314304-Aula_-_usinabilidade_e_critérios_de_usinabilidade_disciplina_nova

Prévia do material em texto

USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINABILIDADE E CRITÉRIOS
Prof. Dr. Carlos Bork
E-mail: carlosbork@gmail.com
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
definições e generalidades
““..a usinabilidade é a ..a usinabilidade é a 
grandeza tecnológica, que grandeza tecnológica, que 
expressa por meio de um expressa por meio de um 
valor numérico comparativo valor numérico comparativo 
um conjunto de propriedades um conjunto de propriedades 
de usinagem do metal...”de usinagem do metal...”
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
fatores de usinabilidade
Influência dos seguintes fatores:Influência dos seguintes fatores:
 do material da peçado material da peça 
composição química, micro-estrutura, dureza, propriedades 
mecânicas, rigidez da peça.
 dos processos mecânicos e condições de usinagemdos processos mecânicos e condições de usinagem 
material e geometria da ferramenta, condições de trabalho, fluido de 
corte, rigidez da máquina-ferramenta e do sistema de fixação, tipo 
de operação a ser realizada.
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
critérios para a determinação de usinabilidade
• vida da ferramenta
• qualidade superficial da peça
• formação de cavacos
• força de usinagem
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
critérios para a determinação de usinabilidade
Depende: material da peça, material da 
ferramenta e parâmetros de corte. 
 critério vida da ferramentacritério vida da ferramenta
Onde: 
T= vida da ferramenta (min);
vc = velocidade de corte(m/min);
Cv = vida para vc = 1m/min 
(constante);
k = coeficiente angular da curva de 
vida.
L o g v c
Lo
g 
T
 
nmxy 
vc CvkT logloglog 
v
k
c CvT 
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
critérios para a determinação de usinabilidade
 critério vida da ferramentacritério vida da ferramenta
Determinação de grandezas de Determinação de grandezas de 
desgastedesgaste
 Lupas: aumento de 8 a 10X, baixo custo 
e medição na máquina, incerteza de 
medição.
 Microscópio de ferramentaria: aumento 
de 60X; boa reprodutibilidade, aumento 
de precisão, localização fixa, desgaste de 
flanco.
 Rugosímetro: medição de desgaste de 
cratera.
 MEV: ampliações de 10.000X, 
visualização tridimensional, devem ser 
condutores de eletricidade, analisa 
composição química.
 
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Ensaios de vida da 
ferramenta 
tipos de desgastes
 de flanco (VB) 
 de cratera (KT)
Vbmáx 
 
 
Vbmédio Kt Vbmáx 
Desgaste de 
Cratera Face 
Desgaste 
de Flanco 
Avarias e 
desgastes
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Ensaios de vida da 
ferramenta 
Desgastes de 
flancoDefine-se:
-Material de corte
-Material da ferramenta
-Geometria da ferramenta
-Processo
-Parâmetros de corte
-Técnica de lubrificação
-Fluido de corte
-Determinação VBmáx.
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Ensaios de vida da 
ferramenta 
Desgastes de 
flanco
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
critérios para a determinação de usinabilidade
 critério força de usinagemcritério força de usinagem
1. Projeto da máquina-ferramenta;
2. Determinação das condições de corte;
3. Avaliação da precisão das máquinas-ferramentas;
4. Explicação dos mecanismos de desgaste;
5. Fatores que influenciam: material da peça, condições de corte, 
geometria da ferramenta;
6. Influência do material da peça: forças de corte variam com o teor 
de elementos de liga, com o teor de Cr e diminuem com o teor de S 
e Pb (300°C).
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Medição da força de usinagem
Equipamentos devem preencher os seguintes requisitos: alta rigidez, 
sensibilidade e freqüência natural.
 
