(20170905132456)Usinagem Aula 4

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PROCESSOS DE 
USINAGEM
Rafael Carminati
Engenheiro Mecânico 
Especialista em Engenharia de Manutenção
2017
CONTEÚDO
• Força e potencia da usinagem;
• Avarias e desgastes da ferramenta de corte;
Força e Potência da Usinagem
Potência de acionamento
É a potencia do motor que aciona o torno
𝑃𝑚 =
𝑃𝑐
𝜂𝑐
Onde:
𝜂𝑐 = eficiência da transmissão do torno (entre 0,6 e 0,8);
Pc = potência de corte [cv];
Pm = Potência do motor [cv].
Força e Potência da Usinagem
Área da seção de corte
A área da seção de corte é dada pelo produto da profundidade
ou largura de corte.
A = b ∙ h = ap ∙ f
Sendo que:
A = área de seção de corte [mm²]
b = comprimento de corte [mm]
h = espessura de corte [mm]
ap = profundidade de corte [mm]
f = avanço [mm/rev]
Força e Potência da Usinagem
𝑎𝑝 =
𝐷 − 𝑑
2
𝑏 =
𝑎𝑝
𝑠𝑒𝑛𝜒𝑟
ℎ = 𝑓 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝜒𝑟
A
Força e Potência da Usinagem
Calcule a força de corte, rotação, potencia de corte e potência
necessária do motor, para tornear a peça abaixo
Dados:
Aço ABNT : 1060
D = 68 mm
d = 65 mm
Ks = 2300 N/mm²
f = 0,4 mm/rev
L = 58 mm
Vc = 325 m/min
𝜒r = 90º
L
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Por maior que seja a dureza e a resistência ao desgaste das
ferramentas de corte, e por menor que seja a resistência mecânica
da peça de trabalho, a ferramenta de corte sofrerá um processo
de desgaste que mais cedo ou mais tarde exigirá a sua
substituição.
Estudar e entender o processo pelo qual as ferramentas se
desgastam é muito importante, pois pode permitir ações coerentes
e efetivas para reduzir a taxa desse processo, prolongando a vida
da aresta de corte.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Embora os custos com ferramentas de corte representem
apenas uma pequena fração do custo de fabricação,
desgastes acelerados e/ou avarias frequentes levam a
paradas da máquina para troca, e isso significa custos
adicionais e perda de produtividade.
Além disso, o conhecimento do processo de desgaste da
aresta fornecerá subsídios para que haja evolução dos
materiais das ferramentas, tornando-as mais resistentes aos
fenômenos negativos que ocorrem durante o processo de
usinagem.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Podem-se distinguir três fenômenos pelos quais uma
ferramenta de corte perde sua eficácia na usinagem:
• Avaria;
• Desgaste;
• Deformação plástica.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Avaria:
Fenômeno que ocorre de maneira repentina e inesperada, causado
pela quebra, lascamento ou trinca da aresta de corte.
A quebra e o lascamento levam à destruição total ou à perda de uma
quantidade considerável de material da aresta de forma repentina e
imprevisível.
A quebra é mais comum em ferramentas com baixa tenacidade, como
as cerâmicas e os ultraduros.
A avaria pode ocorrer principalmente por dois motivos, sendo eles:
origem térmica e origem mecânica.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Avaria de origem térmica:
Ferramentas que possuem ciclos de aquecimento e
resfriamento constantes como as fresas, que possuem fases
ativas e fases inativas, como mostra a imagem abaixo,
sofrem com o aparecimentos de trincas térmicas.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Estas trincas térmicas são causadas quando a camada
superficial, apresenta uma temperatura bastante alta, se
dilatando.
Porém, as camadas subsequentes a temperaturas inferiores
terão uma dilatação bem menor.
Como consequência, tais camadas impedirão o processamento
de uma dilatação maior na camada superficial, causando
tensões internas.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
As flutuações cíclicas da tensão, cujas taxas dependem da
rotação, que pode chegar a valores elevadíssimos (50.000
rpm), promoverão o aparecimento de trincas por fadiga,
principalmente nas ferramentas de metal duro.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Avarias de origem mecânica:
As trincas de origem mecânica podem surgir devido aos "choques
mecânicos“ ocorridos durante a entrada da aresta de corte na peça ou
durante a saída dela da peça, culminando em lascamentos que podem
condenar a ferramenta de corte.
No fresamento, por exemplo, a cada ciclo ou giro da fresa, cada inserto 
ou aresta sofre um impacto violento na entrada do corte. 
Esse impacto é causado pela mudança súbita de carga zero, no ciclo 
inativo, para carga total de natureza compressiva,
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Desgaste:
A Norma ISO 3685 (1993) define desgaste em ferramentas como a
"mudança de sua forma original durante o corte, resultante da perda
gradual de material".
Ao desgaste em usinagem relacionam-se a mudança da geometria da
ferramenta de corte por perda de massa.
No desgaste, ao contrário da avaria, essa perda acontece de maneira
contínua e progressiva, e em proporções pequenas, às vezes no nível
atômico, às vezes no nível dos grãos do material.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
O tempo em que uma aresta de corte trabalha efetivamente antes de
ser reafiada ou substituída é denominado "vida da ferramenta de
corte" (T).
Em usinagem, normalmente, as arestas de corte se desgastam
seguindo uma curva padrão.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Estágio I: ocorre nos primeiros instantes de corte, nesse estágio, a
ferramenta sofre um desgaste acelerado, natural de adequação ao
sistema tribológico envolvido; como se a cunha cortante estivesse se
acomodando ao processo, passando então a apresentar uma taxa de
desgaste cada vez menor com o passar do tempo.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Estágio II: caracteriza-se por uma taxa de desgaste constante ao longo
do tempo. A ferramenta já se encontra totalmente adequada ao
processo e os mecanismos de específicos de desgaste operam em
regime constante de desgaste.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Estágio IIl: acontece o início de uma aceleração no desgaste e
promovendo, em curto espaço de tempo, a quebra da ferramenta, caso
o corte tenha continuidade dentro desse estágio. Isso acontece, porque
o desgaste atingiu níveis tão elevados que as temperaturas e tensões
envolvidas irão promover, eventualmente, o colapso da ferramenta.
Avarias e desgastes da ferramenta de corte
Deformação plástica:
Mudança da geometria da aresta de corte pelo deslocamento de
material.
Em casos extremos, leva-a total destruição da cunha cortante.
É mais comum ocorrer em ferramentas com resistência relativamente
baixa ao cisalhamento e com maior tenacidade, como o aço rápido, as
ligas fundidas e o metal duro.
A ocorrência nas cerâmicas é difícil, porque a grande fragilidade desse
grupo de materiais não apresenta campo plástico suficiente para
permitir o deslocamento de material, promovendo, antes, a quebra ou
fratura.