Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas _________________________________________________________ https://www.unip.br/presencial/universidade/campi/araraquara.aspx Av. Alberto Benassi, 200 – Parque Laranjeiras, Araraquara-SP. CEP: 14804-300. Tel.: (16) 3336-1800. E-mail: CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA E DE PRODUÇÃO MECÂNICA DISCIPLINA: Processo de Fabricação (PF) APOSTILA PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE USINAGEM Profa. Dra. ROSAMEL MELITA MUÑOZ RIOFANO Araraquara, setembro de 2018. _________________________________________________________ https://www.unip.br/presencial/universidade/campi/araraquara.aspx Av. Alberto Benassi, 200 – Parque Laranjeiras, Araraquara-SP. CEP: 14804-300. Tel.: (16) 3336-1800. E-mail: SUMÁRIO APRESENTAÇÃO..........................................................................................................................1 1. USINAGEM ................................................................................................................................2 1.1- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO .........................................................................................2 1.2- PROCESSO DE USINAGEM ................................................................................................2 1.2.1. DECISÕES E RESTRIÇÕES ...........................................................................................3 1.3- O QUE É USINAGEM? .........................................................................................................3 2. USINABILIDADE DOS METAIS .................................................................................................7 2.1. USINABILIDADE ..................................................................................................................7 2.2. MATERIAIS METÁLICOS .....................................................................................................7 2.3. UNINABILIDADE DOS METAIS ............................................................................................8 3. PARÂMETROS DE CORTE .....................................................................................................12 3.1. PARÂMETROS DE USINAGEM .........................................................................................12 3.1.1. MATERIAL A SER USINADO ........................................................................................12 3.1.2. FERRAMENTA DE CORTE ...........................................................................................12 3.1.3. MOVIMENTOS DA FERRAMENTA E/OU PEÇA ...........................................................13 3.2. CÁLCULOS DOS PARÂMETROS DE USINAGEM .............................................................14 4. PROCESSOS DE USINAGEM CONVENCIONAL ....................................................................15 4.1. TORNEAMENTO ................................................................................................................15 4.2. FRESAMENTO ...................................................................................................................17 4.3. FURAÇÃO ..........................................................................................................................19 4.4. RETÍFICA ...........................................................................................................................21 4.5. BROCHAMENTO ...............................................................................................................22 4.6. ELETROEROSÃO ..............................................................................................................23 4.7. CENTROS DE USINAGEM.................................................................................................24 REFERÊNCIAS ...........................................................................................................................25 Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 1 APRESENTAÇÃO No mercado cada vez mais competitivo, conhecer/dominar os processos de fabricação é imprescindível para melhorar a competitividade de uma empresa. Aplicar os avanços tecnológicos atuais pode contribuir no crescimento e desenvolvimento da indústria. Processos de fabricação de produtos metálicos visam não só dar forma, com a precisão que o produto requer, mas também conferir a este o conjunto de propriedades que o seu uso exige. Fabricar peças mais complexas e com acabamentos de qualidade é um reto. Esta apostila tem a finalidade de ampliarmos nossos conhecimentos sobre o Processo de Usinagem convencional com a remoção de cavaco. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 2 1. USINAGEM 1.1- PROCESSOS DE FABRICAÇÃO São operações empregadas para dar a forma desejada ao componente e/ou conjunto montado (envolvimento de diferentes fenômenos físicos: fusão, solidificação, remoção de material, deformação plástica, difusão, outros). O processo de fabricação influencia na qualidade final e no preço do produto e/ou serve para medir a condição econômica de um país. Bem como de entender a relação processo de fabricação x critérios de segurança x vida em serviço. A Figura 1 mostra a classificação dos processos de fabricação com e sem remoção de cavaco. Nesta apostila será abordado o processo de fabricação de usinagem convencional com remoção de cavaco. 1.2- PROCESSO DE USINAGEM Os processos de fabricação por usinagem são bastante flexíveis em termos de formatos e dimensões das peças. O custo e o tempo necessários podem variar bastante. Halevi* apresenta um exemplo baseado em uma pesquisa realizada com 37 processistas, a eles foi solicitado um plano de processo para produzir um furo com diâmetro de 30mm, comprimento de 30mm, tolerância no diâmetro de ±0,15mm e rugosidade Ra = 7,5. Os processistas sugeriram 12 diferentes planos, todos viáveis, mas com tempos de usinagem variando de 0,13min a 1,3min. A variação dos tempos ocorre, porque o processo proposto depende muito da experiência anterior, o ideal é evitar restrições de qualquer tipo. HALEVI, G. – Autor do Método das Matrizes para gerar o Planejamento de Processos. Figura 1: Classificação dos processos de fabricação com e sem remoção de cavaco. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 3 A seguir mostra-se um modelo de decisões e restrições que pode influenciar na diminuição do tempo de usinagem, aumento de produção e custo-benefício. 1.2.1. DECISÕES E RESTRIÇÕES Planejamento de Processos - é um processo de tomada de decisões com o objetivo de obter um plano de processo econômico. Os parâmetros considerados são: • Geometria da peça; • Matéria-prima; • Exatidão dimensional; • Acabamento superficial; • Tolerâncias geométricas; • Tratamentostérmicos; • Quantidade. As restrições são: • Especificações e resistência da peça; • Máquinas disponíveis; • Ferramentas disponíveis; • Dispositivos de fixação disponíveis; • Tecnologia disponível. Os critérios de otimização são econômicos: • Máxima produção; • Mínimo custo; • Máxima taxa de retorno. As decisões a tomar são: • Selecionar o tipo de processo de usinagem; • Selecionar máquina; • Selecionar o tipo de localização e fixação; • Detalhar as operações; • Selecionar as ferramentas; • Selecionar as trajetórias; • Selecionar as condições de usinagem. 1.3- O QUE É USINAGEM? Usinagem é um processo de fabricação que confere à peça: forma, dimensões e acabamento superficial (Figura 2), ou ainda uma combinação destes, através da remoção de material sob a forma de cavaco. A remoção de material é através de ferramentas ou máquinas. Figura 2: Processo de usinagem. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 4 Segundo a norma DIN 8580, o estudo da usinagem é baseado na mecânica (cinemática, atrito e deformação), na termodinâmica (geração e propagação de calor) e nas propriedades dos materiais. CAVACO Porção de material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular (Figura 3). O cavaco pode representar até 50% de um material bruto depois da usinagem. O conhecimento da formação de cavaco é o conceito mais importante sobre os cavacos, pois permite prognósticos e diagnósticos sobre a qualidade da usinagem e evita desperdícios assim como reduz o tempo de produção. O cavaco possui um impacto no processo de usinagem que implica na qualidade da usinagem, na limpeza da máquina ou setor da máquina, segurança para operador, desgaste de ferramenta ou máquina. A forma de coleta e armazenamento permitem uma área limpa, livre de interferências mecânicas. Por isso existem estudos voltados para o controle do cavaco com o objetivo de reduzir tempo e, consequentemente, custos envolvidos na usinagem. Os pontos mais importantes com relação ao cavaco é: • o alcance do óleo refrigerante até a área de contato com a superfície da peça; • o calor gerado; e • o desgaste da ferramenta. Formação do cavaco O cavaco passa por 3 principais etapas de formação: 1) Deformação elástica – O material sofre deformação elástica e se a usinagem for interrompida nesta etapa a deformação se desfaz, ou seja, há apenas uma deformação momentânea. 