Resumo Usinagem 4ºBIM

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4º BIMESTRE 
USINABILIDADE DOS MATERIAIS 
Conceito: Pode ser definido como uma grandeza tecnológica que expressa por meio de um 
valor numérico comparativo (índice ou percentual), um conjunto de propriedades de usinagem 
do material, em relação a outro tomado como padrão. 
Propriedades de usinagem de um material 
São as propriedades que expressam o seu efeito sobre as grandezas mensuráveis inerentes ao 
processo de corte: 
 Vida da ferramenta; 
 Força de usinagem (força de corte); 
 Acabamento superficial da superfície usinada; 
 Temperatura na zona de corte (ou ferramenta); 
 Produtividade (vol. de material removido); 
 Características do cavaco; etc... 
A usinabilidade é determinada experimentalmente, já que dependem de um grande nº de 
variáveis: (afetam o processo de usinagem) 
Variáveis dependentes da máquina: 
 Rigidez estática; 
 Rigidez dinâmica; 
 Potências e forças disponíveis na ferramenta; 
 Faixa de ve e avanços disponíveis; 
 Sistemas de transmissão; etc... 
Variáveis dependentes da ferramenta: 
 Geometria; 
 Material; 
 Qualidade do gume; (qualidade do sup. De saída e de incidência) 
 Tamanho; etc... 
Variáveis dependentes da peça: 
 Forma, dimensão e rigidez da peça; 
 Propriedades físicas, químicas e mecânicas; 
 Temperatura da peça; etc... 
Varáveis dependentes do meio: (fluido de corte) 
 Propriedades refrigerantes; 
 Propriedades lubrificantes; 
 Temperatura; 
 Forma de atuação da ferramenta e intensidade de aplicação no processo. 
Variáveis dependentes do processo de corte: 
 Velocidade de corte; 
 Seção de corte; 
 Forma de atuação do gume de corte. 
Observações: 
1. Devido ao grande nº de variáveis influentes, a usinabilidade não obteve a padronização 
e normalização necessária para trazer os benefícios esperados. 
2. Todo novo material que chega ao mercado, é acompanhado de suas propriedades 
mecânicas e composição química, usualmente ficam de fora resistência ao desgaste, 
resistência a quente e usinabilidade. 
3. Determinar o índice de usinabilidade de um material exige critérios e procedimentos 
convenientes, tempo para realização dos ensaios e recursos financeiros. 
PADRÃO DE USINABILIDADE 
Material tomado como referência para comparação dos resultados experimentais na 
determinação de usinabilidade de um novo material que deve ser usinado. 
Critérios para avaliação do índice de usinabilidade 
Existem vários critérios que podem avaliar a usinabilidade de um determinado material. 
Dentre todos existem os critérios básicos: 
 Vida da ferramenta entre duas afiações sucessivas; 
 Grandeza das forças que atuam sobre a ferramenta; 
 Facilidade de remoção do cavaco (resultado não numérico) 
 Qualidade da superfície produzida durante a usinagem; (não ta no caderno) 
Obs.: Estes critérios podem ser empregados isoladamente ou em conjunto. 
Determinação do Índice de Usinabilidade 
A usinabilidade pode ser determinada basicamente por dois métodos: 
O comportamento de um material sob usinagem é de fundamental importância para os 
sistemas produtivos. 
Em função da necessidade do processo, podemos ter dois métodos: 
 Ensaios rápidos (p/ almoxarifado): quando deseja-se dispender os mínimos tempos e 
materiais para investigação de usinagem em relação a um padrão. Os resultados 
obtidos fornecem uma ideia das condições de usinagem (resultados qualitativos) 
 Ensaios de longa duração: nestas condições de trabalho são reproduzidas fielmente e 
os resultados obtidos possuem elevada confiabilidade. (resultados quantitativos) 
durante o trabalho peça ensaio 
Métodos utilizados para ensaios rápidos (curta duração) 
 
