aulas-usinagem convencional ii
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7/31/2019 Aulas-Usinagem Convencional II
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Faculdade de Tecnologia SENAI Belo Horizonte
Ps-graduao: Gesto em Processos Metalrgicos
Prof.: William Xavier dAlcntara
NCLEO DE COMPETNCIAS ESPECFICASTECNOLOGIA DA USINAGEM
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Direo dos movimentos de corte, de avano e efetivo, no torneamento
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B) Movimentos que no tomam partedireta na formao do cavaco:
Movimento de aproximao; Movimento de ajuste; Movimento de correo;
Movimento de recuo.
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DIREO DOS MOVIMENTOS
Direo de corte: direo instantnea domovimento de corte:
Direo de avano: direo instantnea domovimento de avano;
Direo efetiva do movimento de corte;
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Direo dos movimentos de corte, de avano e efetivo no fresamento discordante
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PERCURSO DA FERRAMENTA
Deve-se distinguir o percurso de corte, opercurso de avanoe o percurso efetivode corte.
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Percurso de corte (lc) - o espao percorridosobre a pea pelo ponto de refernciadaaresta cortante, segundo a direo de corte;Percurso de avano (lf) - o espaopercorrido pela ferramenta, segundo a direode avano.Percurso efetivo de corte (Ie) - o espaopercorrido pelo ponto de refernciada aresta
cortante, segundo a direo efetiva de corte
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Fresamento tangencial com fresa cilndrica. Percurso de corte lc, percurso efetivo decorte Ie; percurso de avano lf (Os dentes 1 e 2 mostram o movimento da fresa).
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VELOCIDADES
Velocidade de corte (vc
) - a velocidadeinstantnea do ponto de refernciada arestacortante, segundo a direo a sentido de corte.Velocidade de avano (vf) - a velocidade
instantnea da ferramentasegundo a direo esentido de avano.Velocidade efetiva de corte (ve)- a
velocidade instantnea do ponto de refernciada aresta cortante, segundo a direo efetiva decorte.
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Avano (f)- o percurso de avanoem cadavolta ou em cada curso.Profundidade ou largura de corte (ap) - aprofundidade ou largura de penetrao daaresta principal de corte, medida numa direo
perpendicular ao plano de trabalho.Espessura de penetrao (e) - deimportncia predominante no fresamento e naretificao. a espessura de corte em cadacurso ou revoluo, medida no plano detrabalho numa direo perpendicular direode avano.
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Fresamento tangencial. Largura de corteap; espessura de penetrao e
Fresamento frontal. Profundidade de corteap; espessura de penetrao e.
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Aplainamento. Profundidade decorte ap; avano f=fc.
Retificao frontal. Profundidade decorte ap; espessura de penetrao e.
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Brochamento
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Retificao plana tangencial. Largura decorte ap; espessura de penetrao e. Furao. Largura de corte ap=d/2.
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CONSIDERAES SOBRE A Vc
Os valores da Vc so encontradas emtabelas fornecidas pelos fabricantes deferramentas de corte;
Os valores de rpm e gpm so ajustadosnas mquinas-ferramentas antes do incioda usinagem. Em mquinas CNC osvalores da Vc tem variao contnua;
A Vc parmetro de corte mais influentena vida das ferramentas.
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Fatores que influenciam na Vc
Tipo de material da ferramenta;
Tipo de material a ser usinado; Condies de refrigerao; Condies da mquina-ferramenta
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CONSIDERAES SOBRE O AVANO (f) :
o parmetro mais influente na qualidade doacabamento superficial da pea; Para ferramentas multicortantes (fresas), distingui-
se o avano por dente fz e o valor de f (f = fz .z;onde z= nmero de dentes);
Os valores de f ou fz so fornecidos peloscatlogos de fabricantes de ferramenta de corte;
Geralmente: Vf
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PLANOS EM UMA FERRAMENTA DE CORTE
Plano de Referncia (Pr): passa pelo ponto de corte escolhido
e perpendicular direo de corte. No torneamento esteplano paralelo ao plano de apoio da ferramenta; Plano de Trabalho (Pf): passa pelo ponto de corte contm asdirees de avano e de corte; Plano de Corte:
*Principal (Ps): passa pelo ponto de corte escolhido, tangente aresta principal de corte e perpendicular ao planode referncia da ferramenta;
*Secundrio (Ps'): Plano que passando pelo ponto decorte escolhido, tangente aresta secundria de corte e
perpendicular ao plano de referncia da ferramenta. Plano Ortogonal (ou Plano de Medida) (Po): Plano quepassando pelo ponto de referncia da aresta de corte perpendicular aos planos de referncia e ao plano de corte daferramenta;
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Planos do Sistema de
Referncia da Ferramenta
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GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DECORTE
A geometria da ferramenta de corteexerce influncia, juntamente com outros
fatores, a usinagem dos metais. necessrio, portanto, definir a ferramentaatravs dos ngulos da cunha para
cortar o material.