Sistemas piezelétricos: rigidez (1000-10.000 N/m) frequência natural de 
2,5 a 4 kHz, alta sensibilidade, grande faixa de medição (1:1.000.000)
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
critérios para a determinação de usinabilidade
critério força de usinagem
equacionamento
2222
pfc FFFF 
Fc = kc 1.1 . b . h(1 - mc)
Ff = kf 1.1 . b . h(1 - mf) 
 
6075

 ccc
vF
P
Pc [CV]
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Qualidade superficial
FATORES INFLUENTES NA QUALIDADE SUPERFICIAL NA USINAGEM DOS METAIS
RUGOSIDADE CINEMÁTICA RUGOSIDADE DE PROCESSO OUTROS FATORES
movimento 
rerlativo da 
quina
perfil da 
quina
modificações 
do flanco
mecanismo de 
corte e 
deformação do 
gume, região de 
recalque e 
gume postiço
Vibrações , contato de avanços 
com a peça 
Esmagamento das ranhuras 
de avanço 
- avanço;
- velocidade 
de corte
Desgaste de 
perfil da quina e 
gume secundário
- formação de 
ranhuras
- desgaste
- desgaste de 
quina e de 
flanco
- condições 
de atrito e 
desgaste
- fluido de 
corte
- geometria ativa 
da ferramenta
- tipo de estrutura
 e resistência do 
material da peça
- temperatura de 
corte
- material da peça
- estabilidade dinâmica do 
sistema ferramenta-mat. 
ferramenta e peça
- força de corte
- formação de cavaco
- estrutura da ferramenta 
- material da peça
- condições de corte
INFLUENCIADOS POR INFLUENCIADOS PORINFLUENCIADOS POR
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Rugosidades resultantes
µ
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Exemplos de peças obtidas por usinagem
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Evolução da precisão da usinagem
1920 1940 1960 1980 2000 2005 ano
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Ry = Altura máxima do perfil
Rp = Altura máxima do pico do perfil
Rm = Profundidade máxima do vale do perfil
H = Ponto mais alto do perfil
T = Ponto mais baixo do perfil
lv
Ry
Rp
mR
H
Perfil de
base
yi = Desvio do perfil
yp = Altura do pico
yv = Profundidade do vale
hi = Distância do perfil real ao perfil médio
Foi = Parcela da superfície com material
Fui = Parcela da superfície sem material
m
I = Segmento de medição da rugosidade
It = Segmento total de contato do apalpador
Iv = Segmento de avanço inicial
In = Segmento final de equilíbrio
m = Perfil médio
l t
H
p
Perfil Geométrico Ideal
Perfil Real
y
T
i
y
yv
Foi
Perfil de
Referência
uiF
hi
nl
ih
X
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
critérios para a determinação de usinabilidade
critério formação de cavaco
forma, tamanho e coloração
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
PERLITA
Mistura eutética de ferrita (87%) 
 e cementita (13%)
Pequeno grau de deformação
 
 Alta dureza (210HV 10)
Muito pequeno poder de adesão 
 e ABS
Provoca desgaste abrasivo
Favorável à formação de 
 cavacos
Nenhuma formação de rebarbs
 
