SEM-0343 Processos de Usinagem
Professores:
Renato Goulart Jasinevicius
Processo de Alargamento
Alargamento é uma operação relativa ao processo de
furação usada para aumentar o diâmetro de furos em bruto,
p.e., obtidos através de fundição ou forjado,
Processo de Alargamento
Furação
•A broca penetra axialmente na peça e
corta um furo cego ou passante com
diâmetro igual àquele da ferramenta.
•A broca é uma ferramenta multicortante
com ponta.
•A broca helicoidal é a ferramenta mais
usada, porém existem outros tipos de
brocas, tais como as brocas de centro
ou de pré-furo.
• 1,6-6,3Ra (0,8-12,5Ra)
•Tolerância IT11 a IT14
• Diâmetro <0,1” : 0,05mm
• 0,10Diâm. 0,25” : 0,075mm
• 0,25Diâm. 0,50“: 0,075-0,0125mm
• 0,50Diâm. 1,00” :0,125mm
• Diâmetro1,00” :0,125-0,250mm
Operações Realizadas com Alargadores
Alargar furo
Centrar furo
Escarear e facear furo
Escarear furo
Operações Realizadas com Alargadores
Alargamento
O alargador entra axialmente na peça pré-
furada e alarga o furo para a dimensão da
ferramenta. O alargador é uma ferramenta
multicortante que possui várias arestas
que podem estar dispostas de forma
retilínea ou helicoidal.
• No alargamento remove-se uma
quantidade mínima de material e é
geralmente realizada após a furação com
objetivo de se obter um diâmetro mais
preciso com melhor acabamento.
• 0,8 a 3,2 Ra (0,4-6,3 Ra)
Tolerância IT5 a IT7
• Diâmetro <0,5” : 0,025mm
• 0,50Diâm. 1,00” :0,025-0,05mm
• Diâmetro1,00” :0,05-0,125mm
Tipos de Alargadores
Processo de Alargamento
As brocas convencionais não são muito recomendadas, por
causa da existência de apenas 2 guias na periferia não
garante a orientação necessária da broca nesses casos.
Os alargadores de desbaste helicoidais possuem 3 ou mais
canais, com respectivas arestas e guias.
Processo de Alargamento
Distinguem-se das brocas helicoidais pelo fato de não terem
aresta transversal, pois a ponta é interrompida por um
plano normal ao eixo da broca.
Alargadores com haste cilíndrica (ABNT-PB-297), têm
diâmetros 5 a 30 mm, de mm em mm, e submedidas.
Alargadores com cone morse (ABNT-PB-291) têm
diâmetros nominais de 9 a 50 mm, de mm em mm, e
submedidas.
Processo de Alargamento
A escolha do diâmetro do alargador de desbaste deve ser feita em função do diâmetro do furo e do acabamento e precisão requeridos.
Se a última operação for feita com alargadores de desbaste, este é escolhido com o mesmo diâmetro do furo desejado.
Quando se quer usar uma operação adicional com alargador de acabametno, utilizam-se alargadores de desbaste com submedida.
Esta varia entre 0,2 e 0,4 mm, dependendo do furo.
Processo de Alargamento
Para se conseguir furos mais precisos deve-se realizar as
seguintes operações:
a) Centrar,
b) Furar,
c) Mandrilar, e
d) Alargar.
Para se melhorar ainda mais a exatidão e o acabamento, o
furos devem ser retificados e brunidos.
Processo de Alargamento
s
ap
fz
b
d1
do
h
d2
•Com ferramenta de HSS, os avanços em mm/rev usados para a maioria dos
materiais situam-se ao redor de 1% do diâmetro do furo, reduzindo-se
progressivamente a 0,5% para furos maiores que 50mm.
•Momento torsor, potência e força de corte para alargadores podem
ser calculados de modo análogo aos das brocas.
Sistema de Forças
Usando a Fórmula de Kienzle para a determinação do Momento Torsor
na furação em cheio
D = Diâmetro da Broca [mm]
F = avanço [mm/volta]
C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça.