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Princpio da Cunha Cortante
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Somente o ngulo de cunha no garanteque o material seja cortado com sucesso,outros ngulos tambm assumem papel
importante e esto relacionados com aposio da ferramenta em relao a pea.Eles so os ngulos de folga(), e de
sada().
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Definio da geometria de corte nofresamento tangencial
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= ( capa ) ngulo de posio = ( epsolon) ngulo de ponta = ( alfa) ngulo de folga
= (beta) ngulo da cunha = (gama) ngulo de sada
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Cunha de corte
a cunha formada pelas superfcies desada e de folga da ferramenta.Atravs do movimento relativo entre peae ferramenta, formam-se os cavacossobre a cunha de corte.
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Superfcie de Sada (A): a superfcie dacunha de corte sobre o qual o cavaco desliza.Superfcie de folga (A): a superfcie dacunha de corte, que determina a folga entre a
ferramenta e a superfcie de usinagem.Distinguem-se a superfcie principal de folgaA e a superfcie secundria de folga A.
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Torneamento. Superfcie principal e lateral de corte
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Arestas de corte: so as arestas da cunha decorte formadas pelas superfcies de sada e de
folga. Deve-se distinguir a aresta principal decorte S e a aresta secundria de corte S.Ponta de corte: parte da cunha de corte ondese encontram a aresta principal e a aresta
secundria de corte.Ponto de corte escolhido: ponto destinado determinao dos planos e ngulos da cunhade corte, ou seja, as definies se referem aum ponto da ferramenta, dito ponto de corteescolhido ou Ponto de Referncia.
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ngulo de sada (): ngulo entre a superfcie desada e o plano de referncia da ferramenta.
Influi decisivamente na fora e na potncianecessria ao corte, no acabamento superficial e nocalor gerado; Quanto maior for o ngulo menor ser o trabalho
de dobramento do cavaco; O ngulo depende principalmente de :- Resistncia do material da ferramenta e da pea ausinar;- quantidade de calor gerado pelo corte;- velocidade de avano.
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O ngulo negativo muito usado paracorte de materiais de difcil usinabilidade eem cortes interrompidos, com oinconveniente da necessidade de maiorfora de e potncias de usinagem e maior
calor gerado pela ferramenta, geralmente ongulo est entre 10 e 30. O ngulo de sada pode ser positivo, nulo
ou negativo.
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ngulo de sada () para uma ferramenta detorno
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O ngulo deve ser:
Maior para materiais que oferecempouca resistncia ao corte. Se (ngulode sada) aumenta, o (ngulo de cunhada ferramenta) diminui; Menor (e as vezes at negativo) paramateriais mais duros e comirregularidades na superfcie. Se o ngulo diminui, o (ngulo de cunha daferramenta) aumenta;
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ngulo de cunha da ferramenta()
ngulo formado entre a superfcie da sada e a defolga
WWW.CIMM.COM.BR
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ngulo de folga (): ngulo entre a superfcie defolga e o plano de corte (Ps - plano que contm a
aresta de corte e perpendicular ao plano dereferncia, veja a Figura 3.8 ). O (ngulo de folga)possui as seguintes funes e caractersticas:
Evitar o atrito entre a pea e a superfcie de folgada ferramenta;Se pequeno ( o ngulo aumenta): a cunhano penetra convenientemente no material, a
ferramenta perde o corte rapidamente, h grandegerao de calor que prejudica o acabamentosuperficial;
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Se grande (o ngulo diminui) : acunha da ferramenta perde resistncia,
podendo soltar pequenas lascas ouquebrar; depende principalmente da resistncia
do material da ferramenta e da pea ausinar.Geralmente o ngulo esta entre 2 e
14.
