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29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 1/43 PRÁTICAS INDUSTRIAISPRÁTICAS INDUSTRIAIS PROCESSOS DEPROCESSOS DE USINAGEM:USINAGEM: SERRAMENTO,SERRAMENTO, MANDRILAMENTO,MANDRILAMENTO, ABRASÃO E PROCESSOSABRASÃO E PROCESSOS DE ACABAMENTODE ACABAMENTO Autor: Me. Jerry Mendelski Revisor : Cami lo A lves IN IC IAR 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 2/43 introduçãoIntrodução Das atividades de um processo de usinagem, podemos identi�car operações que podem apresentar desde um grau de complexidade mais baixo até um grau de complexidade mais alto. Nesse sentido, abordaremos três processos especí�cos que, devido às suas características, são comumente utilizados em empresas e organizações. Basicamente, observamos as especi�cações e as características que de�nem os processos de serramento e de mandrilamento, em que veri�caremos suas de�nições assim como os seus respectivos maquinários. Por �m, mas não menos importante, trataremos das operações de abrasão assim como das operações que permitem o processo de acabamento das peças e seus componentes. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 3/43 Durante a operação com metais, necessariamente em algumas situações, nos deparamos com a necessidade da realização de algum tipo de corte nos metais que estamos processando, assim, é possível que consigamos a atividade de corte, podendo ser de metais ou de outros materiais, como uma das operações mais comumente utilizadas e aplicadas de forma fabril. Em que essa atividade busca estabelecer uma divisão da matéria-prima a ser trabalhada que, por sua vez, pode ser identi�cada em forma de chapas, barras ou tarugos. Desse modo, podemos facilmente identi�car que existem diversas maneiras para a realização de uma operação de corte, as quais necessariamente dependem das características dos materiais a serem seccionados. Entre os processos existentes podemos enumerar aqueles que têm como base de utilização o oxiacetilênico, o laser, o plasma ou o jato d’água (podendo o jato ser na condição pura ou incrementado de um elemento abrasivo). Esses processos são classi�cados como processos não convencionais de usinagem, pois não utilizam as consideradas cunhas Processo deProcesso de Usinagem:Usinagem: SerramentoSerramento 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 4/43 cortantes. Além disso, outra característica em comum entre eles, com exceção do corte por oxiacetilênico, é que todos esses processos são classi�cados como processos de custo elevado e de aplicações muito especí�cas, nesse sentido, podemos evidenciar, conforme a Figura 3.1, a segmentação dos processos de usinagem por meios convencionais, assim como os chamados meios não convencionais. Dentro da operação de corte podemos citar o corte realizado por meio de lâminas sem dentes, sendo normalmente utilizados para operações de corte em chapas �nas, com espessura de até 1 mm, é realizado através do emprego de uma chamada tesoura manual, conforme a Figura 3.2. Da mesma forma, é possível ressaltarmos a utilização de tesouras que são utilizadas para realizar cortes com características retas e curvas. Figura 3.1 - Processos de Usinagem Fonte: Elaborada pelo autor. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 5/43 Para chapas que possuem espessura de 1 e 1,5 mm, utiliza-se tesouras de bancada, já para as chapas que apresentam espessuras maiores que 1,5 mm é recomendado o uso de guilhotinas, de acordo com a Figura 3.3. Além das operações de corte que estudamos, podemos citar também os chamados cortes com lâminas dentadas, processo comumente chamado de serramento. O processo de serramento é um processo mecânico de usinagem, orientado para execução de um seccionamento ou um recorte realizado por meio da utilização de ferramentas com características multicortantes e de pequena espessura. Figura 3.2 - Corte tesoura manual Fonte: Schan / 123RF. Figura 3.3 - Corte guilhotina Fonte: Vvoennyy / 123RF. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 6/43 Operacionalmente, a realização do corte é efetuada por meio de um ferramental que apresenta um movimento de giro ou deslocamento, podendo ser as duas situações juntas, em que a peça é movida ou �ca parada, normalmente, a peça é cortada em uma dimensão pré-de�nida e, para o processo, podem ser adotados equipamentos especí�cos, como: serras do tipo �ta, serras tipo arco ou serras circulares. Na realização do processo, os cavacos são gerados por meio da ação direta dos dentes presentes na serra, onde eles são colocados de forma linear ao longo da lâmina da serra. Basicamente, as forças atuantes no processo são caracterizadas como forças muito complexas e que não possuem um histórico de estudos e avaliações acadêmicas documentadas, a exemplo das forças atuantes em um processo de torneamento. De uma forma geral, podemos considerar que devido a qualidade observada nas lâminas nos dias de hoje, o processo tem a capacidade de realização de atividades com uma velocidade boa, aliado às tolerâncias identi�cadas como apertadas, apresentando também uma boa repetitividade e previsibilidade, ocasionando que o processo seja considerado como con�ável. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 7/43 Em estudos realizados por Ferraresi (2003), identi�camos que o processo de serramento pode ser dividido em: serramento retilíneo e serramento circular. Para o processo de serramento retilíneo, a ferramenta possui a característica de deslocar-se de acordo com uma trajetória retilínea, onde poderá haver um movimento, de�nido o processo como um serramento retilíneo alternativo, conforme a Figura 3.4, ou, em outra situação, como um serramento retilíneo contínuo, conforme a Figura 3.5. reflitaRe�ita Conforme já veri�camos e mencionamos anteriormente, o processo de usinagem de serramento apresenta como característica a falta ou a quantidade reduzida de estudos que visem avaliar as suas características e a in�uência de seus parâmetros de corte. Nesse sentido, re�ita sobre qual a importância de estudos que busquem entender um pouco melhor esses parâmetros. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 8/43 A realização da operação com a utilização de uma serra circular, vide Figura 3.6, é efetivada de acordo com a ferramenta que possui um movimento de giro em torno de seu eixo, sendo que a peça ou a ferramenta realizam o movimento de deslocamento para a realização do corte. Figura 3.4 - Serramento retilíneo alternativo Fonte: Aleksandr Matveev / 123RF. Figura 3.5 - Serramento retilíneo alternativo Fonte: Filipe de Rodrigues / Unsplash. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483_… 9/43 Nos trabalhos realizados por Moreira et al. (2013), podemos observar que as operações de serramento com serras circulares foram consideradas uma das pioneiras entre as operações de usinagem utilizadas para a confecção dos produtos nas indústrias. De acordo com estudos de Koether e Rau (2008), evidenciamos que o processo de corte realizado com a lâmina de serra circular é caracterizado por representar um processo contínuo, considerado muitorápido e que proporciona a obtenção de uma superfície de corte com a característica de muito pouca ou de nenhuma rebarba. Desse modo, podemos considerar que o processo de serramento é habitualmente utilizado para separação de peças e, também, para operações de semiacabamento, ademais, pode ser utilizado para obtenção de corte com características de sulcos e ranhuras. Quando avaliamos os cavacos gerados, o processo de serramento origina cavacos com a forma de arco. Na situação de um subdimensionamento dos parâmetros de corte, a lâmina da serra circular em vez de dividir os cavacos, ocasionará um atrito entre peça e cavaco, ocasionando uma fragmentação dele. Com relação ao tipo de movimento utilizado, durante o processo de serramento, ele pode ser classi�cado como discordante ou concordante, em que o sentido do movimento de avanço for efetivamente oposto a direção 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 10/43 realizada pelo movimento de rotação da ferramenta, tem-se o movimento discordante. Em um outro sentido, o movimento de corte é identi�cado como concordante, quando o sentido do movimento de avanço for efetivamente igual ao sentido de rotação da ferramenta. Ao avaliarmos as máquinas empregadas no processo, podemos observar a adoção de (a) com serra de lâmina, (b) com serra de �ta vertical e (c) com serra circular. O processo de serramento com máquinas de serra alternativa é realizado com uma ferramenta com formato de arco, que possui uma lâmina com �xação através de tração. Na operacionalização da atividade, o movimento de avanço ocorre no mesmo instante em que ocorre o movimento cortante e, assim, a lâmina repousa em seu retorno, sendo que a ferramenta executa o corte somente em um sentido do movimento. Enquanto o momento de recuo da lâmina, há o distanciamento respectivo da peça a �m de evitar danos aos gumes da lâmina de serra, do mesmo modo, também há a possibilidade de cortes angulares. Com relação a operação de corte com serra de �ta, o movimento apresentado é considerado como contínuo e, normalmente, reto, seguindo um percurso de Figura 3.7 - Máquinas de serra Fonte: Groover (2017, p. 55). 