Afiação de ferramentas -- oficial

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1 ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
 Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba
 
Afiação de Ferramentas
 
	
	
	
	
	Grupo 1
	
	
	
	
Laboratório de Processo de Usinagem
Piracicaba SP 
Agosto de 2014
Processo de Afiação de Ferramentas
	201200767
	Augusto Soave
	201200870
	Diego Formaggio
	201101157
	Edenilson Carlos Paesman
	201200735
	Elias Zem
	201200751 
	Estefania Couto Segura
	201200833
	Fabrício Gom da Silva
	201200782
	Matheus Menezes Santana
	201200772
	Vinicius Rodrigues
	201200901
	Wil Cleiton Braseliano
Relatório referente à aula prática de Afiação de Ferramentas apresentado como requisito parcial da disciplina do 6º Semestre do curso de Engenharia Mecânica, Laboratório de Processos de Usinagem, da
 
Escola de Engenharia de Piracicaba, sob a orientação do Prof. Dr. Antônio Fernando Godoy.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS
Nenhuma entrada de índice de ilustrações foi encontrada.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Afiadora Universal de Ferramentas	8
Figura 2: Rebolo	10
Figura 3: Especificações do Esmeril	11
Figura 4: Descrição das arestas da ferramenta	12
Figura 5: Ferramenta afiada pelo grupo	13
Figura 6: Desenho da ferramenta	14
Figura 7: Croqui	15
Figura 8: Broca Helicoidal	16
1. OBJETIVO DA PRÁTICA
	Nossa aula prática de furação teve como objetivo aprender o funcionamento da máquina afiadora de ferramentas, o processo de afiação juntamente com a necessidade e importância desse processo através da confecção de uma ferramenta conforme desenho fornecido. E também conhecer tais termos como o ângulo de cunha, de folga, as arestas cortantes principal e secundária e conhecer o tipo de ferramenta usada para a afiação.
2. INTRODUÇÃO
2.1. Afiadoras de Ferramentas
	