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ngulos de folga (), de cunha () e de sada ()
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ngulos de folga (), de cunha () e desada () na fresa
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NGULOS MEDIDOS NO PLANO DEREFERNCIA (Pr)
ngulo de posio ( ): ngulo entre o plano de corte(Ps) e o plano de trabalho (Pf). O ngulo de posiopossui as seguintes funes e caractersticas: Influi na direo de sada do cavaco;Se diminui, o ngulo de ponta () aumenta,aumentando a resistncia da ferramenta e a capacidadede dissipao de calor;
O controle de reduz as vibraes, uma vez que asforas de corte esto relacionadas com este ngulo.Geralmente o ngulo est entre 30 e 90;
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ngulo de ponta (): ngulo entre os
planos principal de corte (Ps) e o secundrio(Ps);
ngulo de posio secundria ():ngulo entre o plano secundrio de corte(Ps) e o plano de trabalho.
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ngulos medidos no plano de referncia (Pr) , e .
NGULOS MEDIDOS NO PLANO DE CORTE (P )
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NGULOS MEDIDOS NO PLANO DE CORTE (Ps)
ngulo de inclinao (): ngulo entre aaresta de corte e o plano de referncia.Funes do ngulo : controlar a direo de sada do cavaco; proteger a quina da ferramenta contraimpactos; atenuar vibraes;geralmente (ngulo de inclinao) temum valor de4 a 4.
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Quando a ponta da ferramenta for:* mais baixa em relao a aresta de corte serpositivo (usado nos trabalhos em desbastenos cortes interrompidos nos materiais duros)*mais alta em relao a aresta de corte ser
negativo (usado na usinagem de materiais macios,de baixa dureza);*da mesma altura da aresta de corte ser nulo
(usado na usinagem de materiais duros, exige menorpotncia no corte).
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ngulo de inclinao
S O OS C COS
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ESTUDO DOS CAVACOS
Cavaco o material removido do tarugo(Billet) durante o processo de usinagem,cujo objetivo obter uma pea com formae/ou dimenses e/ou acabamento
definidas.
E d i d f
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Etapas de mecanismo de formaode cavaco
1 - Recalque, devido a penetrao da ferramenta na pea;2 - O material recalcado sofre deformao plstica, que
aumenta progressivamente, at que tenses cisalhantesse tornem suficientemente grandes para que o
deslizamento comece;3 - Ruptura parcial ou completa, na regio de
cisalhamento, dando origem aos diversos tipos decavacos;
4 - Movimento sobre a superfcie de sada da ferramenta.
Ti d
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Tipos de cavacos
Cisalhado (segmentado); De ruptura (descontnuo); Contnuo; Cavaco contnuo com aresta postia de
corte (APC)
Ti d
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Tipos de cavaco
M i d F d
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Mecanismo de Formao doCavaco
CAVACO CONTNUO
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CAVACO CONTNUO
Mecanismo de Formao: O cavaco formadocontinuamente, devido a ductilidade do materiale a alta velocidade de corte;
Acabamento Superficial: Como a fora decorte varia muito pouco devido a contnua
formao do cavaco, a qualidade superficial muita boa.
CAVACO CISALHADO
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CAVACO CISALHADO
Mecanismo de Formao: O material fissura no ponto maissolicitado. Ocorre ruptura parcial ou total do cavaco. A soldagemdos diversos pedaos (de cavaco) devida a alta presso etemperatura desenvolvida na regio. O que difere um cavacocisalhado de um contnuo (aparentemente), que somente o
primeiro apresenta um serilhado nas bordas. Acabamento Superficial: A qualidade superficial inferior a obtida
com cavaco contnuo, devido a variao da fora de corte. Tal foracresce com a formao do cavaco e diminui bruscamente com suaruptura, gerando fortes vibraes que resultamn uma superfcie com
ondulaes.
CAVACO DE RUPTURA
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CAVACO DE RUPTURA(ARRANCADO)
Mecanismo de Formao: Este cavaco produzido nausinagem de materiais frgeis como o ferro fundido,bronze duro e lato. O cavaco rompe em pequenossegmentos devido a presena de grafita (FoFo),
produzindo uma descontinuidade na microestrutura.
Acabamento Superficial: Devido a descontinuidade na
microestrutura produzida pela grafita ( no caso doFoFo), o cavaco rompe em forma de concha gerandouma superfcie com qualidade superficial inferior.
Q t f
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Quanto forma, os cavacos soclassificados como:
Em fita;
Helicoidal; Espiral; Em lasca ou pedaos.
Formas de ca acos prod idos na
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Formas de cavacos produzidos nausinagem dos metais
a) Em fita;b) Helicoidal;c) Espiral;d) Em lasca ou pedaos
C t
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Cavaco contnuo
a) Em fita b)transio c) Cisalhado
C d
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Cavacos arrancados
Figuras d e e mostram cavacos arrancados, em pedaos, obtidos nausinagem de ferro fundido.
