do material ao corte e esmagamento na arestatransversal de corte;

c) Resistência devido ao atrito das guias com o furo e do cavaco com asuperfície de saída da broca.

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Fatores que contribuem para qualidade defuros com de brocas helicoidais

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i d i d


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Tipos de cavacos e meios deremoção

Retirada do cavaco produzido é problemática:

• Cavaco em fita é de difícil remoção;

• Cavaco helicoidal ou em lascas são de fácil retirada;

Retirada do cavaco pode ser feita;• Através da retirada periódica da ferramenta (demanda

maior tempo passivo);

• Através do fluido de corte.

• O aumento do avanço facilita a quebra do cavaco.Porém, causa a redução do ângulo de folga efetivo.

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Tipos de rebarbas

•

Podem-se dividir em 3 tipos:a) UNIFORME – pequenas dimensões e altura uniforme ao

redor de toda a periferia do furo

b) COROA – possui altura grande e irregular na periferia dofuro

c) TRANSIÇÃO – este tipo está situado entre o uniforme e acoroa. As fraturas ocorrem quase que simultaneamente

no centro do furo e na periferia deste, portando asrebarbas se formam antes do tipo “coroa” e depois do

tipo “uniforme”.

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Tipos de rebarbas•

Mecanismos de formação de rebarbasa. Uniforme

b. Transição

c. Coroa

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Erros comuns na geometria do furo

● Erros de forma: diâmetro não uniforme● Rebarba: rebarba na entrada ou saída do furo

● Erros de posicionamento: deslocamento do

centro do furo● Erros de circularidade: seção circular distorcida

● Erros de dimensão: diâmetro resultante

diferente da broca

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Erros comuns na geometria dofuro

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Materiais para brocas

Requisitos para materiais de brocas

● Tenacidade

● Resistência a compressão

● Resistência a abrasão

● Resistência térmica

● Resistência ao choque e a fadiga

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Materiais para Brocas

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Materiais para Brocas

Aço-rápido

● Largamente empregado na fabricação debrocas (fácil reprocessamento e bons requisitos

técnicos);

● As ferramentas são temperadas, sofremtratamento superficial (nitretação) e

frequentemente são revestidas;● Ferramentas não integrais;

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Materiais para brocas

Metal duro● Homogeneidade, elevadas dureza, resistência àcompressão e ao desgaste à quente;● As velocidades de corte podem ser até 3 vezes maiores

que as utilizadas com ferramentas de aço rápido;● Qualidade do furo - 3 classes IT melhores que os obtidosna usinagem com aço rápido;● Aplicação de ferramentas de metal duro exige máquinascom características de velocidade, potência, refrigeração erigidez adequadas;● Brocas podem ser maciças (maior aceitação) ou cominsertos intercambiáveis – com ou sem revestimento;

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Desgaste em Broca Helicoidais

Desgaste de flanco (Vb) - baixa qualidade, imprecisões eaumento do atrito

● Desgaste nas guias - não gera aumento no momento

● Desgaste do gume transversal - arredondamento epossível lascamento das zonas de transição● Desgaste de cratera - remoção de material por abrasãoe difusão

● Gume postiço - adesão do material da peça encruadona ferramenta

● Fratura - fim catastrófico

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E l d d


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Exemplos de desgaste embrocas

(a) lascamento de gume (b) desgase abrasivo

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Exemplo da volução de


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Exemplo da volução dedesgaste

abrasivo em brocashelicoidais

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C ité i d fi d id


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Critério de fim de vida emfuração

Definição: perda do controle sobre os cavacosou iminência de uma quebra rápida

Fatores considerados

● Textura superficial● Exatidão dimensional e geométrica

● Estado da ferramenta

● Formação do cavaco● Vida restante da ferramenta

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C ité i d fi d id


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Critério de fim de vida emfuração

Critérios de fim de vida utilizados na prática● Tempo de máquina

● Tempo efetivo de corte

● Volume de metal removido● Número de peças usinadas

● Velocidade de corte equivalente

● Comprimento usinado equivalente● Velocidade de corte relativa

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F t i fl i


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Fatores que influenciam aqualidade e precisão do furo

• •Erros geométricos• •Erros dimensionais• Posicionamento• Circularidade• Forma• Presença de rebarbas• Processo• Peca• •Ferramenta• •Maquina• •Parâmetros• •Rigidez.