 
1. Momento torsor ou força axial de avanço na broca – furação; (processo de furação: 
bota a peça em cima de uma balança e empurra a furadeira para medir a força de 
avanço. Quanto maior a força menor a usinabilidade); 
2. Tempo de execução de um furo com força de avanço constante; (numa furadeira de 
bancada, só que com força constande (de avanço) Se duas peças com mesma 
espessura forem usadas e Ta < Tb, a usinabilidade de A é maior que B. 
3. Energia absorvida em um corte executado com plaina pêndulo; (é uma cunha de corte 
presa num pêndulo, faz ela bater no material A e depois no material B, analisa-se o 
quanto o pêndulo cravou na peça) 
4. Temperatura da ferramenta ou do cavaco; (quanto maior temperatura menor 
usinabilidade) 
5. Encruamento sofrido pelo cavaco durante sua técnica. (quanto maior recalque 
(encruamento) maior deformação maior força e menor usinabilidade). 
Métodos utilizados para ensaios de longa duração 
 (mesmas características de ferramenta são utilizadas em diversos matérias para realizar a 
relação) 
1. Método baseado na vida da ferramenta; (vida > melhor usinabilidade); 
2. Método baseado na força de usinagem; (força < pior usinabilidade) 
3. Método baseado no acabamento superficial; (condição indireta do desgaste da 
ferramenta) 
4. Método baseado na produtividade; 
5. Método baseado na análise dimensional da peça. 
Todos estes métodos exigem a reprodução fiel das condições de trabalho (produzir de fato com 
o material). 
CUSTOS NA PRODUÇÃO 
1- Objetivo de qualquer sistema produtivo: obter preços competitivos no mercado 
nacional e/ou internacional. 
2- Metas básicas de produção para garantir o mercado: 
- produzir no menor tempo possível; 
- produzir com menor custo possível; 
- produzir com a melhor qualidade possível. 
 
 
 
Tempo 
Qualidade Custo 
 
3 – A produção deve atender 3 aspectos básicos: 
- Aspectos tecnológicos; 
- Aspectos econômicos; 
- Aspectos ambientais (cada vez mais valorizado). 
 
CUSTOS FIXOS (CF) – são os custos que tendem a permanecer iguais, independente do 
volume de produção. Ex.: salários, aluguéis, máquinas, seguros, taxas, impostos, etc... 
CUSTOS VARIÁVEIS (CV) – são aqueles que apresentam gastos relacionados 
diretamente com o produto fabricado. Ex.: matéria prima, ferramentas, energia, etc... 
OBS.: Os custos variáveis inexistem quando a produção é paralizada. 
Importante: Aspectos econômicos e administrativos mais específicos dos sistems 
produtivos serão abordados convenientemente em disciplinas próprias dester termos. 
, onde z é o nº de produtos produzidos. 
Se produzir mais peças no mesmo tempo, o custo por produto cai já que o custo fixo é 
independente do nº de peças. 
 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
Custos = Tempos de produção 
 
Onde: 
T = tempo total; TPR = tempo de preparação; TE = tempo de execução. 
 
TS= tempo secundário; TP= tempo principal. 
Tempo de preparação (TPR): consiste nos tempos anteriores a produção efetiva dos 
componentes: 
- tempos envolvidos no planejamento; preparo nas instruções de fabricação; desenhos 
com cotas adequadas; preparação das ferramentas; preparação de dispositivos 
auxiliares(gabaritos, fixação); otimização de transporte de material; etc... 
Tempo de execução (TE): tempos secundários; tempo principal. 
Tempo secundário (TS): são os tempos improdutivos, isto é, os tempos durante o 
processo de produção onde não há remoção de material. 
- Otimização do processo de troca de peças na máquina; formas adequadas de fixação 
da peça na máquina; emprego de sistemas automáticos de alimentação; emprego de 
máquinas CNC. 
Tempo principal (TP): Tempo efetivo de remoção de material, tempos é feito contato 
entre a ferramenta e a peça. 
Obs.: este tempo pode ser reduzido através (basicamente por estes meios): utilização 
de meios auxiliares de corte para aumentar o desempenho das ferramentas; aumento 
da velocidade de corte (uso de ferramentas mais resistentes, matérias de usinabilidade 
maior); aumentoda seção de corte (avanço, profundidade, maior potencia de corte), 
emprego de usinagem simultânea de várias ferramentas. 
 