A Afiadora de ferramentas é uma máquina-ferramenta que permite executar operações de confecção e afiação de ferramentas, podendo ser definida como dar forma e perfilar as arestas da ferramenta. (NOVAE, R.; ZIELDAS. S.).
Tão importante quando as máquinas e as ferramentas são as Afiadoras de ferramentas, que permitem não só a fabricação de ferramentas novas como também a correção (afiação) de ferramentas gastas pelo tempo de uso e esforço submetido.
2.2. Tipos de Afiadoras de ferramentas
Segregada à invenção das ferramentas, surgir-se a necessidade de afiar as mesmas, que consequentemente ocasionou na criação de diferentes tipos de Afiadoras de Ferramentas. Vamos conhecer os parecidos porém diferentes tipos de Afiadoras existentes: 
Afiadora Universal de bancada: geralmente usada é usada na afiação de brocas, fresas de topo, bit e ferramentas de torno que utilizem materiais como Aço Rápido (HSS), Metal Duro e Cobalto. Trabalha com rebolos diamantados e pinças capazes de prender diâmetros de 4, 6, 8, 10, 12 e 16mm. Em alguns casos especiais pinças que prendem diâmetros até 25mm. Trabalha com ângulo de perfil de 0º a 180º, ângulo de corte de 0 a 45º e ângulo negativo de 0 a 26º. Considerada uma máquina versátil, sua rotação pode varia de 3000 até 6000 rpm de acordo com modelo, fabricante e necessidade. Pode-se dizer que é uma máquina pequena e como o próprio nome já diz amplamente instalada para uso em bancada.
Afiadora de alta exatidão e velocidade: é uma máquina de grande exatidão e velocidade em seu trabalho, muito indicada na afiação de brocas espirais, rebaixadores, brocas de estágio e ferramentas usadas para cortar roscas com diâmetro de 2 a 40mm. É muito comum seu mandril possuir 6 pinças, o que garante melhor batimento e exatidão nas operações, esse modelo já é capacitado com refrigeração durante o processo de afiação. Empregada na afiação de materiais como Aço Rápido (HSS), metal duro, ferramentas com 12 arestas de corte. Trabalha com ângulo de 40º a 180º e sentido horário e anti-horário de rotação, ajuste fino, avanço rápido e iluminação própria para melhor visualização da tarefa realizada. Esse modelo conta com base de apoio incorporado devido ao sistema de refrigeração, porém é uma máquina relativamente pequena. Sua faixa de rotação está entre 2800 e 3200 rpm de acordo com modelo e fabricante.
Afiadora Universal de Ferramentas: recebeu esse nome devido à grande empregabilidade no meio em que atua. Esse modelo é muito utilizado nas indústrias por ser de grande versatilidade e dependendo da situação ser unicamente responsável pela afiação de ferramentas de uma empresa inteira. Tamanha seja dada atenção as suas partes, pois esse modelo possui curso longitudinal com duas guias esféricas lineares, curso transversal manual e mesa com ranhuras propiciando prender dispositivos que amparem na afiação. Podemos citar as principais partes, que são dadas por:
Cabeçote porta-peças, Divisor Universal, Sistema de refrigeração, Morsa giratória, Balanceador de Rebolos, Contra Pontos, Luminária de serviço, Flanges para Rebolos, Prolongadores para Rebolos, Buchas Cônicas, Suporte de Palhetas, Suporte articulado, Eixo Porta-fresa, Ponta fixa, Dois painéis de acionamento e Quadro elétrico.
A Afiadora Universal possui base construída em ferro fundido, para amenizar a vibração e garantir maior precisão. Atua com faixa de rotação de 2500 a 4000 rpm, variando de acordo com marca e fabricante.
Afiadora Esmeril: não podemos deixar de mencionar a ferramenta de afiação que se tornou de muita utilidade nas indústrias. O Esmeril pode ser aplicado em tarefas como afiação de brocas, afiação de ferramentas de torno, acabamento e desbaste do topo de fresas, alívios para saída de cavaco, rebarbação, desbaste para posteriormente afiar, quebra de cantos e chanfros. Sem contar sua extrema importância e utilidades em situações que não envolvem ferramenta, seja desde chanfrar um parafuso para melhorar o iniciar de sua rosca até o rebarbar de uma pequena solda acessível ao mesmo. Esse modelo de máquina geralmente pode ser encontrado instalado em bancadas ou com sistemas de pé único parafusado no chão. Existem modelos maiores que são equipados com modelos de rebolos maiores e consequentemente operações de desbaste mais agressivas e menos precisas. Existem também modelos menores que se adaptam bem em afiações e chão de fábrica. O Esmeril basicamente é composto por um motor elétrico central, e um rebolo em cada ponta de seu eixo principal. Sua operação é dada na maior parte por interação da peça a mão livre com o equipamento.