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F t i fl i


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Fatores que influenciam aqualidade e precisão do furo

● Máquinas onde são utilizadas buchas -precisão da broca em relação ao diâmetro ecircularidade, não é tão crítica

● Máquinas de comando numérico / máquinasde precisão – a precisão da broca é crítica

● Brocas padrão podem necessitar de uma novaretificação para operações de precisão

● Retificação inadequada, desbalanceamentodas forças, deflexão na broca, erros nos furos

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Variações do processo de


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Variações do processo defuração

Rebaixamento

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Rebaixamento

● A usinagem não é feita em material maciço

● Rebaixamento de alargamento de um furocilíndrico;

● Rebaixamento plano, de uma superfície cônicaou de uma superfície perfilada;

● Rebaixamento combinado de uma superfíciecilíndrica e uma superfície de topo;

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Rebaixamento

● Automação - uso de ferramentas com funçãoespecífica

● Rebarbação e produção de chanfros -

rebaixadores com ângulos de ponta

● Rebaixamento lateral e de topo - rebaixadorescom guias

● Rebaixamento de alargamento - rebaixador detrês gumes helicoidal

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Velocidade de Corte

• É a velocidade instantânea do movimentoprincipal do gume em relação à peça.

• É importante não confundir velocidade de

corte com rotação da peça ou da ferramenta.• A velocidade de corte é a velocidade

tangencial do gume da ferramenta em relaçãoà peça e é expressa normalmente em m/min.

• A rotação da peça ou ferramenta é umavelocidade angular, expressa em rpm.

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Velocidade de Corte

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Rotação

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Tabela de Velocidade de Corte

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Processo de Furação Profunda

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Furação profunda


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Furação profundaHistórico

Aplicações iniciais = Equipamentos bélicos

Aplicações atuais

● Indústria de autopeças

● Aplicações nucleares

● Indústria de motores

● Setor agrícola● Equipamentos médicos

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Escareamento-Escareadores

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Escareadores

• Os escareadores pertence ao grupo deelementos de furar;

• Podem ter dois ou mais gumes;

• São utilizados em:

Rebarbar(eliminar as quinas vivas);

Embutir (cabeças de rebites ou parafusos);

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Escareadores

• São fabricados com diferentes ângulos:

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Plaina

• Introdução

• Você já pensou se tivesse que limarmanualmente uma carcaça de um motor de

navio?

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O que é aplainamento?

• Para "limar" aquela carcaça de motor de navio não énecessário gastar esforço físico. Basta uma máquina querealiza um grupo de operações chamado de aplainamento.

• Aplainamento é uma operação de usinagem feita commáquinas chamadas plainas e que consiste em obtersuperfícies planas, em posição horizontal, vertical ouinclinada. As operações de aplainamento são realizadas com o

emprego de ferramentas que têm apenas uma aresta cortanteque retira o metal excedente com movimento linear.

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Aplainamento

• O aplainamento é uma operação de desbaste.Por isso, e dependendo do tipo de peça queestá sendo fabricada, pode ser necessário o

uso de outras máquinas para a realizaçãoposterior de operações de acabamento quedão maior exatidão às medidas.

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• Nas operações de aplainamento, o corte éfeito em um único sentido. O curso de retornoda ferramenta é um tempo perdido.

• Assim, esse processo é mais lento do que ofresamento, por exemplo, que cortacontinuamente.

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Equipamentos do


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Equipamentos doaplainamento

As operações de aplainamento são sempre realizadas commáquinas. Elas são de dois tipos:a) Plaina limadora, que, por sua vez, pode ser: vertical ouhorizontal.b) Plaina de mesa.A plaina limadora apresenta movimento retilíneo alternativo(vaivém ) que move a ferramenta sobre a superfície plana dapeça retirando o material. Isso significa que o ciclo completodivide-se em duas partes: em uma (avanço da ferramenta)

realiza-se o corte; na outra (recuo da ferramenta), não hátrabalho, ou seja, é um tempo perdido.

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• A plaina de mesa executa os mesmostrabalhos que as plainas Iimadoras podendotambém ser adaptada até para fresamento e

retificação. A diferença entre as duas é que,na plaina de mesa, é a peça que faz omovimento de vaivém. A ferramenta, por sua

vez, faz um movimento transversalcorrespondente ao passo do avanço.

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Etapas do aplainamento

• O aplainamento pode ser executado por meiode várias operações. Elas são:

1. Aplainar horizontalmente superfície plana e

superfície paralela: produz superfícies dereferência que permitem obter facesperpendiculares e paralelas.