Intervalo de máxima eficiência de uma operação de usinagem 
Vida ferramenta -> <- velocidade de corta (taxa de remoção) 
Maior vel de corte = menor tempo principal = menor vida da ferramenta = maior 
tempo secundário 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PLANEJAMENTO DE PROCESSO – PP 
 
O PP determina como o produto é fabricado; tem grande influência no custo do 
produto; é a ligação entre o projeto e a fabricação. 
O planejamento de processo pode ser definido como sendo o ato de preparar 
instruções de operações detalhadas para transformar um desenho de engenharia em 
produto final. 
Tipos de decisões tomadas no PP 
- Seleção da matéria prima e seu método de fabricação; seleção do processo de 
usinagem das superfícies da peça; determinação da seqüência de operações; 
determinação da forma de fixação da peça em cada operação; seleção do 
equipamento e ferramentas para as operações de usinagem; determinação das 
dimensões e tolerâncias operacionais para as operações de usinagem; seleção das 
condições de usinagem e determinação dos tempos padrões para as operações de 
usinagem. 
 
CAPP – PLANEJAMENTO DE PROCESSO ASSISTIDO POR COMPUTADOR 
(computer aided process planning) 
Consiste basicamente em definir as etapas: 
1. Seqüências de operações; 
2. Determinação das máquinas e ferramentas; 
3. Definição das condições de processo e tempos de fabricação. 
Cerca de 84% de tempo é eliminado com o uso de CAPP. 
Formas de desenvolver o CAPP: 
1. Forma variante ou por recuperação: O sistema CAPP que utiliza esta técnica 
baseia-se numa classificação prévia das peças e de sua codificação, conforme 
semelhanças que apresentam: 
Semelhança de caráter geométrico / semelhança de processo de fabricação 
(tecnologia de grupo). 
2. Forma Regenerativa: Consiste na geração de um plano de trabalho a partir de 
uma base de dados que contém informações do projeto. O plano é gerado sem 
a intervenção do operador por meio de decisões lógicas, o processo 
regenerativo imita o raciocínio de um processador. 
3. Forma automática: A forma automática gera um plano completo a partir de um 
modelo em CAD sem a necessidade de intervenção do processista. O 
planejamento automático possui duas características especiais: 
1º: é uma interface CAD inteiramente automática; 
2º: é um sistema planejador completo e inteligente. 
4. Forma híbrida: é o emprego combinado dos métodos anteriores de forma a 
obter a melhor solução final. 
Vantagens do CAPP 
- Maior produtividade: reduz os tempos no planejamento; 
- Racionamento do processo de fabricação: os planos de fabricação tendem a ser mais 
consistentes, lógicos e eficientes. 
- Melhor interpretação e legibilidade do processo de fabricação; 
- Permite integração com outros processos. 
CAM – MANUFATURA ASSISTIDA POR COMPUTADOR 
O CAM consiste no uso de sistemas computacionais para executar o planejamento, 
gerenciamento e controle das operações de fabricação. 
CNC – Controle Numérico Computadorizado 
Consistem em uma série de instruções via computador para realizar o comando de 
uma máquina-ferramenta (realização do trabalho de usinagem). 
O programa CNC transmite para a máquina a geometria da peça e as informações 
relativas a movimentação das ferramentas necessárias ao trabalho. 
Sistema CAM – Fluxograma de informações 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desenho CAD 
Geração dos caminhos das ferramentas 
Pré-processamento 
Programa CNC 
Protocolo de comunicação com máquina ferramenta 
Máquina-ferramenta 
Plano de 
ferramentas 
Formato de 
linguagem CNC 
Edição do programa 
SISTEMA CAM 
Sistema CAD/CAM 
 
São sistemas que a partir do desenho técnico do produto geram os comandos para 
máquina-ferramenta, permitindo a fabricação do componente (operações de 
usinagem). 
Existem diversos pacotes de programas CAD/CAM para diferentes plataformas 
computacionais, cada pacote tem suas funções bem definidas no mercado. 
CAE – Engenharia Assistida por Computador 
Estes sistemas executam análises estruturais. 
Sistemas de gerenciamento de produção: 
- ERP (enterprise resource planning); 
- MRP (material resource planning); 
- PDM (product data management). 
 
