121031-USINAGEM

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Processos de Usinagem
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FABRICAR é transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos. 
A idéia de fabricar teve início a milhares de anos, quando o homem pré-histórico percebeu que, para sobreviver, precisava de algo mais que pernas e braços para se defender e caçar.
Tecnologia da Usinagem
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Durante centenas de anos a pedra foi a matéria-prima, mas por volta de 4000 A.C. ele começou a trabalhar com metais, começando com o cobre, depois com o bronze e finalmente com o ferro para a fabricação de armas e ferramentas.
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O que você tem a dizer desta figura?
A fabricação de um simples clipe envolve projeto, seleção de um material adequado e de um método
de fabricação para atender os requisitos de serviço do artigo.
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FATORES CONSIDERADOS
 Forma e dimensão da peça;
Material a ser empregado e suas propriedades;
Quantidade de peças a serem produzidas;
Tolerâncias e acabamento superficial requerido;
Custo total do processamento.
VÁLIDO PARA TODOS OS PROCESSAMENTOS!
Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se escolhe um processo de fabricação.
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Processos de Usinagem
Torneamento cilindrico externo
Torneamento Cilíndrico Interno
Furação
Retificação interna
Retificação plana
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Processos de Usinagem
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Processos de Usinagem
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Processos de Usinagem
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MOVIMENTOS NA USINAGEM
Os processos de usinagem necessitam de um movimento relativo entre peça e ferramenta.
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Remoção do sobremetal
Como já foi dito, o sobremetal removido da peça ou material bruto é transformado em cavaco. E cavaco é o excedente do ferro fundido, do aço, do alumínio, do bronze e de outros materiais retirados de uma peça durante o processo de usinagem. Portanto, os cavacos são constituídos por lascas, pedaços ou fragmentos extraídos do material usado na fabricação de uma peça qualquer.
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A remoção do sobremetal ocorre em duas fases: desbaste e acabamento da peça.
Desbaste é a fase inicial da usinagem. É utilizada para dar forma ao material que ainda não passou pelo acabamento definitivo. Na fase do desbaste, os cavacos obtidos são grossos e a superfície da peça desbastada apresenta sulcos profundos.
No acabamento, podemos obter um produto com dimensões finais e rugosidade adequada. No acabamento, os sulcos produzidos na superfície quase não são percebidos, pois os cavacos obtidos, em geral, são finos.
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MOVIMENTO DE CORTE
O movimento de corte consiste na volta ou curso dado no material bruto ou na ferramenta para remover o sobremetal localizado neste percurso. O movimento de corte gera o comprimento do cavaco.
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MOVIMENTO DE AVANÇO
O movimento de Avanço consiste no movimento entre a peça e a ferramenta, que, junto com o movimento de corte, gera uma remoção repetida ou contínua do cavaco durante várias rotações da ferramenta ou peça
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MOVIMENTO DE PROFUNDIDADE
O movimento de profundidade, por sua vez, permite a regulagem do corte, gerando a largura do cavaco.
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MOVIMENTO EFETIVO DE CORTE
É o resultado dos movimentos de corte e de avanço (contínuo) realizados simultaneamente.
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 Pelo que você acabou de ver, podemos estabelecer as seguintes relações:
• movimento de corte: comprimento do cavaco
• movimento de avanço: espessura do cavaco
• movimento de profundidade: largura do cavaco
 Veja nas figuras a seguir exemplos de situações em que os movimentos de usinagem estão indicados de maneira associada.
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EXERCÍCIO !!!
Determine os movimentos de corte, avanço e profundidade dos seguintes processos de usinagem:
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O uso adequado das ferramentas de corte é de grande importância para o processo de usinagem, pois interfere no processo de fabricação e contribui para a qualidade do produto usinado. Por essa razão, os trabalhadores da usinagem devem conhecer as principais características das ferramentas e as condições necessárias para o seu uso adequado.
Ferramentas de Corte
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Para selecionar uma ferramenta de usinagem deve-se levar em consideração com relação a:
Material a ser usinado: atenção à dureza e o tipo de cavacos na escolha do material da ferramenta e sua geometria.
