desgaste de ferramentas usinagem

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TECNOLOGIA DE 
CONTROLE NUMÉRICO 
DESGASTE DE 
FERRAMENTAS 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
• Ferramenta de corte  solicitada térmica, mecânica 
e quimicamente durante a usinagem. 
• Série de avarias e desgastes de naturezas distintas 
podem ser observados na ferramenta de corte ao 
longo de sua utilização. 
• Para evitar que ocorra o colapso total da ferramenta 
 fundamental estipular limites para as avarias e 
para os desgastes de flanco e cratera (regulares e 
previsíveis) . 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Desgaste de Flanco (VB) 
• Tipo mais comum de desgaste e o tipo preferido de 
desgaste  vida útil da ferramenta previsível e estável. 
• Desgaste de flanco ocorre devido à abrasão, causada 
por constituintes duros no material da peça. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Desgaste de Flanco (VB) 
• Incentivado pelo aumento da velocidade de corte  
deterioração do acabamento da peça e, por modificar 
a geometria do gume original  peça mude de 
dimensão (pode sair da faixa de tolerância). 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Desgaste de Flanco (VB) 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Desgaste de Cratera 
• Craterização  localizada na saída da pastilha  atrito 
e reação química entre o material da peça e a 
ferramenta, e é aumentada pela velocidade de corte. 
• Craterização excessiva enfraquece o gume, e pode levar 
à quebra da ferramenta. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Desgaste de Cratera 
• Não ocorre ao usar-se ferramentas de MD recobertas 
com Al2O3 (eficiente contra a craterização), ferramentas 
cerâmicas, e quando o material da peça é frágil (gera 
cavacos arrancados). 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Gume Postiço 
• Causado por solda por pressão do cavaco na pastilha. 
• Mais comum na usinagem de materiais pastosos, 
como aços com baixo teor de carbono, aços 
inoxidáveis e alumínio. 
• Baixa velocidade de corte aumenta a sua formação. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Entalhe 
• Caracterizado por dano excessivo localizado na face e no 
flanco da pastilha na linha da profundidade de corte. 
• Causado pela adesão (solda por pressão de cavacos) e 
deformação na superfície. 
• Comum ao usinar aços inoxidáveis e HRSA (Heat resistant 
super alloys  Ni, Ti, Co). 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Deformação Plástica 
• Ocorre quando o material da ferramenta é amolecido. 
• Temperatura de corte está muito alta para uma 
determinada classe de ferramenta. 
• Em geral  classes mais duras e as coberturas mais 
espessas melhoram a resistência ao desgaste por 
deformação plástica. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Lascamento e Quebra do Gume 
• Resultado de uma sobrecarga das tensões de tração 
mecânica  tensões podem ocorrer por vários 
motivos, como martelamento de cavacos, pastilha 
muito dura e pouco tenaz, profundidade de corte ou 
avanço , ângulo de quina  , inclusão de areia no 
material da peça, gume postiço, vibrações. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Trincas Térmicas 
• Ocorre quando a temperatura no gume muda 
rapidamente de quente para frio 
• Altas velocidades de corte. 
• Várias trincas podem surgir perpendiculares ao gume 
• Cortes interrompidos, comuns em operações de 
fresamento e agravadas pelo uso de fluido refrigerante. 
• Choques mecânicos na entrada e/ou na saída da 
ferramenta na peça – principalmente em operações de 
fresamento) 
• Relativamente baixas velocidades de corte. 
• Crescimento das trincas  quebra da ferramenta. Para se 
evitar a formação  ferramenta mais tenaz, diminuir o 
avanço, aplicação do fluido em abundância. 
Trincas Mecânicas 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
• Desgaste de flanco e cratera  formas de desgaste 
mais regulares e previsíveis  procura-se estabelecer 
condições de corte onde estas formas de desgaste 
são dominantes sobre o fim de vida da ferramenta. 
• Desgaste de flanco  mede-se no flanco a largura 
média do desgaste VB e a largura máxima da marca 
de desgaste VBmáx  nem sempre a marca de 
desgaste é muito nítida, devido a mudanças de cor ou 
oxidações que ocorrem no flanco, nas regiões limites 
de contato. 
• Além disso  presença eventual de entalhes dificulta 
a interpretação precisa da marca de desgaste de 
flanco. 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Desgastes X Avarias 
• Em geral  desgastes se apresentam como falhas 
contínuas, isto é, possuem comportamento determinístico 
(podem ser modeladas matematicamente) ao longo de sua 
progressão até a deterioração completa da ferramenta  
permite um controle maior da vida. 
• Por outro lado  avarias são falhas transitórias que 
ocorrem aleatoriamente (não podem ser descritas 
explicitamente por uma função matemática)  colapso 
(quebra total)  detectadas frequentemente após o 
ocorrido  p.ex. lascamento do gume: superfície usinada 
pode ficar extremamente danificada, que pode acarretar 
danos irreversíveis à peça. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Deformação Plástica: desgaste ou avaria? 
• Alguns autores classificam a deformação plástica como 
um desgaste  apresenta comportamento 
determinístico ao mudar a geometria da aresta de corte 
pelo deslocamento de material. 