χsen4
χsenKC
fDCχsenfχsen4
DKM
2
Dχsenf
χsen2
DK
2
DhbkapFcM
z11s
1
1y1x1
z12
1st
z11s
z11st
Sistema de Forças em Broca Helicoidais
●Formula de Kronemberg para a determinação do Momento Torsor na
furação em cheio
D = Diâmetro da Broca [mm]
F = avanço [mm/volta]
C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça.
11
1
yx
t fDCM
Sistema de Forças em Broca Helicoidais
11
1
yx
t fDCM
Aço C1 x1 y1
1085 30,2 ± 0,5 2,05 0,86
1020 15,1 ± 0,4 2,22 0,76
1065 24,3 ±0,9 2,05 0,83
1055 21,9 ± 0,3 2,01 0,77
1025 37,9 ± 0,6 1,87 0,77
52100 46,8 ± 0,9 1,97 0,77
VM20 48,6 ± 1,2 1,77 0,72
VND 26,2 ± 0,8 2,13 0,78
VS60 10,9 ± 0,8 2,33 0,70
Formula de H. Daar para a determinação do da força de avanço na furação em cheio
22
2
yx
f fDCF
Aço C1 x2 y2
1085 161 ± 8 1,02 0,79
1020 32,5 ± 0,4 1,32 0,65
1065 49,6 ± 0,8 1,07 0,54
1055 22,0 ± 0,5 1,32 0,54
1025 33,4 ± 0,8 1,21 0,60
52100 41,9 ± 0,8 1,41 0,66
VM20 27,3 ± 0,6 1,3 0,59
VND 55,1 ± 1,4 1,29 0,72
VS60 42,7 ± 1,0 1,35 0,70
Força máxima de corte
4500
VFPc
1000
nDπV
e
D
M2F
Porém
ηPP
cc
c
maxtmaxc
mcdisp
Rebaixar e Facear Furo
Rebaixadores: são ferramentas usadas para aplainar as
superfícies adjascentes a furos, a fim de dar, p.e., bom apoio
para arruelas, parafusos e porcas.
Para tais fins, usa-se ferramentas de corte frontal (Figura).
No caso de rebaixos cilindrícos de maior profundidade para
esconder parafusos de sextavado interno (tipo Allen), os
rebaixadores devem ser levemente cônicos, para formar um
ângulo de posição na aresta secundária ou ter guias ou
ranhuras periféricas
Rebaixar e Facear Furo
Rabaixar e Escarear (counterbore)
• Rebaixador penetra na peça
axialmente e alarga a porção
superior de um furo pré-existente
para o diâmetro da ferramenta.
• O escareamento é realizado após
a furação para gerar espaço para
embutir a cabeça de um parafuso.
• A ferramenta de escarear possui
um pino guia para guiar a
ferramenta no furo pré-existente.
Operações Realizadas com Alargadores
Escarear furo
Escareadores:
São ferramentas usadas para remover rebarbas e produzir
um pequeno chanfro nas entradas e saídas de furos (Figura)
Escareamento de Furo
Escareador de furo (countersinking)
O escareador de cilindro entra
axialmente na peça e alarga o pré-furo
na parte superior deixando um abertura
com formato cônico.
O escareamento de cilindro é realizado
após a furação para embutir a cabeça
de um parafuso.
O ângulos de ponta dos escareadores
de cilindro estão na seguintes
dimensões:
60º , 82º , 90º , 100º , 118º , 120º
Alargadores de Acabamento
São ferramentas destinadas ao acabamento de
furos com grande precisão e medidas e bom
acabamento.
Possuem em geral um no. par de dentes
distribuídos na periferia.
Geralmente os dentes são retos.
Alargadores de Acabamento
No caso de se alargar furos com interrupções na
parede (rasgos de chaveta, furos e fenda) deve-se
usar alargadores com dentes helicoidais.
A hélice é direita quando olhando-se o alargador
de cima, normalmente ao eixo, a hélice se
desenvolve para direita.
O sentido de corte se verifica olhando o alargador
de topo. Se o dente inferior corta da esquerda para
direita, diz-se que o corte é a direita. Neste caso, o
alargador corta em sentido anti-horário.