 
Processo de usinagem: é necessário observar o tipo de processo de usinagem, pois, podemos encontrar processos que exigem ferramentas de pequena dimensão (torneamento interno com pequeno diâmetro) ou fabricadas com materiais de menor capacidade para usinagem;
Condição da máquina operatriz: devemos considerar as limitações do equipamento como folgas, potência, variações de velocidades, estado de conservação, entre outros;
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Forma e dimensão da ferramenta: Devemos utilizar ferramentas padronizadas;
Custo do material da ferramenta: levando em conta o custo/ beneficio, devemos enquadrar o material ao menor custo e máximo aproveitamento possível;
Condição de usinagem: um processo de acabamento necessita de uma ferramenta mais resistente ao desgaste, por outro lado, no processo de desbaste a ferramenta deve ter maior tenacidade;
Condição da operação: se o corte for do tipo interrompido, e o sistema for pouco rígido, a ferramenta deve ser mais tenaz.
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Resistência ao desgaste: O material deve suportar abrasão ou atrito a altas temperaturas(~1000C) e manter sua propriedade de dureza.
Tenacidade: a ferramenta deve Ter mobilidade para resistir aos choques mecânicos do processo.
Estabilidade química: é necessária para evitar desgaste por difusão.
Como fatores que afetam diretamente a vida útil de uma ferramenta podemos citar ás condições de usinagem, principalmente pela velocidade de corte, seguido pelo avanço e pela profunidade de corte. Outro fator é a própria geometria da ferramenta, no qual vamos estudar adiante.
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	As ferramentas de corte são classificadas em monocortantes e multicortantes.
	As ferramentas monocortantes, conhecidas por bite, apresentam barras com extremidades adequadamente afiadas para o tipo de operação e de material a ser trabalhado.
Tipos de Ferramentas de Corte
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	 A associação ou combinação de ferramentas monocortantes dá origem às ferramentas multicortantes. Por essa razão, as multicortantes dispõem de múltiplas facas de corte, ao contrário das monocortantes que apresentam apenas uma. As facas de corte também são conhecidas por arestas de corte ou lâminas de corte.
Tipos de Ferramentas de Corte
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	A ferramenta utilizada para o corte é também chamada de cunha cortante. O formato das ferramentas de corte deve permitir:
• a remoção do sobremetal, aplicando esforços de corte, cada vez menores.
• a realização do acabamento superficial desejado e a durabilidade das ferramentas.
Consideramos a superfície da ferramenta como a sua parte externa, que pode ser vista e tocada.
Geometria da Ferramenta de Corte
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SUPERFÍCIE DE SAÍDA (a):
Superfície por onde o cavaco “desliza”
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 A superfície que “vê” o material a ser removido é chamada de superfície principal de folga ou de incidência (b).
• A superfície que tende a atritar a ferramenta contra a região já usinada é chamada superfície lateral de folga ou superfície secundária de folga (c).
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	A Aresta de corte é a linha de intersecção ou ponto de cruzamento entre duas ou mais superfícies da ferramenta. 
	As arestas cortantes também são conhecidas por facas,
fios, dentes ou gumes de corte. Sendo classificadas em:
• aresta principal de corte;
• aresta lateral ou secundária de corte.
Arestas de Corte
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A aresta principal de corte resulta da intersecção entre as superfícies de saída e principal de folga. A aresta
principal de corte “vê” o sobremetal a ser removido.
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Já, a aresta lateral ou secundária está localizada na intersecção entre a superfície de saída e a superfície lateral de folga. É a aresta que “vê” a superfície já usinada da peça.
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Ponta da ferramenta ou bico da ferramenta é a região onde ocorre o cruzamento das arestas cortantes: principal e secundária.
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Resumindo...
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Materiais utilizados nas ferramentas
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ÂNGULOS MEDIDOS NO PLANO DE TR
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Estudo do Cavaco
Etapas de mecanismo de formação de cavaco:
Recalque, devido a penetração da ferramenta na peça;
2. O material recalcado sofre deformação plástica, que aumenta progressivamente, até que tensões cisalhantes se tornem suficientemente grandes para que o deslizamento comece;
3. Ruptura parcial ou completa, na região de cisalhamento, dando origem aos diversos tipos de cavacos;
4. Movimento sobre a superfície de saída da ferramenta.
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Tipos de cavacos:
• Cisalhado (segmentado);
• De ruptura (descontínuo);
• Contínuo
 Cavaco Continuo com
Aresta Postiça
Quanto à forma, os cavacos são classificados como:
• Em fita;
• Helicoidal;
• Espiral;
• Em lasca ou pedaços.