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 11/43 rotação onde a ferramenta utilizada é uma lâmina com dentes, cujas extremidades são unidas por meio de brasagem. Basicamente, devido ao corte ser considerado como contínuo, não há efetivamente um percurso que possa ser improdutivo durante seu movimento de corte. No caso de serras circulares, elas podem ser consideradas como similares as fresas que executam ranhuras com pequena espessura, que, de forma prática, são compostas por um disco e por dentes dispostos no contorno da sua extremidade. Com relação a forma de fabricação das serras, podemos considerar que elas são fabricadas e determinadas levando em consideração o material que será necessário cortar, sendo confeccionadas com a utilização de aços especiais e o seu diâmetro é compatível ao equipamento em que será efetuada a operação. De forma efetiva, a resistência da lâmina de serra deve ser inferior à resistência identi�cada no acionamento do equipamento, dessa forma, os esforços são caracterizados como excessivos, apenas a lâmina da serra será dani�cada ao invés da peça que está sendo cortada. praticarVamos Praticar Ao analisarmos as especi�cações existentes, se considerarmos que o processo está baseado na operação de corte através de um movimento contínuo e reto, seguindo um percurso de rotação em que a ferramenta utilizada é uma lâmina com dentes, estamos falando de qual tipo de serramento? a) Serramento circular. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 12/43 b) Serramento alternativo. c) Serramento contínuo em �ta. d) Serramento manual. e) Serramento de bancada. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 13/43 Ao considerarmos todas as operações de usinagem existentes, o processo de usinagem mecânica, identi�cado como mandrilamento, especi�ca uma forma de usinagem utilizada para obtenção de superfícies de revolução e acabamento de furos de alta precisão. Para realizarmos o processo de mandrilamento, necessariamente precisamos do processo de usinagem preliminar de desbaste, que tem o objetivo de deixar a condição de sobremetal em uma quantidade que seja possível obter o acabamento desejado, além de possibilitar uma aproximação das características dimensionais especi�cadas do furo para facilitar o atingimento das tolerâncias �nais do acabamento. Por meio dos estudos de Wang et al. (2013) e Bhattacharyya et al. (2006), identi�camos que o mandrilamento é especi�cado como uma usinagem de precisão, onde o objetivo é alargar o diâmetro dos furos para alcançar estreitas tolerâncias �nais exigidas pelo produto, como: Processo deProcesso de Usinagem:Usinagem: MandrilamentoMandrilamento 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 14/43 Diâmetro; Desvio de circularidade; Cilindricidade; Rugosidade; Posição. Assim, quando consideramos os processos de produção como em série, percebemos que, para podermos obter um bom resultado �nal no furo, é preciso que todas as precedentes operações ao processo de mandrilamento tenham um controle em relação às suas características, devido ao fato da ferramenta de mandrilamento na prática tender a seguir a orientação do furo de desbaste existente. Nesse sentido, os estudos de realizados por Bhattacharyya et al. (2006) analisam que o desalinhamento da posição dos furos pode gerar uma variação na profundidade de corte em cada aresta da ferramenta em rotação. Conforme estudos de Jun et al. (2006), esse desalinhamento pode causar uma certa de�exão, ocasionando uma possível alteração do batimento do ferramental e, com isso, um aumento do desbalanceamento da força de corte. Desse modo, há situações em que o projeto do processo estabelece a necessidade da divisão dessas formas operacionais, devido a de�nição do primeiro ponto de referência da peça ser realizada a partir da superfície bruta da peça, onde as tolerâncias e as variações entre uma peça e outra trabalhadas são maiores. Assim, há uma grande di�culdade em realizar a usinagem das características do furo �nal partindo-se basicamente da situação de �xação da peça bruta, dessa forma, a operação de desbaste é considerada intermediária e possui dois objetivos bem de�nidos: I. Aproximar as tolerâncias da peça bruta em relação à peça acabada; II. Gerar novos pontos de referência, os quais são usinados com tolerâncias mais estreitas. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 15/43 Nesse sentido, essas novas referências usinadas no desbaste, a peça passa a ser apoiada e �xada para usinagem da operação de acabamento. Outra característica do processo está relacionada com as faixas de tolerâncias dimensionais existentes para o processo, em que para atender faixas tão reduzidas as barras de mandrilar podem ser longas e compridas, conforme a Figura 3.8, fazendo com que elas estejam sempre sujeitas aos desvios estáticos e dinâmicos, onde esses desvios ou vibrações da ferramenta ocasionam uma alteração nos parâmetros operacionais, bem como também existe uma indução a erros dimensionais e na qualidade da superfície, além da vida do ferramental. Assim, para obtermos resultados satisfatórios com o processo de mandrilamento devemos levar em consideração as forças de corte atreladas ao processo, asquais resultam na distribuição não uniforme de uma espessura do cavaco, assim como da força de corte. As mandriladoras, por sua vez, podem ser horizontais ou verticais, em que essa designação se refere à orientação do eixo de rotação da ferramenta. Para uma operação de broqueamento horizontal, a con�guração pode ser de duas maneiras: Na primeira con�guração, a peça é �xada ao eixo giratório e a ferramenta é presa a uma ferramenta de broquear em balanço, Figura 3.8 - Barras de mandrilar Fonte: Phuchit Aunmuang / 123RF. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 16/43 que avança sobre a peça conforme a Figura 3.9a; Na segunda con�guração, a ferramenta é montada em uma barra de mandrilar, que é apoiada e girada entre os centros. A peça é presa a um mecanismo de avanço que a desloca através da barra de mandrilar na qual está montada a ferramenta. Essa con�guração, conforme a Figura 3.9b, pode ser utilizada para realizar uma operação de mandrilar em uma mandrilhadora. Uma mandriladora de eixo vertical é utilizada para peças grandes e pesadas com diâmetros grandes. Frequentemente, o diâmetro da peça de trabalho é maior que seu comprimento, como na Figura 3.10, a peça é �xada a uma mesa de trabalho que gira em relação à base da máquina. Nesse sentido, existem mesas de trabalho de até 12 m de diâmetro. A mandriladora típica consegue posicionar e usar várias ferramentas de corte simultaneamente. As ferramentas são montadas em cabeçotes que podem avançar horizontalmente e verticalmente em relação à mesa de trabalho. Assim, um ou dois cabeçotes são montados em um trilho horizontal (ou transversal) acima da mesa de trabalho. As ferramentas de corte montadas acima da peça podem ser utilizadas para o faceamento e o mandrilamento. Figura 3.9 - Operações de broqueamento horizontal Fonte: Groover (2017, p. 35). 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 17/43 Além das ferramentas no trilho horizontal, mais um ou dois cabeçotes podem ser montados nas colunas laterais da máquina para permitir o torneamento no diâmetro externo da peça de trabalho. Ainda com relação ao ferramental, nos estudos realizados por Koppka e Abele (2003) é possível perceber que, em função das menores velocidades de corte empregadas nas ferramentas de metal duro, em relação às ferramentas de cerâmica ou CBN (nitreto cúbico de boro), utiliza-se maior número de insertos de metal duro, permitindo maiores velocidades de avanço, compensando parcialmente a perda de produtividade. Figura 3.11 - Barra de mandrilar Fonte: Groover (2017, p. 35). 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 18/43 Operacionalmente, a operação de mandrilamento é efetivada onde a ferramenta apresenta um movimento de giro, sendo que a peça ou a ferramenta possuem um movimento de deslocamento de forma simultânea em uma trajetória determinada, onde os modos considerados principais são: Cilíndrico: gera uma superfície cilíndrica de revolução ao eixo coincidente com o eixo de giro do ferramental; Radial: gera uma superfície plana e perpendicular ao eixo de giro do ferramental; Cônico: gera uma superfície cônica de revolução; Superfícies especiais: gera uma superfície de revolução, onde o eixo coincide com o eixo do ferramental, em que podemos citar os mandrilhamentos esférico, sangramento, entre outros. Através de uma análise nos estudos de Guedes (2006), conseguimos perceber que, dependendo do trabalho, o mandrilamento pode ser identi�cado como: cilíndrico, cônico, radial ou esférico. Durante a operação de mandrilamento, necessariamente, conseguimos como resultados superfícies com forma cilíndricas ou cônicas, podendo ser internas, as quais são de difícil acesso. Outra forma de de�nir o processo de mandrilamento é quanto a respectiva �nalidade, onde as operações de mandrilamento podem ser classi�cadas como: I. Mandrilamento de desbaste; II. Semiacabamento; III. Acabamento. Assim, o processo de mandrilamento é realizado por ferramentas as quais denominamos como barras de mandrilar. Necessariamente, em operação de desbaste são utilizadas ferramentas de múltiplas arestas, sendo que para acabamentos com precisão são utilizadas barras de mandrilar monocortantes. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 19/43 Considerando o maquinário utilizado para a realização da operação de mandrilar, elas são realizadas em centros de usinagem ou em mandriladoras horizontais, onde a ferramenta rotativa avança axialmente por meio do furo. Desse modo, são realizados furos passantes, não passantes, cruzados, longos e curtos, frequentemente, em peças prismáticas como carcaças. Em termos de dados de corte, suas de�nições estão listadas a seguir: n = velocidade do fuso (rpm); ap = profundidade radial de corte (mm); Vc = velocidade de corte (m/min); fn = avanço por rotação (mm/r); Dc = diâmetro de mandrilamento (mm); Vf = velocidade de avanço (mm/min); fz = avanço por dente (mm/rot); zc = relaciona o número efetivo de dentes que usina a superfície �nal. Basicamente, para estabelecer o modelo da barra de mandrilar, dependemos, principalmente, do volume de material a ser removido, da distância entre o fuso da máquina e ponto da usinagem, do acabamento e da tolerância necessária para produzir determinado produto. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 20/43 Ao recordarmos a subdivisão existente no processo de fabricação, a qual é realizada a operação de separação, podemos identi�car que essa atividade pode ser realizada por meio da utilização de um ferramental com geometrias de�nidas e com ferramental de geometrias não de�nidas. A operação de usinagem com a utilização de ferramentas de geometria não de�nidas ocorre por meio da ação direta de partículas abrasivas, que possuem formatos aleatórios assim como possuem arestas minúsculas de corte, sendo esse processo identi�cado como processo de usinagem por abrasão, tendo por exemplo os processos responsáveis por: Brunir; Reti�car; Lapidar; Tamborear; Jatear, entre outros. Basicamente, a importância dos processos de usinagem por abrasão está relacionada à capacidade de obtermos peças com tolerâncias dimensionais, Processo deProcesso de Usinagem: AbrasãoUsinagem: Abrasão 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 21/43 assim como geometrias superiores ao resultado obtido em operações que usam ferramental de geometria de�nida, em que na operação de reti�cação, podemos efetivamente alcançar qualidades de trabalho na faixa representativa de IT4 ou IT3. De outra forma, podemos considerar que as operações de usinagem por abrasão podem ser identi�cadas como pouco e�cientes, devido ao fato delas necessitarem de um elevado consumo de energia que, necessariamente, é revertido em uma baixa taxa de remoção de material. Nesse sentido, podemos caracterizar as operações como mais e�cientes quando elas resultam na remoção de um elevado volume de material, considerando em um curto período e um baixo consumo de energia e, assim, exigindo forças de usinagem mais baixas. De forma prática, a usinagem por abrasão pode ser realizada em qualquer tipo de material e, assim, são produzidos acabamentos super�ciais consideravelmente �nos, representando até 0,025 mm e respeitando as tolerâncias já vistas acima. Em termos de classi�cação, apesar de haver uma classi�cação padronizada de suas operações, o processo de usinagem por abrasão pode serclassi�cado conforme o estado de retenção dos abrasivos: I. Abrasivos �xos: reti�cação, o lixamento e o brunimento; II. Abrasivos soltos: lapidação e polimento. Toda especi�cação considerada como cientí�ca e que estabelece a usinagem por abrasão é considerada a Tribologia, em que ela pode ser de�nida como a ciência que estuda a interação entre as superfícies que apresentam movimento relativo. Nesse sentido, a Tribologia busca o estudo do efeito do atrito, da lubri�cação e do desgaste. Dessa forma, ao considerarmos o ponto de vista tribológico, as operações de reti�cação e de brunimento são de�nidas como atividades que envolvem dois corpos (sendo que o movimento relativo se dá por deslizamento). De outra 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 22/43 forma, os processos estabelecidos de lapidação e de polimento são processos considerados de três corpos. Como podemos observar nos estudos realizados por Stemmer (1992), as ferramentas de corte abrasivas possuem arestas cortantes geometricamente inde�nidas, a retirada do material é realizada pela interferência dos grãos abrasivos que possuem alta dureza, os quais atuam soltos ou unidos por um ligante. Além da alta dureza, os grãos abrasivos são termicamente estáveis, resistindo às altas temperaturas e quimicamente estáveis, quando submetidos a altas temperaturas e pressões de corte na presença de ar, �uido de corte e do material que está sendo usinado. Na reti�cação, os grãos abrasivos são unidos por um ligante formando o rebolo. Assim, conforme os estudos de Hellmeister (2004), identi�camos que a remoção de cavaco na reti�cação ocorre pela ação dos grãos abrasivos, em que cada um se con�gura como uma ferramenta de corte com arestas geometricamente não de�nidas, ângulos de ataques distintos e, geralmente, desfavoráveis ao processo para remoção dos cavacos. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 23/43 De uma forma prática, embora seja considerado como menos e�ciente, nos processos de três corpos, os abrasivos estão livres para girar, expondo novas arestas cortantes com maior frequência. Com o objetivo de veri�carmos melhor as características dos processos de usinagem por abrasão, a seguir destacamos os processos de retí�ca por abrasão e brunimento. Reti�icar O processo de retí�ca é considerado como o processo abrasivo mais popular, em virtude de sua �exibilidade e também da qualidade oferecida ao produto �nal. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 24/43 De forma operacional, essa operação é executada por meio de uma superfície abrasiva, identi�cada como rebolo, que gira a velocidades elevadas (20 - 140 m/s) no mesmo momento em que há um contato em relação a peça, aplicando uma força perpendicular à área de contato, onde, por meio desse processo, o material é removido da peça e do rebolo. Além disso, uma força tangencial tem atuação efetiva na interface rebolo-peça, resultando na potência exigida pela operação. A razão existente entre as forças tangencial e normal determina o coe�ciente de atrito entre o rebolo e a peça. De forma que possamos classi�car o processo de usinagem por retí�ca, esse processo é classi�cado como: I. Reti�cação plana: realizado pela face do rebolo em superfícies planas de peças com uma orientação perpendicularmente ao eixo do rebolo. Possui avanço retilíneo da peça ou avanço circular da peça. Nesse caso, podemos citar quatro tipos de reti�cação plana: (a) eixo horizontal com movimento alternativo da mesa, (b) eixo horizontal com mesa giratória, (c) eixo vertical com movimento alternativo da mesa e (d) eixo vertical com mesa giratória, conforme a Figura 3.12. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 25/43 II. Reti�cação Tangencial: Operação que pode ser identi�cada na literatura como reti�cação cilíndrica, podendo ser assim subdividida em dois tipos , reti�cação interna e externa, onde as mesmas são realizadas em superfícies de revolução da ferramenta. Além disso, podemos citar os processos de creep feed e reti�cação sem centros (center less). No processo de reti�cação creep feed, o qual é identi�cado como uma forma relativamente nova de reti�cação, desenvolvida por volta de 1958, a reti�cação é realizada com profundidades de corte muito elevadas e baixas taxas de avanço. Necessariamente, o equipamento apresenta uma elevada rigidez equivalente à de uma fresadora, mas com a exatidão equivalente a uma reti�cadora, onde essa rigidez deve ser de 5 vezes, representativamente, a uma máquina convencional, representando 20 a 80 MN/m na extremidade do eixo árvore, sendo a mesa acionada por um fuso com esferas recirculantes e não pelo sistema hidráulico padrão de reti�cadoras convencionais. Figura 3.13 - Reti�cação tangencial cilíndrica Fonte: Almeida (2015, p. 75). 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 26/43 No processo centerless, são empregados dois rebolos especí�cos, sendo um de corte e outro para arraste. Basicamente, a retirada do material é realizada através do rebolo de corte, sendo a peça repousa sobre uma régua de apoio com o rebolo de arraste (com ligante de borracha), determinando a velocidade da peça. Em termos de parâmetros operacionais, o processo de reti�ca apresenta como principais parâmetros de corte os seguintes itens: Profundidade de corte: Onde: vf = velocidade de avanço (mm/min) vw = velocidade da peça (mm/min) Velocidade de mergulho: Figura 3.14 - Reti�cadora plana pequena com três movimentos, X, Y e Z Fonte: Fitzpatrick (2013, p. 329). a = π. .dw vf vw 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 27/43 Velocidade de corte: Onde: vs = velocidade de corte (m/s) ns = rotação do rebolo (RPM) Velocidade da peça: Onde: nw = rotação da peça (RPM) Espessura equivalente de corte: Brunir A atividade de brunimento é considerada uma usinagem realizada por abrasão, a qual necessariamente tem sua aplicação voltada para o acabamento de furos com geometria cilíndrica de revolução. De forma operacional, durante a realização do processo, todos os grãos ativos existentes na ferramenta abrasiva entram em contato diretamente com a peça a ser usinada e, assim, conseguem descrever trajetória consideradas como helicoidais, em que a ferramenta especi�camente apresenta um movimento de giro e tem um movimento de deslocamento de forma axial e com movimentos alternativos. =vs π. .ds ns 60.1000 =vw π. .dw nw 60.1000 = =heq Qw′ vs π. .dw vf 60.1000.vs 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 28/43 Por meio dos trabalhos de Dimkovski (2009), podemos evidenciar que a ação dos grãos abrasivos ocasiona o rebaixamento dos picos das irregularidades sem ocasionar uma alteração nos valores gerados pela reti�cação, resultando em superfícies consideradas como apropriadas para retenção de óleo lubri�cante. Desse modo, para realizarmos o brunimento em pequenos lotes, podemos utilizar uma furadeira de bancada ou um torno adaptado. No mesmo sentido, as furadeiras consideradas como portáteis podem ser utilizadas para os furos em estruturas maiores e que tenham di�culdade de serem transportadas. Porém, as máquinas consideradas como dedicadas necessariamente devem ser utilizadas para o brunimento de grandes lotes. No mercado, podemos encontrar máquinas com uma potência máxima até 37 kW e tambémuma capacidade de brunir diâmetros com até 1270 mm. Industrialmente, os maquinários podem apresentar curso manual (para peças menores com tolerâncias mais apertadas) ou mecanizado (para grandes lotes). Assim, podemos identi�car as seguintes características de uma operação de brunimento: Velocidades consideradas como baixas; Taxa de remoção de material considerada baixa; Geração de calor em baixa quantidade; Figura 3.15 - Operação de brunimento Fonte: Groover (2014, p. 468). 