Alargadores de Acabamento
Em geral os alargadores são de corte a direita.
Usando-se uma hélice a esquerda o cavaco é
emprurrado para frente, evitando que prejudique a
superfície usinada.
Nesse caso ocorre um empuxo axial que fixa melhor
a ferramenta no corte e elimina eventuais folgas da
máquina
0,100 – 0,800 0,100 – 0,800
Estrias a esquerda Estrias a direita Estrias paralelas
0,100 – 0,800
O emprego de uma hélice direita com
alargador de corte a direita faz com que o
cavaco seja puxado para cima onde, se
penetrar entre as paredes do furo e as guias
do alargador provoca arranhões.
O empuxo é no sentido de arrancar o
alargador do mandril.
Por isso, a hélice à direita só é usada no
alargametno de furos cegos, nos quais o
cavaco, jogado para frente, não encontra
espaço para se alojar
Todo o processo de remoção de material
ocorre pela ação dos chanfros do alargador
(Figura).
Alargador de Máquina
Metal a remover
Alargador manual
Alargador de Máquina e Manual
Metal a remover
Os de arestas de corte duplo, uma faz o
desbaste e a outra faz o acabamento (Fig.b, c
e d).
Alargador de Máquina
45º 45º
10º -15º
45º
45º
45º
2º - 4º
Tipos de chanfros de alargadores de máquina.
Alargador de Máquina
Ângulo de chanfro
Alargador de Máquina
Metal a remover
Ângulo frontal de folga
Folga do Chanfro
Ângulo de saída radial
Ângulo de hélice
Superfície de folga
Largura frontal da guia Comprimento do chanfro
Superfície de saída
Alargador Manual
Metal a remover
Alargador manual
Ângulo frontal de folga D
iâm
etro
efe
tivo
Ângulo de saída radial
Superfície de folga
Largura frontal da guia Comprimento do chanfro
Cone de entrada
Superfície de saída
Alargador Manual
Alargador Manual distinguem-se dos de máquina pelo chanfro.
•Chanfro de 45o nesses alargadores não cortam, servem
apenas de guia, para facilitar a entrada da ferramenta.
•O chanfro secundário é bem comprido, abrangendo até cerca
de ¼ do comprimento do alargador
•Recomenda-se chanfro secundário = ao diâmetro até 20mm.
•Decresce até 12 mm no diâmetro, para alargadores de 75
mm. O diâmetro de entrada do alargador é de 93 a 98% do
diâmetro nominal
Ângulo frontal de folga
Folga do Chanfro
Ângulo de saída radial
Ângulo de hélice
Superfície de folga
Largura frontal da guia Comprimento do chanfro
Ângulo de chanfro
Ferramenta para alargar
Comprimento da entrada
(Alargador manual) Largura do quadrado
Comprimento do quadrado
Haste
Ângulo de posição
(alargador manual)
Superfície de saída
Ferramenta para alargar
Haste cilíndrica
Comprimento da Haste
corpo
Estrias helicoidais
Ângulo de hélice
Diâmetro do
Alargador
Comprimento da Haste
Haste paralela
Comprimento
do chanfro
Comrpimento das estrias
Haste quadrada
Comprimento total
Alargador de máquina
Diâmetro do
Alargador
Estrias retas
Guia
Comprimento da Haste
Comprimento total
Comprimento da estria
Guia
Alargador com haste
e guias
Alargador de máquina
Chanfro
de entrada
Ferramenta para alargar
Ângulo de saída
frontal negativo
Ângulo de saída
frontal positivo
Furo de Centro
Quina Canal
Ângulo de saída:
Para aço: 6o
Para FoFo: 3o
Para Fofo duro e latão: 0o
Alumínio e ligas: 8-12o
Alargadores Ajustáveis
São constituídos de lâminas de aço rápido em ranhuras de
profundidade variável, permitindo variar o diâmetro a ser alargado
dentro de uma faixa de valores. Podem ser de haste paralela ou cônica.
www.reamer.com.ua
www.bonehamusa.com
www.bvminternational.com
Operação de Alargamento
Na operação de alargamento a remoção de material é muito
pequena.
