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Máquinas Operatrizes Prof. Dr. Iury Sousa e Silva WebAula 1 Iury Sousa e Silva Formação: Engenheiro Mecânico Engenheiro Químico Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho MBA em Gestão de Projetos Especialista em Metodologia de Ensino EAD Mestre em Engenharia Química – Modelagem e Simulação de processos Doutor em Engenharia Química – Modelagem, Simulação e Viabilidade de plantas industriais Experiências: Engenheiro de Processos – M&G Fibras Brasil Coordenador de Qualidade – Frevo Industria de Bebidas Analista de Meio Ambiente – SEMMA Paulista Professor e coordenador de curso – UNINASSAU/Ser Educacional Contatos: E-mail: iury.silva@sereducacional.com Instagram: @prof.iurysousa Linkedin: Iury Sousa e Silva História das máquinas-ferramentas • Grande marco na utilização das máquinas-ferramentas ocorreu na Revolução Industrial entre os anos de 1760 e 1820, nos quais desenvolveu-se a indústria de bens de capital e foi necessário o uso de máquinas para adequação de processos • Entretanto no século XX, a indústria foi de fato redimensionada em processos de qualidade cada vez mais finos, visando à melhora do produto com o advento da eletrônica - CNC (os centros numéricos de usinagem) (depois de 1940). História das máquinas-ferramentas • Ferramentas primitivas criadas para auxiliar tarefas ou realizar outras peças com a sua utilização: Paleolítico (2,7 milhões de anos até 10.000 a.C.) e Neolítico (10.000 até 4.000 a.C.), teve uma ampla miscigenação de ferramentas que eram utilizadas pelo ser humano para cortar frutas, árvores e caça. • Período Egipcio (4.000 a.C. até 500 d.C. com os romanos) e grego (750 a.C. até 500 a.C.) também teve bastante influência na criação de máquinas/ferramentas associadas ao cotidiano da época — muitas dessas máquinas tinham a função de criar ferramentas: ao girar um pedaço de madeira, o princípio de torneamento poderia ser utilizado para desbastar materiais. • Na época medieval, não houve grandes avanços na produção das máquinas- ferramentas História das máquinas-ferramentas • Na Revolução Industrial, tem-se o desenvolvimento e fabricação de máquinas com base em princípios modernos, sendo o torno um dos primeiros equipamentos desenvolvidos, • Século XVIII, o principal material utilizado na Engenharia era a madeira, a qual era usinada com ferramentas de aço-carbono. Fatos históricos importantes: 1. John Wilkinson, 1774, que desenvolveu a 1ª máquina de mandrilar cilindros para máquinas à vapor; 2. Henry Maudslay, 1797, que desenvolveu o 1º torno com avanço automático, viabilizando a partir de então a fabricação de roscas com medidas definidas e em série; 3. J. R. Brown, 1862, que construiu a 1ª fresadora universal; 4. F. W. Fellows, 1896, que desenvolveu um equipamento capaz de trabalhar com qualquer formato de engrenagem. John Wilkinson Henry Maudslay — Google Arts & Culture História das máquinas-ferramentas Outras máquinas-ferramentas se originaram, foram desenvolvidas e aperfeiçoadas, principalmente no século XX. São elas: fresadora, retífica, plainadora, centro de Usinagem, máquinas que envolvem retirada ou não de materiais Retifica Plaina Limadora Fresadora Máquinas Operatrizes e Processos de fabricação A máquina ferramenta ou máquina operatriz é uma máquina utilizada na fabricação de peças (no processo de fabricação) de diversos materiais por meio da movimentação mecânica de um conjunto de ferramentas. Cavaco como “uma porção de material retirada pela ferramenta” Processo de conformação x Processo de Usinagem Máquinas operatrizes e o processo de Usinagem Usinagem: processo que conferem forma, dimensões ou acabamento à peça, produzindo cavaco, sendo este, tido como a porção de material retirado da peça pela ação da ferramenta através de esforços cisalhantes Processos de usinagem de maior relevância, podem-se citar: o torneamento, a furação e o fresamento Todas operações podem ser divididas entre desbaste e acabamento: Debaste: implica na maior remoção de material possível, limitada pela potência da máquina e pela resistência da ferramenta Acabamento: focada na qualidade superficial da peça, bem como na conferência das dimensões finais