2) Deformação plástica – Após a pressão exercida que causa a deformação elástica, ocorre a deformação plástica, ou seja, aquela que não se desfaz. Um número limitado de ligações atômicas se quebram. Apesar da deformação não ser reversível, o volume permanece o mesmo. 3) Ruptura (Cisalhamento) – Momento em que o ponto de contato da superfície do material se rompe iniciando a formação de material segregado (cavaco). Todo material tem seu ponto de ruptura que depende de sua composição, da ferramenta e do tipo de parâmetros da máquina-ferramenta. A seguir na Figura 4 observa-se as três etapas de formação de cavaco. Figura 3: Mostrando diferentes formatos de cavacos. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 5 Forma de cavacos Os cavacos como resultado da usinagem podem apresentar diversas formas (Figura 5) como: desfavorável (cavacos longos – pode danificar tanto a ferramenta como o acabamento superficial da peça) e favorável (ocupam pouco volume, são removidos facilmente). Ferramenta A remoção de material ocorre através da interferência entre ferramenta e peça, sendo a ferramenta constituída de um material de dureza e resistência muito superior ao material da peça. Uma ferramenta retirando cavacos gera algumas consequências como: • atrito – permite a formação de cavaco e possui um sentido da ferramenta para a peça; • força – depende do material usado, da geometria da ferramenta, da quantidade de sobremetal, e dos parâmetros da máquina. Mas não é a ferramenta que a aplica e sim a peça; • movimento relativo – é o movimento de saída do cavaco que se forma num sentido oposto ao material usinado; • calor e desgaste – são resultados do atrito da ferramenta com o material usinado. Quanto maior o calor, mais se necessita de refrigeração (óleos ou ar gelado). Figura 4: Etapas da formação do cavaco. Figura 5: Formas de cavacos resultado da usinagem. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 6 Distribuição térmica durante usinagem A Figura 6 demonstra as temperaturas apresentadas e suas localizações. Note que a temperatura mais quente não é na ponta da ferramenta e sim na superfície onde o cavaco sendo formado mais gera atrito. Figura 6: Mostrando em detalhes a distribuição térmica durante usinagem. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 7 2. USINABILIDADE DOS METAIS 2.1. USINABILIDADE A usinabilidade é o grau de dificuldade de se usinar um determinado material. Os fatores que afetam a qualidade da usinabilidade são: o tipo e a forma da ferramenta de corte; o tipo e estado das máquinas – ferramenta; a velocidade e avanço de corte adotados; o fluido para resfriamento etc. 2.2. MATERIAIS METÁLICOS Os materiais metálicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos, podendo conter elementos não metálicos (carbono-C, nitrogênio-N, oxigênio-O). Exemplos de materiais metálicos: ferro (Fe), cobre (Cu), alumínio (Al) e níquel (Ni), aços (ligas Fe-C), bronzes (ligas Cu-Sn), latões (ligas Cu-Zn), etc. PROPRIEDADES Tanto os metais quanto as ligas têm resistência mecânica relativamente elevada, deformáveis, alta rigidez, ductilidade, conformabilidade e resistência a choques mecânicos. CLASSIFICAÇÃO Os materiais metálicos se classificam em dois grandes grupos (Figura 7): Figura 7: Classificação dos materiais metálicos. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 8 2.3. UNINABILIDADE DOS METAIS Um dos métodos mais comuns para medir a usinabilidade relativa dos metais consiste em se determinar, sob condições pré-fixadas de velocidade e avanço de corte, qual é o material que garante vida mais longa da ferramenta, entre afiamentos mais consecutivos. As propriedades do material que podem afetar a usinabilidade de um material são: ▪ Dureza; ▪ Taxa de encruamento; ▪ Resistência à tração; ▪ Ductibilidade; ▪ Condutividade térmica. EXEMPLOS DUREZA / RESISTÊNCIA À TRAÇÃO ↑ Quando os valores de dureza eresistência à tração são altos: • Dificulta a usinabilidade; • Aumenta os esforços de corte. No caso do aço com dureza de 71HRB (estrutura ferrita-perlita) será mais fácil de usinar do que o aço com dureza de 50HRC (estrutura martensítica). DUCTILIDADE ↑ Nos aços de baixa dureza e alta ductilidade: • Melhora a usinabilidade; • Favorece a formação dos cavacos; • Diminui os esforços de corte; • Tendências de formação a arestas postiças. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 9 Aresta postiça – ocorre devido a fraca ação de corte aplicada durante o processo de usinagem ou em determinados materiais com afinidade com a composição do material duro ou da cobertura. O material usinado solda-se à superfície de saída da pastilha (figura - setas cor laranja) devido às forças de corte. CONDUTIVIDADE TÉRMICA ↑ Com maior condutividade térmica: • Melhora a usinabilidade; • Diminui o calor gerado na região de corte. Dentre os tipos de materiais mais usinados, os que têm maior condutividade térmica são: a) Os alumínios; b) Os aços não ligados; c) Os aços ligados; d) Os aços inoxidáveis. TAXA DE ENCRUAMENTO ↑ Maior taxa de encruamento: • Dificulta a usinagem; • Dificulta a formação de cavacos; • Aumenta os esforços de corte; • Tendências a formação de aresta postiça. Nota: quando metais são deformados plasticamente, eles aumentam sua resistência. A esse fenômeno dá-se o nome de encruamento. → Aços carbono têm baixa taxa de encruamento; → Aços inoxidáveis austeníticos têm alta taxa de encruamento. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 10 É comum de se pensar que no meio produtivo, que a usinabilidade é uma propriedade intrinsecamente ligada à dureza do material da peça e à sua resistência mecânica. Assim, segundo este raciocínio, um material mole é de boa usinabilidade e um material duro de baixa usinabilidade. Verdadeiro ou falso?...... EXEMPLO Comparando dois tipos de aços inoxidáveis austeníticos: Verifica-se na prática que o aço inox 303 tem maior usinabilidade que o 316 porque ele possui sulfeto de manganês (Figura 8), que melhora a usinabilidade. A formação de MnS é devido a que o aço 303 contem enxofre (S = 0,15%) na sua composição química. Composição química (% em peso) Aço Inox C Mn Si Cr Ni Mo S Fe 303 0,15 2,00 1,00 17-19 8-10 - 0,15 Bal. 316 0,08 2,00 1,00 16-18 10-14 2-3 - Bal. USINABILIDADE DAS LIGAS DE ALUMÍNIO O alumínio puro é muito fácil de se usinar, mas quando ele é ligado à sua usinabilidade se torna baixa. Por exemplo. A liga de alumínio-silício (Al-Si) contém partículas de silício altamente abrasivas e desgastam rapidamente a ferramenta de metal duro. É importante ressaltar que as propriedades mecânicas e térmicas do alumínio puro são fatores decisivos nas características de usinagem de suas ligas. Sobre a mesma força de corte, o alumínio puro se deforma 3 vezes mais do que o aço. Embora algumas ligas de alumínio apresentem uma resistência equivalente à do aço com baixo teor de carbono em temperatura ambiente, em temperaturas elevadas a sua resistência é bastante reduzida. Figura 8: Formação de sulfeto de manganês (MnS) no aço inox 303. MnS Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 11 USINABILIDADE DOS AÇOS Fatores que afetam a usinabilidade dos aços: Dureza O fator que predominantemente afeta a usinabilidade é sem dúvida a dureza. Aços com baixo carbono Aços com elevado carbono • Baixa dureza • Alta ductilidade • Tendência a formar aresta postiça de corte (APC) • Dureza aumentada • Ductilidade diminuída • Não há tendência a APC Má usinabilidade Usinabilidade melhorada A dureza de 200HB é um bom valor referencial em termos de dureza. No entanto: DUREZA 200HB DUREZA 200HB • Aumenta os esforços de corte • Aumenta o desgaste via abrasão e difusão • Aumenta a ductilidade • tendência a formar aresta postiça de corte (APC) Microestrutura A variação da microestrutura resultado do tratamento térmico afeta a usinabilidade. Fase cementita = Carboneto de ferro (Fe3C) →é uma fase extremamente abrasiva, pois é cheia de carbonetos que são partículas extremamente duras e a vida da ferramenta é reduzida. martensita = Carboneto de ferro que se forma na têmpera do aço →é uma fase extremamente dura e a vida da ferramenta é reduzida. Presencia de Inclusões São partículas duras presentes no material (óxidos de ferro, Mn, Si, etc.) Macro inclusões: são geradas durante a fabricação no forno. São indesejáveis. Micro inclusões: são desejáveis quando ajudam na remoção rápida do material e na formação do cavaco curto, que retarda o desgaste da ferramenta. São indesejáveis quando são duras e abrasivas provocando o desgaste rápido da ferramenta. Presentes em todos os aços. Presencia de Elementos de Liga Alguns elementos de liga têm efeito positivo na usinabilidade, como por exemplo: chumbo, fósforo, enxofre. Outros têm efeito negativo na usinabilidade (duros e abrasivos) como por exemplo: vanádio, molibdênio, tungstênio, manganês, níquel, cobalto, cromo etc. O carbono quando presente em teor entre 0,3 – 0,6% tende a melhorar a usinabilidade Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 12 USINABILIDADE DO AÇO INOX São ligas ferrosas que possuem um mínimo de 12% de Cr para aumentar a resistência à corrosão. Eles contêm também outros elementos de liga como o Ni, Cu, Al, Si e Mo. Existem 5 classes de aços inoxidáveis: ferríticos, austeníticos, martensíticos, duplex e HP (Hardening precipitation – endurecido por precipitação). Aço inox martensítico: material duro, alto teor de carbono, formação de partículas duras e abrasivas de carboneto de cromo, gera elevados esforços de corte, baixa usinabilidade. Aço inox austenítico: material não muito duro, alta taxa de encruamento, grande zona de plasticidade, formação de cavacos longos que tendem a empastar sobre a superfície de saída, formação de aresta postiça de corte (APC), baixa condutividade térmica (retém calor na região de corte), alto coeficiente de atrito (aumenta os esforços de corte), alto coeficiente de dilatação térmica (dificuldade de obtenção de tolerâncias apertadas), baixa usinabilidade. 3. PARÂMETROS DE CORTE 3.1. PARÂMETROS DE USINAGEM Dentre os parâmetros de usinagem são considerados: 3.1.1. MATERIAL A SER USINADO As propriedades dos materiais que podem influenciar na usinabilidade são: → dureza e resistência mecânica: valores baixos geralmente favorecem a usinabilidade; → ductibilidade: valores baixos favorecem a usinabilidade; → condutibilidade térmica: valores elevados geralmente favorecem a usinabilidade; → taxa de encruamento: alta taxa de encruamento dificulta a usinagem. 3.1.2. FERRAMENTA DECORTE Requisitos do material de ferramenta de corte: • dureza; • resistência à compressão; • resistência à flexão e tenacidade; • resistência do gume; • resistência à quente; • resistência à oxidação; • resistência à abrasão; • condutibilidade térmica; • expansão térmica; • etc. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 13 3.1.3. MOVIMENTOS DA FERRAMENTA E/OU PEÇA a) Movimento de corte (Mc) – é o movimento entre a ferramenta e a peça que provoca a remoção de cavaco durante uma única rotação ou um curso da ferramenta. Geralmente este movimento ocorre através da rotação da peça (torneamento) ou da ferramenta (fresamento). b) Movimento de avanço (f) – é o movimento entre a ferramenta e a peça que, juntamente com o movimento de corte (Mc), possibilita uma remoção contínua do cavaco ao longo da peça. c) Movimento de ajuste ou penetração (αp) – é o movimento entre a ferramenta e a peça, no qual é predeterminada a espessura da camada de material a ser removida. d) Movimento efetivo de corte – é o movimento entre a ferramenta e a peça, a partir do qual resulta o processo de usinagem. Quando o movimento de avanço é contínuo, o movimento efetivo é a resultante da composição dos movimentos de corte e de avanço. e) Movimento de correlação – é o movimento entre a ferramenta e a peça, empregado para compensar alterações de posicionamento devidas, por exemplo, pelo desgaste da ferramenta. f) Movimento de aproximação – é o movimento da ferramenta em direção a peça, com a finalidade de posicioná-la para iniciar a usinagem. g) Movimento de recuo – é o movimento pelo qual ela, após a usinagem, é afastada da peça. É importante ressaltar que tanto os movimentos ativos - que causam diretamente a remoção de cavaco (de corte, de avanço, efetivo de corte) como passivos – que não causam diretamente a remoção de cavaco (de aproximação e afastamento, de ajuste, de correção) são importantes, pois eles estão associados a tempos que, somados, resultam no tempo total de fabricação. Figura 9: Movimentos de processos de usinagem. TORNEAMENTO FURAÇÃO FRESAMENTO RETÍFICA Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 14 3.2. CÁLCULOS DOS PARÂMETROS DE USINAGEM A) Velocidade de corte (Vc) 𝑉𝑐 = (𝜋) (𝑑) (𝑛) 1000 Onde: Vc = velocidade de corte (m/min) d = diâmetro da peça (ferramenta) (mm) n = rotação da peça (ferramenta) (rpm) B) Velocidade de avanço (Vf) 𝑉𝑓 = 𝑓. 