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* * PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA Prof. Sidnei Pereira Msc.Eng. Conceito de MÁQUINAS OPERATRIZES São máquinas destinadas a fabricação de componentes metálicos ou não, através de corte e/ou conformação. Exemplos: Prensas Tornos Injetoras Máquinas Operatrizes com arranque de cavacos São máquinas que para obterem a peça final a partir da matéria-prima, promovem a remoção controlada de material na forma de cavacos por ação de uma ferramenta de corte. Obs.: Cavaco é a porção de material da peça, retirada pela ferramenta, que se caracteriza por apresentar forma geométrica irregular. O TORNO É uma máquina operatriz capaz de imprimir rotação à peça, com translação simultânea da ferramenta. Destina-se a fabricação de peças com superfície de revolução. Processo de torneamento Dispositivo de fixação (placa) Cavaco Peça Ferramenta de corte Contra-ponta Exemplos de peças torneadas Polias Roscas Eixos Tipos de tornos Os tornos podem ser classificados de diversas maneiras (característica construtiva, tipo de comandos e acionamentos, produtividade, etc.) De acordo com suas características construtivas (posicionamento do “spindle”), os tornos podem ser classificados em: Tornos paralelos ou horizontais Tornos Verticais OBSERVAÇÃO IMPORTANTE!!! O torno popularmente chamado CNC, é um torno que tem suas funções automatizadas por um computador, e isto pode ser adaptado em qualquer tipo de torno, desde que devidamente preparado para receber este tipo de comando. Desta forma, hoje existem tornos horizontais e verticais com CNC. Tornos Paralelos ou Horizontais Tornos Universais – são tornos que têm como principal característica a flexibilidade de operações possíveis de serem realizadas. É o tipo de torno mais usado. A figura a seguir mostra um exemplo de torno universal. Torno universal Tornos Frontais (ou de placa) – é um torno adaptado para peças de grandes diâmetros, apresentando grandes recursos na operação de faceamento. Torno frontal Tornos Revólver – É considerado um torno semi-automático, dotado do normal carro longitudinal e de um segundo carro (também longitudinal) com um castelo giratório porta-ferramentas de seis posições. Principais partes do torno revólver Tornos Multi-ferramentas – São tornos caracterizados pelo grande número de ferramentas trabalhando simultaneamente. Torno multi-ferramentas Princípio de funcionamento dos torno multi-ferramentas Cames de acionamento das Ferramentas de corte Exemplos de peças fabricadas em um torno multi-ferramentas Torno Automático multi-barra – Caracteriza-se por possuir diversos eixos de rotação. Assim, pode-se utilizar diversas placas de fixação e, desta forma, tornear simultaneamente. Torno automático Multi-barra Tornos Verticais Neste caso, o eixo de giro da placa é vertical. Estas máquinas surgiram da necessidade de tornear elementos de grandes diâmetros, os quais, pelo notável peso podem ser melhor posicionados sobre uma plataforma horizontal. Algumas Definições Básicas Vc - Velocidade de Corte (m/min) ap - Profundidade de Corte (mm) f - Avanço (mm/rot) Formação do Cavaco Forças (Ft, Fa, Fr) Potência (Hp) Calor Teoria de Usinagem Definição de Velocidade de Corte (Vc) Em torneamento, é a velocidade periférica da peça, medido em metros por minutos (m/min). “É o percurso da Ferramenta” Definição de Avanço ( f ) A quantidade relativa de movimento da ferramenta na peça em cada revolução, ciclo ou unidade de tempo. Normalmente medido em milímetros por rotação (mm/rot.). Definição de Profundidade de Corte (ap) A distância entre o fundo do corte e a superfície da peça, medido perpendicularmente à superfície da peça em milímetros. Processo de Formação de Cavaco Vc f ap Um Ambiente Mecânico Hostil Quanto mais negativo o ângulo de saída, menor será o ângulo de cisalhamento. Quanto mais positivo o ângulo de saída, maior será o ângulo de cisalhamento. Ângulo de cisalhamento Plano de cisalhamento Definição de Ângulo de Saída Ângulo de Saída Dorsal (Radial) cisalhamento deformação espessura do cavaco Um Ambiente Mecânico Hostil Forças Três fatores que determinam as forças de corte... Seção transversal de corte (f x ap) Pressão específica de corte (Ks) do material Geometria da ferramenta Forças de Corte Ft = Força tangencial Fa = Força axial Forças de Corte Fr = Força radial Forças de Corte Força Resultante Força Potência requer Fatos sobre Potência... Potência é proporcional a Profundidade de corte Potência é proporcional a Velocidade de corte Potência NÃO é proporcional ao Avanço Calor Altas Temperaturas Distribuição de Temperatura Peça Cavaco Ferramenta 570° C 680° 750° 840° 930° 1100° 1200° 1300° 930° 1100° 1200° 1100° Para onde vai o calor? Inserto: SNMH250924 Material: 4140 Dureza: 28 HRC ap = 12,4 mm f = 1,27 mm/rot. Vc = 70 m/min 980° C 300° C 270° C 275° C 160° C P1 = P2 = P3 = P4 = P5 = Influência de Variáveis na Temperatura ap 925 875 800 750 700 650 temperatura ( ºC ) Avanço (mm/rot.) Vc (m/min) Quando a velocidade foi