Para metais dúcteis, o alargador remove geralmente 0,2 mm
no diâmetro de um furo.
Para metais mais duros remove-se 0,13 mm
Tentar remover menos que isso pode ser prejudicial pois o
alargador pode ser danificado ou o acabamento do furo ser
arruinado.
Nesses casos recomenda-se realizar operações como
brunimento ou lapidação interna.
A velocidade de corte deve ser de metade da de furação e
o avanço três vezes maior.
Operação de Alargamento
Sobremedidas recomendadas para alargamento de furos
Diâmetro dos furos Aço e FoFo Zn, Cu e Ligas de Al Plásticos
Até 5 mm 0,1 a 0,2 0,5 0,2
5 a 20 mm 0,2 a 0,3 0,6 a 0,8 0,4
20 a 50 mm 0,3 a 0,5 _________ 0,5
Maior que 50 mm 0,5 a 1,0 _________ _________
Operação de Alargamento
Material Refrig. Velocidade
Corte
(m/min)
Avanços em mm por rotação para
alargadores de diâmetro:
até 10 mm até 20 mm > 20mm
SAE1020 OR ou E 12 a 15 0,1 a 0,2 0,3 0,4
SAE1040 OR ou E 10 a 12 0,1 a 0,2 0,3 0,4
Aço Liga 700/900 OR 6 a 8 0,1 a 0,2 0,3 0,4
Aço Liga 900/1100 OR 3 a 5 0,1 a 0,2 0,3 0,4
FoFo Cinz. Seco 6 a 18 0,3 0,3 a 0,5 0,6
FoFo duro Seco 6 a 10 0,2 0,2 0,3
Aço inox OR 3 a 5 0,2 0,2 0,3
Latão ductil OR ou seco 20 a 25 0,4 0,5 0,6
Latão tenaz OR 12 a 20 0,4 0,5 0,6
Metal leve OR 30 a 50 0,2 a 0,3 0,3 0,4
Ligas de Al OR 12 a 15 0,2 0,3 0,4
Cu OR 10 a 20 0,2 0,3 0,4
Plástico 5 a 10 0,4 0,6 0,8
OR: óleo refrigerante E: emulsão O avanço é determinado pelo grau de Q da superfície. Para alargadores especiais com
ângulo de hélice pequeno, as velocidades e avanços indicados podem ser dobrados
Processo de Rosqueamento (Definições)
Rosqueamento
• A ferramenta macho entra
axialmente no furo e gera filetes
de uma rosca.
•O furo pré-existente é
geralemente produzido com a
dimensão adequada à ferramenta
de roscar.
•A ferramenta macho é
selecionada baseado em um
diâmetro maior e no passo da
rosca.
•A rosca deve ser cortada com
uma profundidade específica no
furo ou a uma profundidade
completa ao longo de todo o furo.
Processo de Rosqueamento (Definições)
Rosca Whitworth grossa (BSW) e fina (BSF)
Rosca Métrica grossa e fina
Processo de Rosqueamento (Definições)
Machos de Rosquear (Terminologia)
São ferramentas de múltiplo corte, específicas para a execução de
roscas internas.
Machos de Rosquear (Terminologia)
Machos de Rosquear (Terminologia)
Ângulos de Saída
Medição tangencial
Medição pela Corda
Medição de ângulo de
saída curvo Medição de ângulo de
saída positivo
Medição de ângulo de
saída neutro
Medição de ângulo de
saída negativo
Canal
Nervura
- =0o
+
carga
Machos de Rosquear (Terminologia)
Ângulos de Folga
Machos de Rosquear (Terminologia)
Forma, Número e Direção de Canais
Semicircular, reto,
4 canais Assimétrico, reto, 3
canais
• Canais assimétricos: maior alojamento de cavaco sem fragilizar o núcleo.
• Machos de 5 mm (manual) e 25 mm (máquina): 3 canais. Machos maiores
têm 4 a 6 canais.
• Canais retos em furos passantes e helicoidais para furos cegos.
Assimétrico, reto, 4
canais
Machos de Rosquear (Tipos)
Regulares: empregados na produção de roscas feitas em
máquina. São fornecidos em jogo de 3 machos, diferenciados
apenas pelo comprimento do chanfro de entrada.