Afiadora de serra com fita corrediça: esse modelo é amplamente conhecido para afiar as fitas de serra. Sua estrutura é construída com o objetivo de envolver a fita de serra ao redor de seu perímetro, onde existem dispositivos giratórios amparados por cavaletes de estrutura tubular que orientam a fita de serra a girar ao seu redor. Possui um motor com rebolo que é dressado no perfil dos dentes da fita a ser afiada. O modelo citado possui base própria não sendo indicado para uso em bancadas. De acordo com cada modelo pode possuir sistema de iluminação ou não, geralmente não possui sistema de refrigeração durante o processo de afiação. O rebolo e o motor são montados em um cabeçote, o qual pode trabalhar em determinadas posições angulares determinadas pela necessidade de cada caso. Considerada uma máquina específica para uso de afiação de serras fita.
Afiadora de serra circular: o modelo citado é encarregado de afiar os discos de serra circulares, ou melhor dizendo as arestas de corte do disco de serra circular. Pode ser encontrada nos modelos para instalação em bancadas e também com sistema de pé ou coluna própria. Na grande maioria, porém variando de acordo com cada fabricante e modelo, a Afiadora circular trabalha afiando ferramentas de diâmetro mínimo 150mm até diâmetro máximo 600mm. Esse modelo possui uma plataforma (base), onde são fixados o motor (geralmente 220 V ou 380 V), e o dispositivo de acoplamento do disco a ser afiado. O rebolo é fixado em uma extremidade do eixo principal do motor,o qual é protegido por uma capa para eventuais quebras do rebolo. O dispositivo usado para fixar o disco possui sistema de controle na profundidade do passo e apesar de fixar o disco na máquina, permite ao operador realizar o movimento de afiação. O modelo conta com dispositivo de acionamento elétrico, iluminação local (opcional de acordo com modelo), geralmente não possui sistema de refrigeração e seus rebolos possuem perfil específico de acordo com a necessidade de cada disco a ser afiado.
Afiadora de ferramentas CNC: a afiadora CNC geralmente conta com 4 e 5 eixos de operação coordenados via CNC (comando numérico computadorizado). Esse modelo geralmente possui alimentador de ferramentas com cerca de 50 alojamentos, em sua grande maioria de acionamento pneumático. A fixação automática de ferramentas varia entre 4mm e 25mm, suas áreas de afiação são as brocas, fresas, ferramentas escalonadas, e trabalhos de reafiação de ferramentas. Os fusos são retificados, possuindo mesa com barramento por guia lineares, esse modelo de maquia chega a atingir gamas de rotação de até 12000 rpm e avanço capaz de atingir 18000 mm/min. Possui magazine porta rebolos, é comum conter troca rápida para 3 mandris. A Afiadora de ferramentas CNC é constituída por uma base em Ferro Carbono (redução de vibrações), fuselagem (garantido proteção e limpeza do local de trabalho), movimentos nos eixos X, Y, Z (muito parecida com centro de usinagem quando vista de longe), painel de comandos (operação da máquina), tela de cristal líquido (visualizador de programas e funções), porta de acesso à parte interna para operação, possui sistema de refrigeração e pneumático.
2.3. Partes principais Afiadora de ferramentas
Pegando como base a Afiadora de ferramentas universal, teremos as seguintes principais partes da Afiadora: 
Figura 1: Afiadora universal de ferramentas
 Fonte:(http://www.pivetamaqfer.com.br)
Motor rebolo: transmite o movimento de rotação ao rebolo
Contra ponto: permite a execução de operações entre pontos.
Painel lateral de operação: esse painel permite acionar as funções elétricas da afiadora quando o afiador necessita operar a máquina a partir da sua lateral. 
Manípulo lateral de d eixo “X”: permite mover a mesa quando necessário operar a afiadora a partir da sua lateral.
Painel interno: acesso a parte interna para manutenção e ajustes.
Mesa: propicia prender dispositivos como morsas, suporte de pinças (fixação da ferramenta), contra ponto e dressador.
Manípulo eixo “Y”: responsável por mover a mesa no eixo “Y”.
Base em ferro fundido: garante toda a sustentação da máquina e impede a vibração.
Manípulo frontal eixo “X”: responsável por mover a mesa no eixo “X”.
 Painel frontal de operação: permite acionar as funções elétricas da afiadora
 Suporte pinça para pender ferramentas a serem afiadas: as ferramentas a serem afiadas são acopladas na pinça referente ao seu diâmetro e presas no suporte para receber o trabalho.
 Iluminação: melhora a visibilidade para realizar operações na afiadora.
2.4. Acessórios da Afiadora de Ferramentas
Morsa: utilizada para prender, dar mais estabilidade, garantir melhor posicionamento e segurança na hora da execução das operações.
Garra: quando necessário prender algo na mesa.
Pinça: permite o acoplamento de ferramentas de diferentes diâmetros a serem afiados.
Dressador: utilizado para dar forma e perfil desejado ao rebolo.
Rebolo: existem vários modelos de diferentes formas e tamanhos, aplicados de acordo com sua necessidade e especificação. 
 