 Boa qualidade superficial
FERRITA
- ferro 
 
 krz- tipo de estrutura
 Alto grau de deformação
Baixa dureza (80-90 HV 10)
 Alto poder de adesão e 
 ABS
Pequena ação de desgaste
Desfavorável à formação 
 de cavacos
Formação de rebarbs
Baixa qualidade superficial
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
0,25% Teor de carbono
U
si
na
bilid
ad
e 
 Z
v+
s
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
 Usinabilidade em função dos elementos de 
liga
- Manganês: melhora a temperabilidade e aumenta a resistência mecânica; em conjunto com o 
S, forma o sulfeto de manganês Mn2S, facilitando a usinagem.
-Cromo, Molibdênio e tungstênio: formadores de carbonetos e óxidos, dificultando a usinagem.
-Niquel: formador da austenita, aumenta a tenacidade, piora a usinabilidade.
-Silício: formação de silicatos - maior desgaste da ferramenta de corte.
-Fósforo: em pequenas quantidades (até 0,1%) melhora a usinabilidade, acima 
melhora a qualidade da superfície usinada, mas o desgaste da ferramenta é maior.
-Titânio e Vanádio: em pequenas quantidades, aumentam a resistência do material, 
no entanto, refinam o grão, piorando a usinabilidade.
-Enxofre: efeito positivo sobre a usinabilidade.
-Chumbo: Encontrado na forma de inclusões com baixo ponto de fusão.
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Usinabilidade do aço inoxidável austenítico 
•provoca o empastamento ferramenta de 
corte, mas a estrutura pode transformar-se 
parcialmente durante a usinagem e ser causa 
do desgaste da ferramenta.
•alta resistência à tração.
•grande diferença entre o limite de 
escoamento e o limite de ruptura.
•alta taxa de encruamento.
•baixa condutividade térmica. 
(Mn2S) aumenta a usinabilidade afeta 
positivamente a resistência à corrosão, 
ductilidade transversal, soldabilidade e outras 
propriedades. 
(Ca) controle da morfologia e distribuição das
inclusões não-metálicas existentes no metal.
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
ProcessoProcesso
Características da usinagemCaracterísticas da usinagem
Usinagem de ferro fundidoUsinagem de ferro fundido
desenvolvimento do processo de 
usinagem (geometria de 
ferramentas e parâmetros de 
usinagem) e dos sistemas de 
fixação das peças para a obtenção 
de vidas de ferramentas em 
condições econômicas e 
produtivas, dentro das condições 
de flexibilidade
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Usinabilidade de ferros fundidos
•Normalmente não deformados plasticamente 
(C superior a 1,75%).
•A usinabilidade depende da forma das grafitas.
•Quanto mais circular as grafitas, melhor a usinabilidade.
•A grafita diminui o atrito.
•Ferros fundidos de alta dureza e resistência mecânica 
têm uma estrutura bainitica, ledeburítica ou martensítica, 
ruim para a usinabilidade.
•Nodular tem a apresentação de magnèsio para tirar o 
enxofre, aumentando a ductilidade do FoFo.
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
NODULAR GRAPHITE
HIGH NODULE COUNT
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Propriedades mecânicas
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Ferramentas de Corte empregadas para a usinagem de alumínioFerramentas de Corte empregadas para a usinagem de alumínio
 Rotações EmpregadasRotações Empregadas
Rotação dos eixos
(rpm )
15000 rpm
22%
8000 rpm
10%
12000 rpm
6%
1000 rpm
5%
2000 rpm
2%
1500 rpm
2%
10000 rpm
15%
6000 rpm
10%
5000 rpm
6%
4000 rpm
3%
3000 rpm
5%
2500 rpm
8%
1200 rpm
3%
1100 rpm
3%
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
A usinagem de alumínio 
• O peso específico do alumínio é aproximadamente 1/3 do peso do aço.
• Elevada condutividade térmica do alumínio em relação ao aço (165 W/m°C 
do Al em relação aos 16 W/m°C do aço SAE 420, a 20°C).
• Utilização de parâmetros de corte mais elevados.
• O sistema de fixação da peça não sofre grandes exigências de cargas. 
• O desvio de haste da ferramenta é menor e, consequentemente, o erro de 
forma e acabamento superficial também.
• as solicitações sobre o cabeçote da máquina-ferramenta e outros 
componentes de máquinas e, consequentemente, os custos de 
manutenção são menores.
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Ligas de titânio 
Baixa densidade (4,5 g/cm³)
Transformação alotrópica a 882,5°C
HC-CCC 
Apresentam-se como:
Titânio puro: pqnas qtidades de O, C, N e Fe
Ligas  Al, Zn e Zr, também V, Si, Cu e Mo 
(endurecíveis)
Ligas  V, Mo, Mn, Cr, Cu e Fe, sendo que 
Mo e V formam cristais mistos estáveis
Ligas (): são mais endurecíveis
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Dificuldades na usinagem do Titânio:
Baixa condutividade térmica.
Mantém resistência a elevadas temperaturas.
Baixo módulo de elasticidade E.
Alta reatividade com química.
Baixo peso em relação ao aço.
Tendência à crepitação.
Usinabilidade de Titânio
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180
Usinabilidade de Titânio
USINAGEM
Aula 8. Usinabilidade e critérios de usinabilidade 
Pg. 123-180 Ligas de titânio 
Usinabilidade ruim: alta resistência mecânica, módulo de elasticidade em torno da 
metade do aço, coeficiente de transmissão de calor em torno de 80% do aço, 
elevadas temperaturas e pressões na zona de corte.
O calor gerado é pouco eliminado com os cavacos (aprox. 25%). A maior parte do 
calor vai para a ferramenta, o que impossibilita altas velocidades de corte.
Cavacos em lamelas, com solicitação térmica e mecânica alternada.
Afinidade química entre Ti e O, N, H e C leva com o aumento da temperatura a 
elevada difusão-desgaste.
Emprego de ferramentas de MD com alto % de WC.
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38
	Slide 39
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43
	Slide 44
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48
	Slide 51
	Slide 52
	Slide 55
	Slide 56
	Slide 57
	Slide 58