• Outros  avaria de origem térmica causada pelas altas 
pressões e altas temperaturas aplicadas à ponta da 
ferramenta com baixa resistência ao cisalhamento e alta 
tenacidade  deformação provoca deficiências no 
controle de cavacos e deterioração do acabamento da 
peça. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Deformação Plástica: desgaste ou avaria? 
• Seu crescimento pode gerar a quebra do gume. 
• Evita-se pelo emprego de uma ferramenta com maior 
dureza a quente e maior resistência à deformação, ou 
pela alteração das condições de corte e/ou geometria 
da ferramenta com o intuito de diminuir os esforços e 
a temperatura. 
MATERIAIS DE FERRAMENTAS 
Mecanismos de Desgaste 
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Adesão 
• Para ocorrer adesão  afinidade entre o material da 
peça e o material da ferramenta. 
• Além disto  temperatura, tempo, pressão de contato 
devem estar situados em uma determinada faixa de 
valores. 
• Para materiais que apresentam um encruamento 
acentuado  adesão leva à formação do gume 
postiço 
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Abrasão mecânica 
• Ocorre devido à presença de partículas duras no 
material da peça. 
• Cisalhamento e saída de partes do gume postiço e 
sua extrusão pela interface superfície de corte/flanco 
levam a um desgaste acentuado. 
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Difusão 
• Estado sólido  transferência de átomos 
pertencentes à rede cristalina de um material para a 
rede cristalina de outro material, constituída de 
elementos que apresentam afinidade entre si. 
• Quanto maior for a afinidade, temperatura de contato, 
tempo de contato  maior será a difusão entre a 
ferramenta e o cavaco. 
• Superfície da ferramenta  empobrecida dos átomos 
responsáveis pela sua dureza. 
• Temperaturas associadas à difusão  de 850oC a 
1200oC  não promove a fusão do material 
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Difusão 
• Átomos de Co do MD na usinagem de ligas de Ti, indo 
para o cavaco  cratera 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
• Difusão (causando cratera) na 
usinagem de Aço usando-se 
Nitreto de Silício (Si3N4) 
• Vida mais longa na usinagem 
de Ferro Fundido usando-se 
Nitreto de Silício (Si3N4) 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Oxidação 
• Após o corte  muitas vezes são observadascores 
de revenimento na região de contato entre o cavaco e 
a ferramenta  provocadas pela oxidação da 
ferramenta. 
• Só ocorre se a temperatura for suficientemente 
elevada e se houver a presença de O2 na região 
aquecida. 
• MD em temperaturas de corte acima de 8000oC  
mecanismo de oxidação ocorre de forma intensa. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Oxidação 
• Camada oxidada, quando mais macia que o material 
original da ferramenta  cisalhada para fora expondo 
um novo material para manter o processo de reação. 
• Camada oxidada, quando mais dura (p.ex. Al2O3)  
mais resistente que o material original da ferramenta  
cisalhada para fora expondo um novo material para 
manter o processo de reação. 
• Assim  materiais de ferramenta que não contém Al2O3 
desgastam-se mais facilmente por oxidação. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Solicitações mecânicas e térmicas 
• Danos ao gume como microquebras, fissuras 
transversais e longitudinais, bem como deformação 
plástica, advém de solicitações térmicas e mecânicas 
excessivas 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
• Tempo que a ferramenta trabalha 
efetivamente (deduzido os tempos passivos), até 
perder a sua capacidade de corte, dentro de um 
critério previamente estabelecido. 
• Grandezas avaliadas para definir a vida da ferramenta 
 tempo de corte, volume de material cortado, 
número de peças fabricadas. 
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Vida da Ferramenta 
• Fim da vida  detectável quando ocorre mudança em uma ou 
mais características do processo: 
• Valores elevados de desgastes. 
• Temperaturas excessivas atingidas pela ferramenta. 
• Tolerâncias dimensionais fogem do controle. 
• Acabamento superficial deixa de ser satisfatório. 
• Componentes da força de usinagem aumentam 
excessivamente. 
• Mudanças no ruído 
• Mudanças na forma de cavaco 
• Vibrações entre a peça e ferramenta. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
• Curvas de vida de uma ferramenta para um determinado 
material  ensaios de usinagem de longa duração  gume da 
ferramenta trabalha em condições constantes de corte, sendo 
utilizado um critério de fim de vida de desgaste previamente 
fixado. 
• Definição do critério de desgaste  deve-se conhecer a forma 
do desgaste e os mecanismos que regem seu surgimento. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Vida da Ferramenta 
• n  relativamente constante para um determinado 
material de ferramenta, 
• C  depende do material da ferramenta, do 
material da peça e das condições de corte. 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
Exemplo de Dados de Vida da Ferramenta 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
DESGASTE DE FERRAMENTAS 
• Apesar do desgaste de flanco ser o critério de fim de vida da 
ferramenta na equação de Taylor, esse critério não é muito 
prático no ambiente de uma indústria (dificuldades e do 
tempo necessário para medir o desgaste de flanco). 
• Critérios alternativos: 
• inspeção visual do gume pelo operador da máquina para 
determinar quando deve ser trocada a ferramenta, 
• degradação do acabamento superficial da peça, 
• troca da ferramenta após um determinado número de 
peças terem sido fabricadas, 
• troca da ferramenta quando um determinado tempo de 
corte acumulado para a ferramenta tiver sido alcançado.