𝑛 = (1000) (𝑉𝑐) (Π)(𝑑) (𝑓) Onde: Vf = velocidade de avanço (mm/min) f = avanço (mm/rot.) n = rotação da peça (ferramenta) (rpm) Vc = velocidade de corte (m/min) d = diâmetro da peça (ferramenta) (mm) C) Tempo de corte - tempos ativos (tc) 𝑡𝑐 = 𝐿 (ɑ)(𝑛) Onde: ɑ = avanço (mm/volta) L = percurso da ferramenta (mm) n = rotação da peça (rotações por minuto) 𝑛 = 𝑉𝑐 (𝜋)(𝑑) Onde: Vc = velocidade de corte (m/min) d = diâmetro da peça (mm) Exercício: Determine o tempo de corte do eixo com percurso da ferramenta (L) de 1350mm; diâmetro de 95mm; velocidade de corte (Vc) de 14m/min e avanço (ɑ) de 2mm. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 15 4. PROCESSOS DE USINAGEM CONVENCIONAL A seleção dos processos de usinagem é feita com análise da capacidade do processo de executar o formato da peça com a exatidão, com base no acabamento superficial e nas tolerâncias dimensionais e geométricas requeridas. Quando mais de um processo é utilizado para produzir uma superfície deve-se preparar desenhos adicionais para especificar as dimensões intermediárias. Existem vários tipos de processos de usinagem convencional, os principais são: 4.1. TORNEAMENTO Processo de usinagem onde a peça executa o movimento de corte rotativo e a ferramenta o movimento de translativo de avanço. O torneamento é uma operação de usinagem que permite trabalhar peças cilíndricas movidas por um movimento uniforme de rotação em torno de um eixo fixo (Figura 10). Também podem ser torneadas peças cônicas, furos e roscas. MOVIMENTOS Para realizar o torneamento, são necessários três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta. São eles: → Movimento de corte – é o movimento principal que permite cortar o material. O movimento é rotativo é realizado pela peça; → Movimento de avanço – é o movimento que desloca a ferramenta ao longo da superfície da peça; → Movimento de penetração – é o movimento que determina a profundidade de corte ao empurrar a ferramenta em direção ao interior da peça e assim regular a profundidade do passe e a espessura do cavaco. MAQUINA Todos os tornos, respeitando-se suas variações de dispositivos, ou dimensões exigidas em cada caso, são compostos as seguintes partes: a) Corpo da máquina: barramento, cabeçote fixo e móvel, caixas de mudança de velocidade; b) Sistema de transmissão de movimento do eixo: motor, polia, engrenagem, redutores; c) Sistema de deslocamento da ferramenta e de movimentação da ferramenta em diferentes velocidades: engrenagens, caixa de câmbio, inversores de marcha, fusos, vara, etc. (A) (B) Figura 10: Torneamento cilíndrico: externo (A) e interno (B). Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 16 d) Sistema de fixação da ferramenta: torre, carro porta-ferramenta, carro transversal, carro principal ou longitudinal; e) Sistema de fixação da peça: placas, cabeçote móvel. TIPOS DE TORNOS ▪ Torno retilíneo (cilíndrico, cônico, radial); ▪ Torno curvilíneo; ▪ Torno universal; ▪ Torno CNC (automático) Figura 11: Partes de um torno: a - placa b - cabeçote fixo c - caixa de engrenagens d - torre porta f - carro principal g - barramento h - cabeçote móvel ferramenta e – carro transversal i – carro porta-ferramenta Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 17 PARÂMETROS DE TORNEAMENTO - FÓRMULAS Tempo de corte (tc) 𝑡𝑐 = 𝐿 (ɑ)(𝑛) Onde: ɑ = avanço (mm/volta) L = percurso da ferramenta (mm) n = rotação da peça (rotações por minuto) 𝑛 = 𝑉𝑐 (𝜋)(𝑑) Onde: Vc = velocidade de corte (m/min) d = diâmetro da peça (mm) Força e potência de corte (Fc e Pc) 𝐹𝑐 = (𝑠) (𝑘𝑠 ) Onde: Fc = força de corte s = área da seção transversal do cavaco kc = pressão de corte (tabelado conforme operação e materiais) 𝑠 = (𝑎) (𝑝) Onde: 𝑎 = avanço 𝑝 =profundidade de corte 𝑃𝑐 = (𝐹𝑐 ) (𝑉𝑐 ) Onde: Pc = potência de corte Vc = velocidade de corte VANTAGENS → Trabalhar com tolerâncias apertadas; → Acabamento superficial de qualidade. 