Aula 3 - Mecânica do corte

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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO II
Mecânica do corte
Introdução
Conforme a ferramenta entra em contato com a matéria prima, uma parcela de material é comprimida contra a sua superfície. Gerando deformações plásticas devido ao cisalhamento e abrasão.
As tensões aumentam progressivamente até que tornem-se tão elevadas - acima da tensão de ruptura do material, que inicie um deslizamento, formando o cavaco.
Formação do cavaco
Fonte: adaptado de Klocke
Forças de Usinagem
Trabalho
O trabalho realizado pelo processo de usinagem, corresponde a um somatório de uma série de energias, a maior parte desse trabalho se converte em calor gerado durante o processo de usinagem, decorrente do cisalhamento, do atrito e das deformações plásticas.
Potência de usinagem
As potências necessárias para a usinagem resultam como produtos das componentes da força de usinagem pelas respectivas componentes da velocidade de corte. 
Uma máquina-ferramenta gera potência para girar seu eixo-árvore, executar o movimento de corte e para executar o movimento de avanço
Forças de Usinagem
Temperatura
A maior parte da energia consumida no processo de usinagem é convertida em calor – até 95%; 
A maior parte desse calor permanece no cavaco; 
As principais fontes de calor são o cisalhamento, e o atrito no contato entre a ferramenta e o cavaco.
Esse calor pode ser prejudicial, diminuindo a vida da ferramenta.
Temperatura de Usinagem
Formação do cavaco
A região “a” representa a estrutura da peça em todo o seu volume de forma homogênea.
Em “b” está a estrutura do cavaco, alterada em relação à peça, devido as tensões de cisalhamento, deformações plásticas e temperaturas envolvidas nesse processo.
“c”, e “d” apresentam uma alteração estrutural na superfície do cavaco e da peça, devido ao cisalhamento e a troca de calor com a superfície da ferramenta.
A região “e” representa o ponto onde se inicia o deslizamento do cavaco.
Formação do cavaco
Formação do cavaco
Se o material tem uma capacidade de deformação maior, a separação ocorre imediatamente. 
Se o material é frágil, quase não tendo capacidade de se deformar, ocorre a fratura do cavaco. 
Isso influencia significativamente na forma do cavaco, no acabamento superficial e na integridade superficial.
Tipos de cavaco
Cavacos podem ser classificados em três tipos básicos:
Cavaco contínuo são formados na usinagem de matérias dúcteis, sob altas velocidades.
Cavaco contínuo
Estrutura de material uniformemente deformada, causada por estar em condições constantes de fricção entre o cavaco e a ferramenta.
O cavaco é formado continuamente, devido a ductilidade do material e a alta velocidade de corte.
As forças de corte variam muito pouco devido a contínua formação do cavaco, a qualidade superficial tende a ser boa.
Tipos de cavaco
Cavacos segmentados, formados a partir da usinagem de materiais frágeis, como ferros fundidos.
Cavaco segmentado
O atrito entre a ferramenta e o cavaco é alto, fazendo com que a textura da peça possa ser irregular.
Caracterizado por uma estrutura do material desigualmente deformada.
Tipos de cavaco
Cavacos contínuos com gume postiço, ocorrem na usinagem de matérias dúcteis, sob médias velocidades, o atrito juntamente com as altas temperaturas causa uma aderência do material sólido no da ferramenta. A formação do gume postiço é cíclica, o cavaco se forma, cresce, torna-se instável e quebra.
O que influencia na forma do cavaco?
Condições de corte;
Temperatura
• Geometria da ferramenta;
Resistência mecânica da matéria prima
•Estados metalúrgicos.
Qual a importância do cavaco?
Pode ser um parâmetro para avaliar as condições de usinagem:
Esforços de corte;
Calor gerado e penetração do fluido lubrirefrigerante;
Usinabilidade da matéria prima;
Pode indicar o desgaste da ferramenta;
Qual a importância do cavaco?
Fatores econômicos
Espaço necessário para armazenamento do cavaco;
Segurança do operador;
Condições ambientais
Temperatura de Usinagem
Movimentos
Processo de usinagem consiste em uma série de movimentos relativos envolvendo o conjunto peça-ferramenta-cavaco. 
Existe vários processos de usinagem, em alguns a peça se mantém fixa enquanto a ferramenta realiza os movimentos, em outros a peça movimenta-se enquanto a ferramenta se mantém parada, em outras situações existe movimento de ambas. 
Movimentos
Movimentos
Convencionou-se que o estudo dos movimentos de usinagem é analisado da ótica da peça, ou seja, o movimento relativo é realizado pela ferramenta.
Os movimentos são analisados como: 
Os que causam diretamente a saída de cavaco - movimentos de corte e movimento de avanço; 
E aqueles que não tomam parte direta na saída do cavaco.
Movimento de Corte
O movimento de corte é aquele em que, sem o movimento de avanço, existe somente a remoção de uma única porção de cavaco durante um ciclo da ferramenta;
O movimento de rotação de uma broca. A velocidade de corte (vc) é a velocidade instantânea do ponto de referência do gume de corte na direção e sentido do corte.
Movimento de Corte
Em processos em que a peça ou ferramenta têm movimento rotativo, a velocidade de corte será a velocidade periférica (tangencial) desta.
Movimento de Avanço
O movimento de avanço é aquele em que, em conjunto com o movimento de corte origina a remoção de cavaco de forma repetida ou contínua durante vários ciclos da ferramenta. 
Por exemplo, o movimento axial da broca durante o processo de furação. 
Profundidade de Corte
Além desses movimentos e velocidades é importante salientar o conceito de profundidade de corte (Ap), é a dimensão da camada a ser removida durante a usinagem. 
No fresamento, por exemplo, a profundidade de corte corresponde ao comprimento da fresa a remover material da peça. 
No caso do processo de furação, a profundidade de corte corresponde ao raio da ferramenta.
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