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 29/43 Excelente qualidade de superfícies (baixa rugosidade e tolerâncias estreitas); Mínimas tensões residuais; Menor e�ciência para a remoção de grande volume de material. Em termos de rugosidade, podemos observar valores encontrados na faixa de Ra=0,1 – 0,8 μm, onde em algumas condições especiais pode-se chegar a Ra=0,025 – 0,1 μm. Da mesma forma, são estabelecidas as tolerâncias dimensionais de 0,025 a 0,0025 mm para operações internas em condições normais de trabalho, podendo alcançar a 0,025 μm em operações consideradas de alta precisão. Normalmente, a chamada taxa de remoção de material é inferior a 32000 mm3/min para os aços com baixa dureza, e a metade desse valor para os aços considerados como tratados e com a dureza de aproximadamente 60 HRC. praticarVamos Praticar Em um processo de retí�ca iremos realizar a operação em uma peça de aço carbono na condição plana, sendo utilizado no processo um rebolo com um diâmetro de 300 mm e uma largura total de 30 mm. Em termos de parâmetros, a rotação do rebolo �cou especi�cada em 2750 RPM e a profundidade da usinagem necessária que realizamos está estabelecida em 0,15 mm com uma respectiva velocidade de avanço avaliada em 6 m/min. Com os dados expostos e com a utilização da fórmula , de�na o respectivo valor da velocidade de corte para este respectivo processo. =vs π. .ds ns 60.1000 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 30/43 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 31/43 Ainda dentro da concepção de operações de separação com a utilização de ferramentas de geometria não de�nida, podemos citar e relacionar as chamadas operações de acabamento realizadas pelo processo de abrasão. Entre esses processos, podemos enumerar: Lapidação: atividade operacional realizada com o processo de usinagem por abrasão através de um porta-ferramenta especí�co, com o objetivo de obter dimensões especi�cadas da peça. No processo, é utilizada uma suspensão �uida de partículas com características abrasivas de tamanho reduzido e posicionadas exatamente entre a peça e a ferramenta de polimento. Em geral, os abrasivos utilizados são o óxido de alumínio e o carboneto de silício, com tamanhos de grão típicos entre 300 e 600. Espelhamento: atividade operacional realizada com um processo de usinagem por abrasão, sendo que o acabamento �nal da peça é obtido por meios Processos deProcessos de AcabamentoAcabamento 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 32/43 abrasivos com o intermédio de um porta-ferramenta especí�co para cada operação; Polimento: operação mecânica de usinagem através de abrasão, onde o ferramental é constituído por um disco ou um conglomerado de discos com revestimentos de substâncias abrasivas; Lixamento: operação mecânica de usinagem por abrasão realizada através de um abrasivo devidamente aderido a uma tela e movimentado com pressão contra a peça; Jateamento: operação mecânica de usinagem por abrasão, em que as peças são submetidas a um jato abrasivo, para serem rebarbadas, asperizadas ou receberem um acabamento; A�ação: operação mecânica de usinagem por abrasão, em que é dado o acabamento das superfícies da cunha cortante da ferramenta para que ela esteja apta a realizar as suas funções com a obtenção de ângulos �nais da ferramenta; Tamboreamento: operação mecânica de usinagem em que as peças são colocadas no interior de um tambor com rotação, podendo haver a presença também de materiais especiais, para serem rebarbados ou receberem um acabamento; Superacabamento: operação mecânica de usinagem por abrasão utilizada especi�camente para o acabamento de peças, em que os grãos, que são considerados como ativos do ferramental abrasivo, estão sempre em contato com a superfície da peça. praticarV P ti 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 33/43 praticarVamos Praticar Os processos de acabamento por abrasão são utilizados para obtenção de superfícies consideradas com acabamentos �nos e com um elevado controle em relação aos aspectos visuais e rugosidade. Nesse sentido, o processo que é mecânico de usinagem por abrasão executado com abrasivo aplicado por porta- ferramenta adequado, com objetivo de se obter dimensões especi�cadas da peça, que podemos observar nesse processo é: a) A�ação. b) Jateamento. c) Lapidação. d) Lixamento. e) Espelhamento. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 34/43 indicações Material Complementar LIVRO Aplicação e Utilização dos Fluidos de Corte nos Processos de Reti�icação Editora: Artliber Eduardo Carlos Bianchi ISBN: 9788588098152 Comentário: O processo de retí�ca tem uma importância muito grande em relação aos demais processos de usinagem existentes, isso ocorre por possibilitar a obtenção de especí�co acabamento super�cial da peça a ser usinada. Nesse sentido, há a necessidade de entendermos e trabalharmos os �uídos de corte nesta operação. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 35/43 WEB Máquina de Lapidação Robótica da Lapidart Ano: 2011 Comentário: O processo de lapidação é considerado um processo realizado por porta-ferramenta adequado, com objetivo de se obter dimensões especi�cadas da peça. Em muitas situações, esse processo é realizado em pedras preciosas, conforme podemos veri�car no vídeo a seguir, é possível encontrar maquinário automático para a realização desta operação. Para conhecer mais, acesse o vídeo a seguir. ACESSAR https://www.youtube.com/watch?v=P8dKEIKKyEA 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 36/43 conclusão Conclusão Nesta unidade, aprendemos sobre as características básicas das operações relacionadas ao serramento, onde foi possível caracterizar e classi�car os tipos de operações de serramento, assim como as principais máquinas utilizadas nesse processo. Da mesma forma, pudemos avaliar as operações de mandrilamento, além de observarmos as características das operações de usinagem por abrasão, onde ressaltamos o processo de retí�ca e brunimento, sendo eles identi�cados os tipos de operações, características e maquinários utilizados. Adicionalmente, discorremos sobre os processos de acabamento por abrasão, em que conseguimos exempli�cá-los e caracterizar suas respectivas operações. referências Referências Bibliográ�cas ALMEIDA, P. S. de. Processos de usinagem: utilização e aplicações das principais máquinas operatrizes. São Paulo: Érica, 2015. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 37/43 BHATTACHARYYA, O.; KAPOOR, S. G.; DEVOR, R. E. Mechanistic model for the reaming process with emphasis on process faults. InternationalJournal of Machine Tools & Manufacture, [s.l.], v. 46, p. 836–846, 2006. DIMKOVSKI, Z.; ANDERBERG, C.; ROSÉN, B. G.; OHLSSON, R.; THOMAS, T. R. Quanti�cation of the cold worked material inside the deep honing grooves on cylinder liner surfaces and its e�ect on wear. Wear, [s.l.], v. 267, p. 2235–2242, 1 dez. 2009. FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. 11. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2003. FITZPATRICK, M. Introdução aos processos de usinagem. Porto Alegre: AMGH, 2013. GROOVER, M. P. Fundamentos da moderna manufatura: versão SI. Rio de Janeiro: LTC, 2017. 2 v. GROOVER, M. P. Introdução aos processos de fabricação. Rio de Janeiro: LTC, 2014. GUEDES, L. F. M. Processo de usinagem e conformação. Porto Alegre: Faculdade de Engenharia da PUC, 2006. HELLMEISTER, C. F. L. T. Monitoramento da dressagem na reti�cação através do sinal puro de emissão acústica. 2004. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Industrial)-Universidade Estadual Paulista - UNESP, Bauru, 2014. JUN, M. B.; BHATTACHARYYA, O.; KAPOOR, S. G.; DEVOR, R. E. The e�ects of process faults and misalignments on the cutting force system and hole quality in reaming. International Journal of Machine Tools & Manufacture, [s.l.], v. 46, p. 1281–1290, 2006. KOETHER, R.; RAU, W. Fertigungstechnik für Wirtschaftsingenieure. 3 ed. Munique: Carl Hanser Verlag, 2008. 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 38/43 KOPPKA, F.; ABELE, E. Economical processing of compacted graphite iron. In: COMPACTED GRAPHITE IRON MACHINING WORKSHOP, 6., 2003. Anais... Darmstadt: Technische Universitat Darmstadt, 2003. MOCELLIN, F. Desenvolvimento de Tecnologia para Brunimento de Cilindros de Blocos de Motores em Ferro Fundido Vermicular. 2007. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica)-Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007. MOREIRA, M. C. et al. Largura da fenda, formação de cavacos e desgaste gerados pela operação de serramento circular. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO, 7., 2013, Itatiaia. Anais... Belo Horizonte: ABCM, 2013. Disponível em: http://www.abcm.org.br/anais/cobef/2013/PDFS/COBEF2013-0075.PDF. Acesso em: 25 abr. 2020. SANTOS, M. B.; LABIAPARI, W. da S.; ARDILA, M. A. N.; MELLO, J. D. B. Abrasão- corrosão: novas informações a partir da medida das forças no contato. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM - INTERNACIONAL, 70., 2015. Anais […] Rio de Janeiro ABM, 2015. Disponível em: https://bit.ly/2BacW2X. Acesso em: 25 maio 2020. STEMMER, C. E. Ferramentas de corte II: brocas, alargadores, ferramentas de roscar, fresas, brochas, rebolos, abrasivos. 2. ed. Florianópolis: UFSC, 1992. WANG, Y.; CUI, X.; XU, H.; JIANG, K. Cutting force analysis in reaming of ZL102 aluminium cast alloys by PCD reamer. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, [s.l.], v. 67, p. 1509-1516, 2013. http://www.abcm.org.br/anais/cobef/2013/PDFS/COBEF2013-0075.PDF https://bit.ly/2BacW2X 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 39/43 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 40/43 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 41/43 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 42/43 29/11/2021 20:45 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736483… 43/43
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