CNC – COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO 
DEFINIÇÃO: equipamento eletrônico capaz de receber informações através de entrada 
própria de dados, compilar estas informações e transmiti-las em forma de comando a 
máquina-ferramenta de modo que esta, sem a intervenção do operador, realize as 
operações na seqüência programada. 
BENEFÍCIOS: 
- Possibilita fabricação de peças de geometria complexas, tolerâncias dimensionais 
mais estreitas e melhor acabamento; 
- Melhor repetibilidade nas características do produto; 
- Maior flexibilidade na produção (rápidos ajustes para novos produtos); 
- Qualificação da mão-de-obr com menor carga de trabalho dos trabalhadores; 
- Aumento significativo na produtividade com redução dos custos de produção 
 
 
 
PROBLEMAS/IMPLICAÇÕES 
- Redução do nº de empregados nas linhas de produção; 
- Necessidade de treinamento e capacitação de mão-de-obra para utilização de todo o 
potencial tecnológico da máquina; 
- Investimento inicial elevado na aquisição das máquinas; 
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO CNC 
Existem muitas linguagens de programação (diferentes fabricantes CNC), sendo a 
grande maioria relacionada com: movimentos contínuos; movimentos ponto a ponto 
(duas formas básicas) 
- Programação de movimento continuo 
- Programação ponto a ponto 
A linguagem mais difundida é a APT (Ferramentas Automaticamente Programada). 
1982 – ISSO 6983 (padronizou linguagens). 
TIPOS DE PROGRAMAÇÃO 
- Manual; 
- Assistida por computador; 
- Gráfica interativa. 
ESTRUTURA BÁSICA DE UM PROGRAMA 
 
 
Identificação do programa 
Origem - Referências 
Ponto de troca ferramenta 
Identificação Ferramenta 
Seleção dos parâmetros de Trabalho 
Executar operação 
Ponto de troca 
Parada do programa 
FIM 
POTENCIAL DE TRABALHO DE UMA MÁQUINA CNC 
A capacidade de trabalho de uma máquina CNC é dada pelo número de eixos 
programáveis da máquina. 
Eixo programável: Movimento que pode ser programado e controlado 
simultaneamente pelo CNC. 
Eixo -> Grau de liberdade 
EIXOS DE REFERÊNCIA DE UMA MÁQUINA CNC 
Toda máquina CNC é caracterizada pelo número de eixos programáveis que possui. 
Números de eixos: indica o número de movimentos que a máquina pode executar ao 
mesmo tempo (programáveis pelo CNC). 
Eixo: Programável pelo CNC; 
½ Eixo: não programável pelo CNC (junto com os outros eixos). 
CENTROS DE USINAGEM 
São máquinas CNC que possuem 3 eixos ou mais e agregam sistemas automatizados de 
troca de ferramenta. 
Possuem um “MAGAZINE” (pode ter brocas, mandril, fresas) onde as ferramentas 
ficam a disposição para o trabalho e um sistema ATC (trocador automático de 
ferramentas) coloca na arvore (elemento o qual controla a velocidade de corte da 
máquina) a ferramenta desejada para a operação. 
DEFINIÇÃO DOS EIXOS / SENTIDOS POSITIVOS 
 
PROGRAMAÇÃO ASPECTOS IMPORTANTES 
1) Sistema de coordenadas - (Sistema de coordenada absoluta – REF FIXA) 
(Sistema de coordenada incremental – REF FLUTUANTE) 
2) Tipos básicos de funções – (funções de posicionamento: mov eixos; funções 
especiais – liga/desliga gira horário, fluido de corte; funções preparatórias – 
ciclos de trabalho; funções miscelâneas – auxiliares) 
3) A) Referenciamento da ferramentaB) Referenciamento da peça 
C) Referenciamento da maquina 
4) Comepensação de raio da ferramenta 
 
 Planejamento do processo produtivo: 
O planejamento do processo de fabricação pode ser definido como sendo o ato de 
prepara instruções de operários detalhadas para transformar um desenho de 
engenharia em produto final. 
CAPP – Planejamento de processo assistido por computador 
Consiste nas seguintes etapas básicas: (definição das sequencias de operação, 
determinação das maquinas e ferramentas, definição das condiões de trabalhos e 
tempos da fabricação) 
Formas básicas empregadas para realizar o planejamento do processo: 
1) Forma variante ou por recuperação (utiliza a semelhança geométrica) 
2) Formas regenerativas (base de dados com logicas de seleção 
3) Forma automática (a partidr de modelo em CAD gera plano completo base de 
dados) 
4) Forma hibrida (combinação de todas as formas)