07 - Força, Pressão Específica e Potência de Usinagem

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Usinagem dos Metais
Capítulo 7
FORÇA, PRESSÃO 
ESPECÍFICA E POTÊNCIA DE 
USINAGEM
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
Razões para se conhecer o comportamento das 
forças de usinagem:
 Para se estimar a potência requerida no corte
 Projetos de máquinas e seus componentes
 Ela tem influência direta no desenvolvimento 
dos desgastes das ferramentas
 São usadas como parâmetro para controle 
adaptativo
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
FORÇA DE USINAGEM NO CORTE ORTOGONAL
F
u
+ F
u
’ = 0
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
FORÇA DE USINAGEM NO CORTE ORTOGONAL
F
u
+ F
u
’ = 0
Fu
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
CÍRCULO DE MERCHANT
F
u
= F
c
+ F
f
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
Componentes das forças de usinagem em função de F
c
e F
f
F
Z 
= F
c 
cos - F
f 
sen
F
NZ 
= F
c
sen + F
f 
cos
F
T 
= F
c 
sen + F
f 
cos
F
N 
=F
c 
cos - F
f 
sen
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
FORÇA DE USINAGEM NO CORTE TRIDIMENSIONAL
TORNEAMENTO FRESAMENTO
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
A força de usinagem é dependente de dois 
fatores principais:
 Área de contato cavaco-ferramenta
 Resistência ao cisalhamento do material da 
peça, no plano de cisalhamento primário e 
secundário
Assim a influência de qualquer parâmetro de
usinagem na força F
u
pode ser analisada com
base nos seus efeitos sobre estes dois fatores.
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
Variáveis principais que 
influenciam a Força de Usinagem:
 Velocidade de corte
 Avanço e profundidade de corte
 Material da peça
 Material da ferramenta
 Geometria da ferramenta
 Estado de afiação da ferramenta
 Uso de fluido de corte
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
Influência da 
velocidade de 
corte na força 
de usinagem
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
Influencia da 
seção de corte e 
da resistência do 
material da peça
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
Influencia da 
geometria da 
ferramenta de 
corte
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
PRESSÃO ESPECÍFICA DE CORTE
Ks
Fc
A

Ks
Fc
a fp

.
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
PRESSÃO ESPECÍFICA DE CORTE
A pressão específica de corte pode,
também, ser entendida como sendo a energia
efetiva consumida para arrancar uma unidade
de volume de material da peça, assim:
Ks
Fc v
v f a
Fc
f ae
c
c p p
  
.
. . .
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
PRESSÃO ESPECÍFICA DE CORTE
Taylor, ASME, AWF, Kronemberg e Kienzle
desenvolveram equações empíricas para Ks, sendo
que as mais importantes são:
KRONENBERG :
onde, Cks, gs e fs são constantes que dependem do material da peça e da ferramenta. G = índice de
esbeltez = ap/f.
KIENZLE :
onde Ks1 e z são constantes do material da peça.
Ks
Cks
G
A
gs
fs






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Ks Ks h z 1.
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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
POTÊNCIA DE USINAGEM
Potência de corte
Potência de avanço
Potência de efetiva
Potência fornecida pelo motor
onde  é o rendimento da máquina ferramenta, que vale geralmente de 60 a 80%.
Nc
Fc vc


60 75
Nf
Ff vf


 1000 60 75
Ne Nc Nf 
despresível
Ne  Nc
Nm
Nc


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Capítulo 7: 
FORÇA, PRESSÃO ESPECÍFICA
E POTÊNCIA DE USINAGEM
POTÊNCIA DE USINAGEM
A energia efetiva por unidade de volume de 
material removido, e, será a soma da energia de 
cisalhamento na zona de cisalhamento primário e 
secundário:
  e s f 
e
Fc v
v f ap
Fc
f ap
c
c
 
.
. . .
s
Fz vz
v f apc

.
. .
f
FT v
v f ap
cav
c

.
. .