2.5. Operações da Afiadora
	O movimento de rotação é transmitido pelo motor para o Rebolo responsável por gastar e assim dar forma e afiar ferramenta. Isso possibilita as seguintes operações:
Afiação de topo reto (fresa, rebaixador)
Cilindrar
Filetar
Rebaixar
A fiação de topo em grau (brocas, escareadores e ferramentas de chanfrar).
Retificação
Polimento
2.6. Ferramentas de corte para afiadora.
	Dentre todas as ferramentas que são utilizadas na afiadora, podemos resumir todas em uma só, o rebolo. A partir do rebolo são criadas inúmeras formas e modelos tanto quanto sejam necessários para as mais diversas aplicações.
	O Rebolo pode ser definido como constituído de grãos abrasivos ligados por um aglutinante (liga). São considerados auto afiáveis e dependendo da operação são chamados de rebolos, pedra de afiar e ponta montada.
Figura 2: Rebolo
Fonte: www.dacofer.com.br
	Dentre os inúmeros modelos existentes de rebolos, podemos mencionar alguns:
Rebolo reto: utilizado para afiação de fresas frontais, fresas de topo, fresas cilíndricas, machos, e cabeçotes porta bits.
Rebolo perfilado: aplicado em peças perfiladas, rebaixadores, fresas angulares, brocas de 3 e 4 arestas cortantes, fresas frontais e fresas de topo.
Rebolo disco: requisitado na retificação de machos, brocas, plana de faceamento de superfície.
Rebolo em formato de prato: sua aplicação se dá em fresas de forma, fresas detalonadas, fresas cilíndricas, fresas frontais e fresas de disco.
Rebolo diamantado: sua principal aplicação é a afiação e retificação de ferramentas, podendo ser aplicado também em vidro, cerâmica, quartzo, ferrite, fibra de vidro pedras preciosas e semipreciosas.
3. DESCRIÇÃO DA PRÁTICA
	A aula prática de afiação de ferramentas foi dividida em três partes, sendo que na primeira, houve uma explanação, pelo técnico do laboratório de usinagem, sobre a afiação de ferramentas e a localização dos ângulos e arestas de corte. Na segunda parte, foi demonstrada a construção de uma ferramenta de desbastar e, por fim, a terceira parte consistiu de executamos os processos citados na confecção de uma peça.
	