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Os cavacos do tipo contínuos (em fita) trás sérios inconvenientes, entre eles destacam:
• Pode ocasionar acidentes, visto que eles se enrolam em torno da peça, da ferramenta ou dos
componentes da máquina;
• Dificulta a refrigeração direcionada, desperdiçando o fluido de corte;
• Dificulta o transporte (manuseio);
• Ele prejudica o corte, no sentido de poder afetar, o acabamento, as forças de corte e a vida útil das ferramentas.
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Assim é necessário peças especiais conhecidas como “Quebra-Cavaco”, tendo como vantagens podemos enumerar:
Redução de transferência de calor para a ferramenta por reduzir o contato entre o cavaco e ferramenta;
2. Maior facilidade de remoção dos cavacos;
3. Menor riscos de acidentes para o operador;
4. Obstrução menor ao direcionamento do fluido de corte sobre a aresta de corte da
ferramenta.
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Fluidos de Corte
A busca por valores maiores de velocidade de corte sempre foi almejada em virtude de uma maior produção de peças, e isso foi possível devido ao surgimento de novos materiais de corte capazes de usinar os materiais com altíssimas velocidade de corte, em contrapartida grandes valores de temperaturas foram geradas na região de corte devido a um grande atrito entre a peça e a ferramenta.
O calor excessivo prejudica a qualidade do trabalho por várias razões:
1. Diminuição da vida útil da ferramenta;
2. Aumento da oxidação da superfície da peça e da ferramenta;
3. Aumento da temperatura da peça, provocando dilatação, erros de medidas e deformações.
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FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE:
As principais funções dos fluidos de corte são:
• Refrigeração a altas velocidades;
• Lubrificação a baixas velocidades.
Outras funções:
• Ajudar a retirar cavaco da zona de corte;
• Proteger a máquina-ferramenta e a peça da corrosão atmosférica
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RAZÕES PARA SE USAR FLUIDOS DE CORTE
Usa-se os fluidos afim de obter um custo total por partes usinadas menor ou um aumento na taxa de produção. Isto é possível devido aos benefícios que os fluidos de corte podem proporcionar, como por exemplo:
• Aumento da vida útil da ferramenta pela lubrificação e refrigeração (diminuição da temperatura);
• Redução das forças de corte devido a lubrificação e, consequentemente, redução de potência;
• Melhora do acabamento superficial;
• Fácil remoção do cavaco da zona de corte;
• Menor distorção da peça pela ação da ferramenta (controle dimensional da peça).
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Velocidade de Corte para Torneamento
A quantidade de material que passa pela parte cortante da ferramenta, durante o espaço de um minuto. Toda vez que a peça sendo torneada faz uma volta completa, a ferramenta corta uma fita que corresponde ao perímetro da peça.
Perimetro = d * π
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Exemplo
Sendo o diametro ( D ) do material sendo torneado de 85mm. Qual o seu perimetro?
 85mm (D) x 3,14 (π)= 267mm 
Se esse material der 100 rotações completas durante 1 minuto, qual será sua velocidade de corte? 
 0,267m x 100 = 26,7 metros por minuto 
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Cálculo Velocidade de Corte
Vc = πDN, para Vc = m/min ou;
Vc= πDN/1000 para Vc = mm/min ou;
Vc= DN/4 para Vc = pés/min
Onde:
 Vc = Velocidade de Corte
 D = Diametro da Peça
 N = número de rotações por minuto
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Exemplos
Qual a velocidade de corte com que está sendo torneada uma peça de 25mm, de diametro, com o torno girando a 560 RPM.
Vc = πDN => 
 Vc = 3,14 x 0,025 x 560 = 43,96 m/min
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Outro exemplo
Calcule a velocidade de corte que, está sendo torneada uma peça de 50 mm de diamêtro e que gira a 160 RPM.
 Vc = 3,14 x 0,05 x 160 = 25,12 m/min
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Cálculo do RPM
Ao tornear devemos saber com qual rotação por minuto deve girar a peça, conseguindo com isso ganhar tempo para usinar determinadas peças e conservar o máximo possível a ferramenta de trabalho.