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Etapas de Aplainamento

2. Aplainar superfície plana em ângulo: oângulo é obtido pela ação de uma ferramentasubmetida a dois movimentos: um alternativo

ou vaivém (de corte) e outro de avanço manualno cabeçote porta-ferramenta.

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3. Aplainar verticalmente superfície plana combina dois movimentos: umlongitudinal (da ferramenta) e outrovertical (da ferramenta ou dapeça).Produz superfícies de referência esuperfícies perpendiculares de peças de

grande comprimento como guias demesas de máquinas.

4. Aplainar estrias: produz sulcos, iguaisequidistantes sobre uma superfícieplana, por meio da penetração de uma

ferramenta de perfil adequado. As estriaspodem ser paralelas ou cruzadas e estão

presentes em mordentes de morsas de

bancada ou grampos de fixação.

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E d A l i


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5. Aplainar rasgos: produz sulcos por meio demovimentos longitudinais (de corte) e verticaisalternados (de avanço da ferramenta) de uma

ferramenta especial chamada de bedame.

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Essas operações podem ser realizadas


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Essas operações podem ser realizadasobedecendo à seguinte sequência de etapas:

1. Fixação da peça - ao montar a peça, énecessário certificar se de que não há na mesa,na morsa ou na peça restos de cavacos, porque

a presença destes impediria a correta fixação dapeça. Nesse caso, limpam-se todas assuperfícies. Para obter superfícies paralelas

usam-se cunhas. O alinhamento deve serverificado com um riscador ou relógiocomparador.

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2. Fixação da ferramenta - a ferramenta é presano porta ferramenta por meio de um parafusode aperto. A distância entre a ponta da

ferramenta e a ponta do porta-ferramentas deveser a menor possível a fim de evitar esforço deflexão e vibrações.

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3. Preparação da máquina - que envolve as seguintesregulagens:

a) Altura da mesa - deve ser regulada de modo que a ponta daferramenta fique a aproximadamente 5mm acima da superfície aser aplainada.

b) Regulagem do curso da ferramenta - deve ser feita de modoque ao fim de cada passagem, ela avance 20 mm além da peça e,antes de iniciar nova passagem, recue até 10 mm.

• c) Regulagem do número de golpes por minuto - isso écalculado mediante o uso da fórmula: gpm =Vc.1000/2.c

d) Regulagem do avanço automático da mesa.

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4. Execução da referência inicial do primeiro passe(também chamada de tangenciamente) - lsso éfeito descendo a ferramenta até encostar na peça e

acionando a plaina para que se faça um risco dereferência.

5. Zeramento do anel graduado do porta-ferramentas e estabelecimento da profundidade decorte.

6. Acionamento da plaina e execução da operação.

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Exercício 1

• Qual a rotação mínima e máxima necessáriapara abrir um furo de diâmetro 15mm emuma barra de ferro fundido nodular com uma

broca de aço rápido.

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Exercício 2

• Qual a rotação mínima e máxima necessáriapara abrir um furo de diâmetro 15mm emuma barra de ferro fundido nodular (ou mole)

com uma broca de metal duro semtratamento.

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Exercício 2

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Resposta


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Resposta

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• Responda às seguintes perguntas:a) O que é aplainamento?

b) O que caracteriza o corte na plaina?

c) Por que o aplainamento é considerado umprocesso de usinagem mais econômico que osoutros?

d) Com quais materiais são fabricadas asferramentas para aplainar?

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Exercício 4Ordene a sequência de etapas do aplainamentonumerando de 1 a 6 as seguintes frases.a. ( ) Zeramento do anel graduado.

b. ( ) Preparação da máquina.c. ( ) Acionamento da máquina.d. ( ) Fixação da peça.

e. ( ) Execução da referência inicial (outangenciamente).f. ( ) Fixação da ferramenta.

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Assinale com X a alternativa correta para as questões abaixo:

1. Para rebaixos cônicos e parafusos de cabeça escareada com fenda utilizamos:1. ( ) broca de centrar

2. ( ) broca helicoidal

3. ( ) escareador

4. ( ) rebaixador

2. Para fazer o alojamento para o parafusos tipo AIIen com cabeça cilíndrica sextavada,utilizamos:

a) escareador cônico com guia.

b) escareador cilíndrico.

c) rebaixador cilíndrico com guia.

d) escareador cônico sem guia,

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Referências


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Referências

• STOETERAU, L. Rodrigo. Processos de Usinagem – Aula 09 Processo defuração. – . Disponível em. Acesso em: 23 de outubro de 2012.

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Furação e Escareamento- Aula 7