Afiação de ferramentas
	Conforme mencionado, durante a primeira parte da aula prática, o técnico falou sobre a importância de se trabalhar com as ferramentas de usinagem sempre bem afiadas pois estas se desgastam durante o processo de usinagem e para garantir seu bom funcionamento e o mínimo de acabamento é necessário afiá-las. Falou das consequências que se pode ter trabalhando com elas cegas, como por exemplo, a queda de produção e qualidade, aquecimento de ferramenta, máquina e peça entre outros. Em seguida foram apresentados os tipos de ferramentas que podem ser reafiadas como a broca, fresa de topo, fresa circular, bits e outros e as que não podem ser reafiadas, dentre as quais estão principalmente às ferramentas de metal duro. Foram também apresentados, os ângulos e arestas de corte das ferramentas, onde foi observado que todas as ferramentas têm uma geometria a seguir que nos dá referência para sua construção, mudando apenas as suas medidas.
3.2 Demonstração da construção
	Na segunda parte da aula, o técnico demonstrou, passo a passo, a construção de uma ferramenta de desbastar, o bit onde foi observado a formação dos ângulos e arestas de corte, e em seguida executamos os processos citados na confecção de uma peça.
3.3 Processos de Fabricação
3.3.1 Material utilizado
- Afiadora universal – Marca: Somar / Modelo: Moto Esmeril ½ CV, RPM 3350 2P 60 Hz (Especificações da afiadora apresentadas na figura 3).
- Barra Ferro SAE1020 3/8” x 3/8” x 100mm
- Goniômetro
- Anelina
- Riscador
Figura 3: Especificações do esmeril
Fonte: (Foto tirada no laboratório)
3.3.2 Confecção
	A barra de ferro utilizada encontrava-se traçada o ângulo da superfície principal de folga de 30º para facilitar sua construção.
	nº
	Ordem de execução
	Observações
	01
	Traçar o ângulo da superfície principal de folga (30º) 
	Pintar com anelina para facilitar a visualização da marcação;
	02
	Fazer a superfície principal de folga (30º)
	Inclinar em 6º para obtenção do ângulo de folga;
O ataque ao material deve ser feito de modo que o ângulo sempre fique por inteiro em contato com o rebolo;
Resfriar constantemente;
Conferir os ângulos com goniômetro e corrigir se necessário.
	03
	Fazer a superfície secundária de folga (perpendicular à principal)
	Inclinar em 8º para obtençãodo ângulo de folga;
O ataque ao material deve ser feito de modo que o ângulo sempre fique por inteiro em contato com o rebolo;
Resfriar constantemente;
Conferir os ângulos com goniômetro e corrigir se necessário.
	04
	Fazer a superfície de saída (16º)
	Encostar a superfície na face do rebolo começando pela aresta contrária à principal de corte e avançar até formar as arestas principal e secundária de corte;
O ataque ao material deve ser feito de modo que o ângulo sempre fique por inteiro em contato com o rebolo;
Resfriar constantemente;
Conferir os ângulos com goniômetro e corrigir se necessário.
Figura 4: Descrição das arestas da ferramenta
Fonte: (Apostilas de Slides do Prof. António Fenando Godoy) 
4. Apresentação dos resultados
Figura 5: Ferramenta afiada pelo grupo
Ângulo da Superfície de saída = 17º
Ângulo da superfície Secundária de folga = 7º
Ângulo da aresta principal de corte = 29º
Ângulo da superfície principal de folga = 7º
5. Análise dos resultados
	Os resultados obtidos ressaltam a importância da prática e conhecimento de como se afiar um bit. Sem dúvidas o conhecimento e a prática obtida com a confecção repetida de ferramentas no padrão estudado, leva a proximidade da perfeição. Os ângulos necessários para formar a ferramenta foram obtidos, e chegaram muito próximos do ideal, e apesar do experimento ter sido realizado com material que não o aço rápido, a prática mostrou que os ângulos chegaram próximo ao ideal.
6. Respostas às questões do roteiro da aula prática
	