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Efeitos indesejveis dos cavacos do tipo
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Efeitos indesejveis dos cavacos do tipocontnuos (em fita):
Pode ocasionar acidentes, visto que eles se enrolam emtorno da pea, da ferramenta ou dos componentes damquina;
Dificulta a refrigerao direcionada, desperdiando o
fluido de corte; Dificulta o transporte (manuseio), ocupa muito volume; Ele prejudica o corte, no sentido de poder afetar, o
acabamento, as foras de corte e a vida til das
ferramentas.
Fatores que influenciam a forma do
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Fatores que influenciam a forma docavaco:
1 - O material da pea (principalfator);
2- vc (velocidade de corte);3 - f (avano);
4 - (ngulo de sada);
Influncia dos parmetros de corte na
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Influncia dos parmetros de corte naformao do cavaco.
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Apesar das condies de corte poderemser controladas para evitar ou pelo menosreduzir a tendncia de formao de
cavacos longos em fita. O mtodo maisefetivo, no entanto, para produzir cavacoscurtos o uso de quebra-cavacos.
Tipos mais comuns de quebra cavacos
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Tipos mais comuns de quebra-cavacos
) Quebra-cavaco fixado mecanicamente;b) Quebra-cavaco usinado diretamente naferramenta; c) Quebra-cavaco em pastilha
sinterizada.ab
c
a) Quebra-cavaco
fixado mecanicamente;
b) Quebra-cavacousinado diretamente na
ferramenta;.
c) Quebra-cavaco em
pastilha sinterizada
Vantagens do uso de quebra
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Vantagens do uso de quebra-cavacos:
Reduo de transferncia de calor para aferramenta por reduzir o contato entre o cavaco
e ferramenta; Maior facilidade de remoo dos cavacos; Menor riscos de acidentes para o operador; Obstruo menor ao direcionamento do fluido
de corte sobre a aresta de corte da ferramenta.
TEMPERATURA DE CORTE
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TEMPERATURA DE CORTE
Principais causas do aumento detemperatura no corte:
- Deformao da raiz do cavaco- Atrito entre pea e ferramenta- Atrito entre cavaco e ferramenta
Principais fontes de Dissipao de
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Principais fontes de Dissipao deCalor na usinagem
Cavaco
PeaFerramentaMeio ambiente
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Os valores das propores variam com:
- O tipo de usinagem: torneamento,fresamento, brochamento, etc.;
- O material da ferramenta e da pea;- A forma da ferramenta;- As condies de usinagem.
FORA DE USINAGEM
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FORA DE USINAGEM
A fora de usinagem F se decompe em:
- Fora de corte Fc;- Fora de avano Ff ;- Fora passiva Fp,
O conhecimento da fora de usinagem
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O conhecimento da fora de usinagemF necessrio para:
Para o projeto de uma mquina ferramenta(dimensionamento das estruturas,acionamentos, fixaes, etc.);
Para a determinao das condies de corte emcondies de trabalho; Para a avaliao da preciso de uma mquina
ferramenta, em certas condies de trabalho
(deformao da ferramenta, mquina e pea); Para a explicao de mecanismos de desgaste.
O
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Os componentes da fora de usinagem(Fc, Ff e Fp) diminuem com o aumento da
velocidade de corte vc devido diminuioda resistncia do material com o aumentoda temperatura.
Os componentes da fora de usinagemaumentam com o aumento daprofundidade de corte ap de uma forma
proporcional (s vale para ap maior que oraio de quina).
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POTNCIA DE USINAGEM
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POTNCIA DE USINAGEM A potncia de cortePc a potncia disponvel no gume da ferramenta
e consumida na operao de remoo de cavacos. ela que interessano clculo de foras e presses especficas de corte. A potncia de acionamento Pa a potncia fornecida pelo motor
mquina-ferramenta. Ela difere da potncia de corte pelas perdas queocorrem por atrito nos mancais, engrenagens, sistemas de lubrificao e
refrigerao, sistema de avano, etc. A potncia de avano, embora seja uma parcela utilizada na operaode corte, muito pequena em relao potncia de corte, sendo maisprtico reuni-la no grupo das perdas.
A potncia em vazio Po a potncia consumida pela mquina-
ferramenta ligada, com o mecanismo de avano funcionando, pormsem que tenha lugar qualquer operao de corte.
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A fora principal de corte Fc a base para o
clculo da potncia de usinagem. No caso dotorneamento, pode-se estabelecer a seguinterelao entre a fora de corte e a rea da seode usinagem:
onde, kc a presso especfica de corte em[N/mm2].