1º
1º
3º
2º
2º
3º
Machos de Rosquear (Tipos)
Seriados: empregados na abertura manual de roscas,
especialmente em furos profundos e em materiais tenazes. São
fornecidos em jogo de 3 machos, diferenciados apenas pelo
comprimento do chanfro de entrada.
Desbaste Intermediário Acabamento
Machos de Rosquear (Tipos)
Ponta espiral: empregados apenas para produção de roscas em
máquina. A ponta espiral joga o cavaco para frente, sendo usado
em furos passantes ou furos cegos onde a parte rosqueada é bem
menos profunda que o furo.
Machos de Rosquear (Tipos)
Helicoidais: empregados em geral na produção de roscas em
máquina, em furos cegos de materiais macios de cavaco longo,
como Al, Mg e Latão.
Machos de Rosquear (Tipos)
Laminadores (ou de conformação a frio): não tem arestas
cortantes e produzem roscas por deformação plástica do material
da peça na periferia do furo (sem remoção de material).
Geralmente empregado em materiais dúcteis, como latão, cobre,
alumínio.
Fonte: Carvalho et al. (2012)
Rosca usinada Rosca laminada
Liga de Mg
Formas de Rosquear
Manual (Desandador) Máquina (Cabeçotes)
Furadeira Centro de
Usinagem CNC
Formas de Roscar
Cuidados ao rosquear manualmente ou em máquina
Desalinhado Descentralizado Correto
Reafiação de Machos de Corte
Desgastes ocorrem normalmente nos dentes do chanfro (2 primeiros).
É recomendável reafiar frequentemente, pois machos pequenos
quebram quando o torque aumenta.
Machos cegos geram roscas fora da tolerância
Filetes novos Filetes desgastados Superfície de saída avariada
Fonte: Bezerra (2003)
Reafiação de Machos de Corte
1º furo usinado 408º furo usinado
Fonte: Bezerra (2003)
Reafiação de Machos de Corte
Regiões de Reafiação
1. Superfície de folga (no chanfro):
Forma mais usual e aumenta a vida da ferramenta.
Deve-se controlar a excentricidade durante a retificação.
Retificação longitudinal em relação à ferramenta.
Afiação pela superfície de folga no chanfro Afiação com rebolo perfilado
Reafiação de Machos de Corte
Regiões de Reafiação
2. Superfície de saída (no canal):
Para marcas de desgaste muito pequenas.
Não se reafia superfícies de saída com desgastes excessivos.
Basta reafiar a região do chanfro.
Reafiação de Machos de Corte
Regiões de Reafiação
A retificação dos canais pode ser feita com dois tipos de rebolo
Rebolos perfilados Rebolos tipo copo
Os rebolos para reafiação da superfície de saída devem ser constantemente retificados com diamante para
evitar a formação dos ressaltos “e” e “b”, pois arredondam as arestas de corte dos machos.
Velocidades de corte em rosqueamento
O processo de rosqueamento é mais complexo que torneamento e fresamento.
O avanço f não pode ser escolhido independente da velocidade de corte vc.
Fatores influentes nas condições ótimas de corte: avanço como função do passo
da rosca, comprimento do chanfro, refrigeração e lubrificação, seção específica do
cavaco, força de corte, desalinhamentos, rigidez da máquina, acabamento da
rosca, etc.
Em furos cegos, a velocidade de corte é limitada pela profundidade do furo e pela
rapidez de inversão da rotação.
Velocidades de corte excessivas levam a um desgaste prematuro da ferramenta e
à má qualidade da rosca usinada.
Roscas curtas requerem velocidade de corte altas e roscas profundas,
especialmente em furos cegos, exigem velocidades de corte mais baixas.
Velocidades de corte em rosqueamento
Lipotônio: sulfato de bário + sulfeto de zinco. OA: Óleo animal. OC: Óleo de Colza. E: Emulsão de óleo.
Vídeos Ilustrativos
Alargamento (1:30) Roscamento por corte (1:20)
Roscamento por conformação (1:20)