	6.1 Fazer um esquema da ferramenta mostrando os ângulos obtidos.		
Figura 6: Desenho da ferramenta
6.2 Como seria a montagem para afiação de brocas helicoidais? Quais os equipamentos necessários? Fazer esquemas (croqui).
Para se iniciar o processo de afiação de brocas é necessário ter uma clara noção de que uma broca dispõe de uma linha de corte que apenas funciona quando está afiada devidamente. 
Para este fim a afiação de broca mais utilizada é a afiação em cone de revolução ou simplesmente afiação cônica. A broca é posicionada em frente a um rebolo de copo de tal maneira que seu eixo geométrico forme com a face do rebolo um ângulo igual à metade do ângulo de ponta desejada. Feito isso, encostada uma das arestas cortantes da broca na face do rebolo, a broca é gira em torno do eixo de rotação do aparelho.
A afiação correta só é possível numa afiadora de brocas helicoidais. A afiação manual não gera bons resultados. Os estudos constatamam, que, para igual largura da marca de desgaste nas guias, as brocas afiadas com a máquina especial produzem o dobro do número de furos em relação as brocas afiadas manualmente. O ângulo de saída de uma broca deve corresponder, no diâmetro externo, aproximadamente ao ângulo de hélice. O ângulo de ponta varia de acordo com a especificação do material. Para 118º, produz gumes retos, para os canais e ângulos de hélice usuais. Para maior que 118º, os gumes tornam-se côncavos, provocando tendência do gume formar “bicos” as pontas serem danificadas rapidamente. Se o ângulo for menor que 118º, os gumes principais ficam convexos, o que por sua vez produz vibrações na usinagem. O ângulo de incidência deve ter usualmente 12 a 15º. A verificação da correta afiação se da por observar transversalmente a broca e o ângulo do gume transversal com o gume principal, que para 12 a 15º, deve ser de 45 a 55º.
Figura 7: Croqui 
Fonte: (WWW.CIMM.COM.BR)
Geometria de uma broca helicoidal
Figura 8: Broca helicoidal
Fonte: (SLIDEPLAYER.COM.BR)
6.3 Quais os componentes principais das ferramentas de aço rápido e de cerâmica?
Os principais elementos constituintes das ferramentas de aço rápido são (W, Mo, Co, V), elementos que conferem alta tenacidade às ferramentas. Dureza de 60 a 67 HRC. O Tungstênio (W) é responsável pela formação de carbonetos, melhora revenimento e melhora resistência ao desgaste. O Vanádio (V), formador de carbonetos, melhora resistência ao desgaste (resistente a temperatura) e é usado para acabamento. Cobalto (Co), eleva temperatura de sensibilização a quente, melhora dureza a quente e melhor solubilidade de carbonetos. Molibdênio (Mo) que garante melhora na temperabilidade, tenacidade e pode substituir o tungstênio.
Cerâmica: Constituída basicamente de Alumina, Carbeto de Silício, Cimento Aluminoso, Mulita-Zircônia, Espinélio, Sílica Ativa, Magnésia e Mulita Sintética.
6.4 Como são fabricadas as ferramentas de metal duro?
Metal duro é o nome dado a uma liga de carboneto de tungstênio, produzido por metalurgia do pó. O produto é obtido pela prensagem e sinterização de uma mistura de pós de carboneto e outros materiais de menor ponto de fusão, chamados aglomerantes (cobalto, cromo, níquel ou uma combinação deles).
Após a prensagem, o composto já tem consistência suficiente para ser usinado na forma desejada, ou bem próximo dela. Ocorre a seguir o processo de sinterização, aquecimento a uma temperatura suficiente para fundir o aglomerante, que preenche os vazios entre os grãos dos carbonetos. O resultado é um material de dureza elevada, entre 75 e 90 HRa, dependendo do teor de aglomerante e do tamanho de grão do carboneto. As maiores durezas são conseguidas com baixos teores de aglomerante e tamanho de grão reduzido. Por outro lado maior tenacidade é obtida aumentando o teor de aglomerante e/ou aumentando o tamanho de grão.
As ferramentas de corte, onde a propriedade desejada é elevada dureza, tem teores baixos de aglomerante, menos de 5%. Já em discos de laminação, onde a resistência ao impacto passa a ser vital, é necessário perder um pouco da dureza para
7. CONCLUSÃO
	Com a realização da prática de furação pode-se concluir que foi possível adquirir conhecimento sobre as operações que envolvem este processo, bem como sobre os principais componentes da Afiadora de ferramentas.
	A partir da explanação feita pelo técnico, observaram-se todos os procedimentos que compõem o processo de afiação de uma ferramenta.
	Ainda, foi possível observar que a Afiadora em sua grande maioria é composta por um sistema motor, eixo principal, rebolo e suporte para prender a ferramenta a ser afiada.
Também se pôde entender as aplicações dos diferentes tipos de Afiadoras de ferramentas, e que com as mesmas, é possível fazer diversas operações como Afiação de topo reto, Cilindrar, Filetar, Rebaixar, Afiação de topo em grau (brocas, escareadores e ferramentas de chanfrar), Retificação e Polimento.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NOVAE, R.; ZIELDAS. S. Apostila Senai – Mecânico de Usinagem em Máquinas convencionais. Tecnologia Aplicada 1 e 2. 
WWW.GRUPOINDACO.COM.BR ACESSO DIA (08-10-14) HORA (10:25).
HTTP://WWW.NEI.COM.BR/PRODUTOS/CATEGORIA/AFIADORAS+DE+FERRAMENTAS/ ACESSO DIA (06-10-14) HORA (13:32).
HTTP://WWW.CIMM.COM.BR/PORTAL/MATERIAL_DIDATICO/4815-COMO-FABRICAR-PASTILHAS-DE-METAL-DURO#.VDIOMYFDV4S ACESSO DIA (04-10-14) HORA (12:40).
HTTP://WWW.PIVETAMAQFER.COM.BR ACESSO DIA (03-10-14) HORA (00:15).
WWW.DACOFER.COM.BR ACESSO DIA (03-10-14) HORA (00:40).
SLIDEPLAYER.COM.BR ACESSO DIA (07-10-14) HORA (00:21).
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