aumentada, o avanço foi mantido em 0,63mm/rot. e a profundidade de corte foi mantida em 2,5 mm. Quando o avanço foi aumentado, a velocidade foi mantida em 105 m/min e a profundidade de corte foi mantida em 2,5 mm. Quando a profundidade de corte foi aumentada, a velocidade foi mantida em 105 m/min e o avanço foi mantido em 0,63 mm/rot. Aço 4340, 22 HRC Inserto SNGN190412 Classe KC850 Vc f ap (mm) Classificação do material: Verificar qual o tipo de material a ser usinado (aço carbono, aço liga, aço inoxidável, ferro fundido, alumínio, etc. Condições do material: Verificar se o material sofreu algum tipo de tratamento térmico, e se possível verificar a dureza Forma de obtenção da peça: Fundida, forjada, laminada, pré-usinada, etc. Informações Necessárias para a Seleção Correta da Ferramenta da Pastilha e dos Parâmetros de Corte Natureza da usinagem: Desbaste (pesado ou leve), semi-acabamento ou acabamento Características geométricas da peça: Corte interrompido, canais, rebarba, carepas, paredes finas, áreas de pouca fixação Características da máquina: Fixação, estado geral da máquina, problemas com rigidez, folga, balanço excessivo, etc. Informações Necessárias para a Seleção Correta da Ferramenta da Pastilha e dos Parâmetros de Corte Escolha da Pastilha Forma da Pastilha Tamanho Quebra-Cavaco Classe Raio de Ponta Pastilha Positiva Pastilha Negativa Sistema de Identificação de Porta-Ferramentas e Barras E D Lado da Ferramenta - Sentido de Corte Lado da Ferramenta - Sentido de Corte * * Velocidade de corte (vC) = 80 % Avanço ( f ) = 15 % Profundidade de corte (ap) = 5 % Influência dos Parâmetros de Corte na Vida da Ferramenta * * Faixas de Velocidade de Corte mais Aplicadas no Mercado Plan1 Mat. Ferramenta vC (m/min) Aço Rápido - HSS 10 ~ 30 MD sem Cobertura 60 ~ 120 MD com Cobertura 100 ~ 500 Cerâmica 300 ~ 800 CBN 400 ~ 1000 PCD 600 ~ 1400 * * Raio de Ponta e Avanço O raio de ponta da pastilha influencia: A resistência ao desgaste Textura superficial no acabamento Selecione o maior raio de ponta possível para obter uma aresta de corte robusta Um raio de ponta maior permite avanços maiores Selecione o menor raio, se houver tendências a vibração Nas operações de Desbaste * * Indicação dos avanços máximos para vários raios de ponta Os avanços mais altos são indicados para as pastilhas: Que apresentem uma aresta de corte robusta, com pelo menos um ângulo de ponta de 60o Que sejam unifacial (única face) Que sejam usadas com um ângulo de posição menor que 90o Que sejam usadas com materiais de boa usinabilidade e velocidades de corte moderadas Raio de Ponta e Avanço Plan1 Acabamento Operações de Torneamento superficial Raio de ponta (mm) um 0.2 0.4 0.8 1.2 1.6 Ra Rt Avanços mm/rot 0.6 1.6 0.05 0.07 0.10 0.12 0.14 1.0 4 0.08 0.11 0.15 0.19 0.22 3.2 10 0.10 0.17 0.24 0.29 0.34 6.3 6 0.13 0.22 0.30 0.37 0.43 Raio de ponta (mm) 0.4 0.8 1.2 1.6 2.4 Avanço máx. recomendado (mm/rot) 0,25 - 0,35 0,4 - 0,7 0,5 - 1,0 0,7 - 1,3 1,0 - 1,8 Plan2 Plan3 * * Raio de Ponta da Pastilha f R máx. R máx. r r * * Usinagem de Acabamento O acabamento superficial e as tolerâncias são afetadas pela combinação do raio de ponta e do avanço. Fatores como a estabilidade da máquina, fixação e condições gerais da máquina também afetam o acabamento Ângulos de saída positivo ou neutro melhoram o acabamento A seleção de raios menores evitam tendências a vibração Raio de Ponta e Avanço * * Recomendações O acabamento superficial (rugosidade) deve ser definida pelo desenho do produto, e não pelo aspecto visual adotado por muitos operadores Alguns operadores, geralmente de empresas de pequeno porte, para melhorar o aspecto visual do produto utilizam folha lixa, o que coloca em risco a sua segurança, sem necessidade Raio de Ponta da Pastilha * * Formato da Pastilha Maior resistência da aresta de corte Maior versatilidade e acessibilidade Maior tendência a vibração Menor exigência de potência * * Comprimento Efetivo da Aresta de Corte Modificação acentuada da aparência da superfície usinada Pontos a serem considerados para a troca da aresta de corte Operações de Desbaste Aumento da potência de corte Aumento excessivo de temperatura na região de usinagem Presença de sulcos na parte inferior dos cavacos, após o desgaste da ferramenta A ferramenta deixa de produzir o acabamento (rugosidade) desejado Pontos a serem considerados para a troca da aresta de corte Operações de Acabamento As dimensões e tolerâncias do produto não são mais satisfeitas Em grandes lotes de produção podemos fazer a troca da aresta após uma quantidade de produtos usinados, seja por cálculo de vida ou por testes práticos Questões sobre Torneamento 1) O que são máquinas operatrizes? 2) O que é um torno? 3) Cite e explique 4 modelos diferentes de tornos. 4) Cite e explique 4 informações importantes para a seleção de ferramentas de corte. 5) No que influencia o raio de ponta da ferramenta? 6) Quais pontos devem ser considerados para a troca de aresta de corte?
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