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Com os dados da tabela de velocidade pode-se calcular o número de RPM com que deve girar
N = Vc x 1000 / π x D
Exemplo: Com quantas rotações ( RPM ) deve girar uma peça de aço duro de 38mm de diâmetro, para ser desbastada com uam ferramenta de aço rápido? 
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Calculando...
N = 12 x 1000 / 3,14 x 38
N = 12000 / 119,32
N = 100,56
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Outro exemplo...
Qual é a rotação que devemos utilizar no torno, para operação de desbaste, usando uma ferramenta de aço rápido, sendo o material da peça a usinar de latão e o diâmetro deste material de 20 mm ?
N = 40 x 1000 / 3,14 x 20
N = 40000 / 62,8
N = 636
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Outros métodos...
O número de rotações por minuto é dado diretamente em tabelas, conforme o tipo de ferramenta, o material a ser usinado, o tipo de operação, e o diâmetro da peça.
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Exemplos...
1) Quantos RPM devo utilizar para debastar ferro fundido com diâmetro de 60mm, usando uma ferramenta de aço rápido?
2) Quantos RPM são necessárias para tornear latão, na operação de acabamento, usando uma ferramenta de aço carbono e tendo o diâmetro de 28mm. 
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Importante...
No caso de diâmetro que não constam na tabela, adotar RPM indicado para o menor diâmetro mais próximo.
Exemplo... Qual o RPM necessário para desbastar uma peça de alumínio com 52 mm de diâmetro, usando uma ferramenta de aço rápido, na operação de alisamento?
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Velocidade de Avanço
Para realizar este cálculo precisamos de dois dados:
O número de rotaçã por minuto (RPM)
O avanço que a ferramenta faz em cada rotação da peça.
 Va = a x N
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Exemplo:
a) Qual a velocidade de avanço de uma ferramenta, se em cada volta da peça, ela avança 1mm e a peça dá 120 rotações por minuto?
Va = 1 mm x 120
Va = 120 mm / min 
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Outro exemplo...
Qual a velocidade de avanço de uma ferramenta que usina uma peça de 12mm de diâmetro, trabalhando a uma velocidade de corte de 18m/min e avanço de 0,3mm/volta?
Vc = πDN (m/min)
N = Vc / πD
N=18 / 3,14 x 0,012
N = 477 RPM
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Calculando...
Va = a x N
Va = 0,3 x 477
Va = 143,1 mm/min
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Tempo de Corte Total
Como você sabe o tempo de corte é o intervalo de tempo necessário para usinagem da peça-obra. Nos manuais, catálogos e demais documentos técnicos, o tempo de corte é indicada pelas letras Tc e o seu valor é expresso em minutos.
Número de passes é o número de vezes em que o percurso de avanço é realizado. Nos manuais, catálogos e demais documentos técnicos, o número de passesé indicado pelas letras (Np).
No torneamento, o diâmetro diminui a cada passe.
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Para obter o valor do tempo de corte nos movimentos rotativos, aplique a fórmula a seguir:
 
 Tc = L x Np / Va
Tc = tempo de corte
L = percurso de avanço + folga (Ao usinar com ferramenta de barra, a folga é duas vezes a largura da ferramenta, em geral cerca de 30mm, com ferramentas rotativas, a folga corresponde ao diâmetro delas
Np = número de passes
Va = velocidade de avanço.
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Exemplo...
Qual o tempo de corte necessário para tornear um eixo de 250mm de comprimento e 150mm de diâmetro, em 3 passes, utilizando uma velocidade de corte de 40m/min e um avanço de 0,2mm/volta?
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Calculando...
Determinando RPM:
Vc = πDN (m/min)
N = Vc / πD
N= 40 / 3,14 x 0,150
N = 85 RPM
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Calculando...
Determinando a Velocidade de Avanço:
Va = a x N
Va = 0,2 x 85
Va = 17 mm/min
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Calculando...
Determinando o Tempo de Corte:
Tc = L x Np / Va
Tc = (250 + 30 ) x 3 / 17
Tc = 49,4 minutos
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O avanço e a profundidade de corte		
Em média, deve-se tomar uma profundidade de corte de 3 a 6 vezes maior que o avanço