desejadas. Antes de iniciar qualquer operação em máquinas operatrizes, lembre-se sempre de utilizar o equipamento de proteção individual (EPI): óculos de segurança, sapatos e roupas apropriadas e se necessário, redes para prender o cabelo. Adicionalmente, o operador não deve usar nenhum tipo de anel, pulseira ou bracelete, que podem ficar presos em alguma parte móvel do equipamento. Estas são precauções necessárias para evitar acidentes de trabalho. Processo: Torneamento Máquina operatriz: torno É caracterizado pelo movimento rotativo da peça em torno de seu próprio eixo contra uma ferramenta monocortante. Com objetivo principal conferir geometria cilíndrica ao objeto fabricado, seja em operações de desbaste ou acabamento Processo: Torneamento Máquina operatriz: torno Ferramenta de corte: https://www.youtube.com/watch?v=YIOflkXwe9s “A espessura do material removido é denominada profundidade de corte e quanto maior for a velocidade de corte mais acelerado será o desgaste da ferramenta” https://www.youtube.com/watch?v=YIOflkXwe9s Processo: Torneamento Máquina operatriz: torno Operações realizáveis em um torno, verifica-se a versatilidade desta máquina, podendo executar atividades variadas Faceamento: https://www.youtube.com/watch?v=dtFIJ_PPfRQ Sangramento: https://www.youtube.com/watch?v=n3Ma5AyPy84&t=97s Torneamento externo: https://www.youtube.com/watch?v=-LBNNKvFif8 Torneamento cônico: https://www.youtube.com/watch?v=pok-keL7sL0 Recartilhamento: https://www.youtube.com/watch?v=XeVUfyCCkd0 https://www.youtube.com/watch?v=dtFIJ_PPfRQ https://www.youtube.com/watch?v=n3Ma5AyPy84&t=97s https://www.youtube.com/watch?v=-LBNNKvFif8 https://www.youtube.com/watch?v=pok-keL7sL0 https://www.youtube.com/watch?v=XeVUfyCCkd0 Processo: Torneamento Máquina operatriz: torno Três movimentos principais que a) movimento de corte, nesse caso rotativo e realizado pela peça; b) movimento de avanço, executado pela ferramenta ao longo da superfície da peça; c) movimento de penetração, que determina a profundidade de corte. Processo: Furação Máquina operatriz: Furadeira de bancada/coluna Consiste em executar furos em uma peça metálica, sendo esta mantida estática enquanto a ferramenta, composta por duas ou mais arestas de corte, atua de forma rotativa Processo: Furação Máquina operatriz: Furadeira de bancada/coluna a) Furação com pré-furo: indicada para furos de grandes dimensões, onde o furo b) Furação escalonada: na maioria dos casos, realizada para condições onde há a necessidade de alojamento da cabeça de parafusos. c) Furação de centro: etapa fundamental para execução de usinagem em peças de grandes comprimentos. d) Trepanação: quando apenas as bordas são usinadas Processo: Furação Máquina operatriz: Furadeira de bancada/coluna As brocas helicoidais são as ferramentas de corte mais utilizadas neste processo. Como o nome já diz, possuem formato helicoidal em sua parte cortante devidos às duas ranhuras deste formato. Este tipo de broca possui três classificações: Processo: Furação Máquina operatriz: Furadeira de bancada/coluna Em que 𝛼 é o ângulo de incidência ou de folga e possui a função de reduzir o atrito entre a broca e a peça e sua medida normalmente varia entre 6° e 15°. Quanto mais duro for o material menor é o ângulo de incidência. O ângulo de hélice (𝛾) é responsável pelo desprendimento do cavaco e controle do acabamento do furo. Quanto mais macio o material mais aberto deve ser este ângulo (𝛾). O ângulo da ponta (𝜎) é o ângulo formado pelas arestas cortantes da broca, sendo que é de suma importância que as arestas cortantes possuam o mesmo comprimento e formem ângulos iguais em relação ao eixo da broca. Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa O fresamentoé uma operação de usinagem onde o material (cavaco) é removido da peça a partir de uma ferramenta giratória chamada fresa. A máquina que realiza está operação é denominada fresadora, que são divididas basicamente em três tipos: horizontais, verticais e universais. Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa Constituída por uma série de arestas de cortes (dentes) e gumes, normalmente dispostos simetricamente em torno de um eixo. Os dentes não atuam simultaneamente, mas sim alternadamente durante sua trajetória circular. Basicamente a fresadora remove o material através de uma ferramenta giratória de múltiplos gumes cortantes. Cada gume remove uma pequena quantidade de metal em cada revolução do eixo onde a ferramenta é fixada. Essas ferramentas são utilizadas para executar as mais variadas operações de fresamento, como rebaixos, faceamento, ranhuras ou rasgos e contornos Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa A fresadora apresenta três movimentos simples para realizar as operações que são o movimento de rotação da ferramenta posicionada no eixo-árvore e produz o corte, o movimento de avanço da peça fixada a mesa de trabalho e o movimento de penetração ligado à quantidade de material que será removido durante o deslocamento. Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa O fresamento concordante ou ascendente é aquele em que a ferramenta de corte avança no mesmo sentido da direção de rotação. Esse é método normalmente mais recomendado desde que a máquina-ferramenta e a fixação da peça permitirem. No fresamento concordante periférico a espessura dos cavaco irá diminuir a partir do início do corte, se aproximando do zero gradualmente ao final do corte, essa é a regra de ouro em fresamento que dita que você deve sempre tentar obter cavacos espessos na entrada e finos na saída de corte. Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa No fresamento discordante ou convencional a direção de avanço da ferramenta de corte é simultânea e oposto à sua rotação. Nesta situação a espessura do cavaco começa fina e aumenta no final do corte. A aresta de corte é forçada para dentro do corte criando um efeito de esfregamento ou de queima em razão do atrito, altas temperaturas e contato devido ao endurecimento causado pela aresta de corte anterior reduzindo assim a vida útil da ferramenta. Este tipo de fresamento pode fazer com que os cavacos grudem ou sejam soldados na aresta de corte e as forças de corte possuem tendência a empurra a fresa e a peça para longe uma da outra e além disso a levantar a peça da mesa. Sendo assim o fresamento discordante pode ser vantajoso quando ocorrerem grandes variação na folga e também quando pastilhas de cerâmicas forem utilizadas como ferramenta, pois elas são mais sensíveis a impactos na entrada da peça. Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa Há um processo de fabricação específico das fresadoras: as engrenagens. Neste caso, destacam-se os procedimentos para usinagem de engrenagens de dentes retos por meio de ferramenta de perfil (dente a dente) e, também, pelo processo Fellows, no qual a ferramenta se move alternativamente contra à superfície a usinar, executando mais de um dente simultaneamente. Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa A correta escolha da ferramenta de corte (fresa) no fresamento depende do tipo do material que será usinado principalmente. Os dentes da fresa formam ângulos que forma a cunha de corte e esses ângulos são o ângulo de saída (𝜸), o ângulo de cunha (𝜷) e o ângulo de folga (𝜶). Processo: Fresamento Máquina operatriz: Fresa A fresa do tipo W por ter um ângulo de cunha menor (57°), possui menor resistência. Desta forma ela é recomendada para usinagem de materiais não ferrosos com baixa dureza como o bronze, plásticos e alumínio. A fresa do tipo N, com ângulo de cunha de 73°, é mais resistente do que a fresa do tipo W e é recomendada para usinagem de materiais com média dureza, como por exemplos aços com resistência a tração de até 700 MPa. As fresas do tipo H são recomendadas para usinagem de materiais duros e quebradiços como aços que apresentam resistência a tração maior do que 700 MPa. Processo Integrado: Torneamento, fresamento e furação https://www.youtube.com/watch?v=Mwgo bIVj4fU Vídeo: Torneamento, fresamento e furação https://www.youtube.com/watch?v=MwgobIVj4fU PRÓXIMOS PASSOS Participar do desafio Colaborativo Fazer os questionários da unidade Leitura da próxima unidade OBRIGADO Prof. Dr. Iury Sousa e Silva Professor Executor EAD E-mail: iury.silva@sereducacional.com Instagram: @prof.iurysousa Linkedin: Iury Sousa e Silva
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