4.2. FRESAMENTO Processo de usinagem onde a remoção é realizada através do movimento de corte circular é realizado pela ferramenta, e o movimento (relativo) de avanço é realizado pela peça. A ferramenta é denominada fresa de múltiplos gumes cortantes. Cada gume remove uma pequena quantidade de metal em cada revolução do eixo onde a ferramenta é fixada. MAQUINA A máquina ferramenta que realiza a operação é denominada fresadora. Existem 4 tipos de fresadoras: Fresadora vertical – eixo-árvore (eixo da ferramenta) é perpendicular à mesa da máquina. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 18 Fresadora horizontal – eixo-árvore (eixo da ferramenta) é paralelo à mesa da máquina. Fresadora universal – possui um eixo vertical e um eixo horizontal. Fresagem CNC (Comando numérico computadorizado) – a máquina possui vários eixos (para posicionamento e corte), por exemplo cinco eixos. Parâmetros de corte (rotação, velocidade de avanço) e posicionamento da fresa/ferramenta são dados à máquina por uma sequência de comandos, ou programa. PARÂMETROS DE MOVIMENTO ▪ Frequência de rotação (n – rpm): é o número de voltas por unidade de tempo que a fresa dá em torno do seu eixo; ▪ Velocidade de corte (Vc – m/min): é a velocidade instantânea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de corte, em relação à peça. No fresamento, o movimento de corte é proporcionado pela rotação da ferramenta; ▪ Velocidade de avanço (Vf – mm/min): é a velocidade instantânea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de avanço, em relação à peça. No fresamento, o movimento de avanço é provocado pela translação da ferramenta sobre a peça ou vice-versa. FRESAS E ÂNGULOS DE CUNHA As fresas são ferramentas utilizadas para usinagem do material. Existem 3 tipos dependendo do ângulo da geometria da fresa: Tipo W: para usinar alumínio, bronze, plásticos. Menor número de dentes para permitir a saída de grandes cavacos. Tipo N: para materiais de média dureza (aços de baixo teor de carbono). Tipo H: para materiais duros (aços de alto teor de carbono). Figura 12: Máquina fresadora horizontal. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 19 FÓRMULAS Avanço por volta (𝑎c) 𝑎𝑣 = (𝑎𝑑)(𝑍) Onde: 𝑎𝑣 = avanço por volta 𝑎𝑑 = avanço por dente Z = número de dentes 𝑎𝑚 = (𝑎𝑣)(𝑛) Onde: 𝑎𝑚 = avanço da mesa 𝑛 = rotação 4.3. FURAÇÃO Processo de usinagem destinado à obtenção de um furo geralmente cilíndrico em uma peça, com auxílio de uma ferramenta multicortante denominada broca. Este processo obtém furos de dimensões variadas entre 1 a 50mm com a utilização de uma broca. ESTRUTURA DE UMA FURADEIRA Figura 14: Furadeira: 1 – Cabeçote fixo 2 – Conjunto de polias 3 – Motor elétrico 4 – Eixo (árvore) 5 – Porta ferramenta (mandril) 6 – Ferramenta (broca) 7 – Mesa ajustável 8 – Coluna 9 – Base. Figura 13: Fresas de diferentes tipos dependendo do ângulo: ângulos de folga (); de cunha () e de saída () na fresa. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 20 BROCA São ferramentas de corte de formato cilíndrico, com canais retos helicoidais, possui em uma de suas extremidades uma ponta cônica, afiada em um determinado ângulo, Figura 15. PRINCIPAIS MOVIMENTOS A. Movimento de corte B. Movimento de avanço TIPOS DE FUROS → Passante; → Cego; → Cônico; → Escalonado, etc. TIPOS DE FURADEIRAS • De bancada; • De coluna; • Radial; • Elétrico portátil. PARÂMETROS DO PROCESSO ▪ Tempo de furação; ▪ Percurso total; ▪ Avanço, ▪ Velocidade de corte; ▪ Diâmetro da broca. Figura 15: Partes de uma broca. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 21 4.4. RETÍFICA Processo de usinagem por abrasão que utiliza ferramentas de múltiplas arestas de corte para melhorar o acabamento superficial da peça depois de torneadas, fresadas etc. Este processo utiliza como ferramenta o rebolo. Retirada de no máximo 0,5mm de material (processo é lento). TIPOS DE RETIFICADORAS Plana – retifica superfícies planar; Cilíndrica universal – retifica superfícies externas ou internas e superfícies planas; Sem centro – retificação de superfícies cilíndricas externas em série. Na retificadora plana tangencial de eixo horizontal, utiliza-se um rebolo cilíndrico (tipo reto plano). REBOLO Ferramenta de usinagem composta por: • Grãos abrasivos (óxido de alumínio, carbeto de silício, carbeto de boro, diamante); • Aglomerante – pode variar em material (vitrificado, borracha, etc.); grau de dureza, estrutura (porosidade). Figura 16: Retificadora plana tangencial. Figura 17: Exemplificando o rebolo. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 22 OBJETIVOS ▪ Reduzir rugosidade ou saliências e rebaixos de superfícies usinadas com máquina- ferramenta, como furadeira, torno, plaina, fresadora; ▪ Dar à superfície da peça a exatidão de medidas que permita obter peças semelhantes que possam ser substituídas umas pelas outras; ▪ Retificar peças que tenham sido deformadas ligeiramente durante um processo de tratamento térmico; ▪ Remover camadas finas de material endurecido por têmpera, cementação ou nitretação. 4.5. BROCHAMENTO Processo de usinagem de consiste em arrancar linearmente e progressivamente cavaco da superfície de um corpo, mediante uma sucessão ordenada de fios de corte denominada de brocha, Figura 18. A brochadeira é uma máquina com movimento retilíneo que pode ser vertical ou horizontal O QUE É BROCHA? É a ferramenta utilizada para a remoção progressiva de cavacos. TIPOS DE BROCHAMENTO ▪ Externo ▪ Interno. Figura 18: Processo de usinagem por brochamento. Brochas Externo Interno Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 23 ONDE PODE SER UTILIZADO? ➢ Em polímeros, ferros e aços. VANTAGENS ✓ Acabamento de qualidade ✓ É possível criar engrenagensde zero; ✓ Automatização do processo; ✓ Baixo custo para produção de grandes quantidades. 4.6. ELETROEROSÃO Processo de usinagem de materiais (condutores elétricos) por descargas elétricas. TIPOS DE ELETROEROSÃO Há dois tipos: o Eletroerosão por penetração; o Eletroerosão a fio. APLICAÇÃO → Matrizes (corte, forjamento, etc.); → Moldes de injeção (para plásticos); → Ferramentas de metal duro. VANTAGENS ✓ Permite usinar materiais duros como carbonetos metálicos; ✓ Obtenção de formas complexas, furos irregulares; ✓ Superfície final de qualidade; ✓ Processo automático. Em termos gerais na escola do processo de usinagem deve se ter em consideração as relações que envolvem a usinagem, tais como: ferramenta, máquina-ferramenta, produtividade, meio ambiente, componente, parâmetros de corte. Figura 19: Relações que envolvem a usinagem. Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 24 4.7. CENTROS DE USINAGEM SÉCULO XXI – TECNOLOGIAS INOVADORAS Máquinas flexíveis Integração total por computadores. Figura 20: Linha Romi D – Nova geração: alta produtividade, precisão e tecnologia. Figura 21: Linha Romi DCM 620-5X: centro de usinagem vertical com 5 eixos hibrido combina as operações de usinagem e manufatura aditiva (impressão 3D metálica). Disciplina: Processo de Fabricação Profa. Dra. Rosamel M. Muñoz Riofano ________________________________________________________________________ UNIP ARARAQUARA/Semestre II-2018 25 REFERÊNCIAS Esta apostila foi elaborada com base nas informações retiradas da literatura listada abaixo. Convém ressaltar que as figuras, tabelas e alguns trechos foram retirados na integra destas fontes bibliográficas e páginas web. [1] DIN 8580:2003 – Manufacturing processes – terms and definitions, division. German Institute for Standardization (Deutsches Institut fϋr Normung). [2] MIRANDA, Hélio C. Processos de fabricação. Apostila. Universidade Federal do Ceará Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica de Produção. p175. [3] SUCATAS CHIFTER. Cavaco inox. Publicado em 2015. Disponível em: http://sucatasschifter.com.br/produce/cavaco-inox/ . Acesso em: 18/08/2018. [4] BARRA, Sérgio R. Introdução aos processos de fabricação dos metais. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Curso de Engenharia de Materiais. Disponível em: http://arquivos.info.ufrn.br/.../Parte_I_-_Introduo_aos_processos_de_fabricao_Pblica.pdf. Acesso em: 17/04/2017. [5] AGOSTINHO, Oswaldo L.; VILELLA, Ronaldo, C. BUTTON, Sérgio, T. Processos de fabricação e planejamento de processos. Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Departamento de Fabricação, Departamento de Engenharia de Materiais. Campinas, SP, 2004. [6] COSTA, Éder S. & SANTOS, Dennis J. Processos de usinagem. CEFET-MG, Divinópolis, MG, 2006. [7] DINIZ, A. E. Tecnologia da usinagem dos materiais. 3ª ed. São Paulo: Artiber Editora, 2003.COSTA, [8] BARBOSA, Carlos S. Torneamento. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe0J8AD/torneamento?part=2 Acesso em: 17/05/2017. [9] CENTROS DE USINAGEM – ROMI. Máquinas-ferramentas. Disponível em: http://www.romi.com/categoria/maquinas-ferramenta/centros-de-usinagem/ Acesso em: 05/09/2018.
Compartilhar