Usinagem: Processo e Ferramentas

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Cavaco é o material removido do tarugo durante o processo de usinagem, com o objetivo de alcançar as dimensões e formas desejadas para a peça final.
FORMAS DE CAVACOS Quanto à forma, os cavacos são classificados como: - cavaco em fita. - cavaco helicoidal. - cavaco espiral. - cavaco em lascas ou pedaços
Remoção do Cavaco: A moldagem é geralmente realizada vazando-se o metal líquido numa cavidade com geometria equivalente ao negativo da peça. Processo de fabricação onde se obtêm a peça através da moldagem de um metal no estado líquido.
Sem remoção de cavaco Fundição Metalurgia do pó Soldagem Conformação •Laminação •Extrusão •Trefilação •Forjamento •Estampagem
Usinagem: Confere forma, dimensão e acabamento a peça através da remoção de material sob a forma de cavaco.
Cavaco: Porção irregular de material da peça que é retirado pela ferramenta.
O estudo da usinagem é baseado -mecânica (atrito, deformação) -termodinâmica (calor) -nas propriedades dos materiais
Características dos Processos de Usinagem ► Processos lentos, quando comparados com outros. ► Altos custos envolvidos 1. Mão de obra altamente especializada; 2. Maquinário caro; 3. Ferramental caro; 4. Alta produção de resíduo. (10% =>cavaco)
Fundamentos da Usinagem - Princípios de corte Princípio – 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 à do material da peça. Efeito cunha – Cisalhamento de um material sob a ação de uma ferramenta em forma de cunha
Força de coesão –Resistência a ruptura que um determinado material oferece quando submetido a ação de uma cunha de corte
É influenciado por: Tipos de ligações químicas Tipos de Estrutura atômica Tipo de arranjo atômico Composição química Granulação Tratamento térmico
Etapas de formação do cavaco: 1. Recalque - deformação elástica e plástica. 2. Cisalhamento - após ultrapassar a tensão de cisalhamento máxima do Material. 3. Ruptura - Separação do cavaco plenamente desenvolvido.
Fundamentos da Usinagem – Potencia induzida Uma máquina sempre exige uma potência induzida maior do que a potência efetiva na ferramenta. A diferença entre essas duas potências é a perda por atrito e calor entre os componentes da máquina. A potência efetiva é sempre menor que a potência induzida.
Geometria da Ferramenta – Influências da Geometria da Ferramenta Embora possa parecer uma tarefa simples, a escolha da geometria da ferramenta deve ser feito criteriosamente, visando obter sempre o melhor desempenho da ferramenta. A geometria exerce influências sobre: Forma do cavaco Forças e potência de corte Estabilidade Acabamento Integridade física Vida da ferramenta Grau de complexidade da geometria gerada
Geometria da Ferramenta – Ângulo de Cunha
 β - É um dos ângulos mais importantes da ferramenta, pois influi decisivamente na força e na potência de corte, no acabamento e no calor gerado. Sua função é de facilitar o escoamento do cavaco.
α= ângulo de folga ou incidência, reduz o atrito entre a superfície de folga e a peça e melhora a estabilidade da aresta de corte.
y = ângulo de saída, melhora a formação do cavaco, melhora a superfície gerada na peça, reduz a força de corte (trabalho de dobramento do cavaco), facilita o escoamento do cavaco sobre a face.
e = ângulo de ponta ou quina.
Aumentando o ângulo de posição: aumenta o comprimento de contato. A vida útil é prolongada. Aumenta a força passiva. Piora o controle de cavacos. Diminui a espessura do cavaco e aumenta a largura do cavaco. Dificulta a quebra dos cavacos.
Material da Ferramenta - Critérios para Seleção Para uma seleção criteriosa do material da ferramenta, uma série de fatores devem ser ponderados, dentre os quais podem ser mencionados os seguintes: Material a ser usinado Processo de usinagem Condição da máquina operatriz Forma e dimensões da ferramenta Custo do material da ferramenta Condições da usinagem Condições da operação Principais requisitos de um material de ferramenta: Dureza a quente Resistencia ao desgaste Tenacidade Estabilidade química
P= materiais que geram cavacos contínuos => para usinagem de aços => aço carbono, aços ligados.
M= grupo existente entre os grupo P e K, aplicável em aços ferros fundidos, aços inox, aços com alto teor de manganês => aplicações gerais => aço inox
K= materiais, como ferros fundidos, que geram cavacos descontínuos, alumínio e plásticos. => para usinagem de ferros fundidos, matérias não ferrosos e materiais metálicos => ferro fundido. 
Materiais que possuem mais tenacidade: matérias endurecidos, ligas resistentes ao calor, ligas de alumínio, ferro fundido, aço inoxidável e aço.
Material da Ferramenta – Cobertura A função da cobertura em ferramentas e conciliar propriedades diversas num único material, os quais até então eram impossíveis. As principais melhorias obtidas com a cobertura são: Proteção do material de base da ferramenta Redução de atrito na interface cavaco/ferramenta Aumento da dureza na interface cavaco/ferramenta Condução rápida de calor para longe da região de corte Isolamento térmico do material de base da ferramenta. Material: Nitreto de Titanio , Óxido de aluminio, Carbonidreto de titânio.
Mecanismo de Formação do Cavaco. A formação do cavaco influencia diversos fatores ligados a usinagem, tais como: Desgaste da ferramenta Forças e potência de corte Calor gerado na usinagem Penetração do fluido de corte Etc. Assim, estão envolvidos com o processo de formação do cavaco: Aspectos econômicos e de qualidade da peça Segurança do operador Utilização adequada da máquina ferramenta
Classificação dos Cavaco – Tipos
Cavaco contínuo – a distinção das lamelas não é nítida.
Cavaco de cisalhamento – apresentasse constituído de lamelas justapostas bem distintas.
Cavaco de ruptura – apresentasse constituído de fragmentos arrancados da peça usinada
Controle do fluxo do cavaco
A quebra do cavaco acontece quando a deformação aplicada alcançar a deformação limite na ruptura (ir) do material, satisfazendo a seguinte equação.
Controle do fluxo do cavaco A quebra do cavaco acontece quando a deformação aplicada alcançar a deformação limite na ruptura (ir) do material, satisfazendo a seguinte equação
A quebra do cavaco acontece quando a deformação aplicada alcançar a deformação limite na ruptura (ir) do material, satisfazendo a seguinte equação.
Quebra cavaco - Tipos A curvatura do cavaco pode ser controlada para forçar a sua quebra evitando a formação de cavacos longos em forma de fita, com o auxílio de quebra cavaco, que podem ser postiços ou moldados diretamente na superfície da ferramenta.
Aresta Postiça de Corte (APC) Aresta postiça é a adesão de material sobre a face da ferramenta. Acontece quando o material da peça altamente encruado caldeia na face da ferramenta e assume a função de corte.
Temperatura de Corte Energia mecânica associada a deformação do cavaco. Fontes: Deformação Cisalhamento Atrito cavaco-ferramenta Atrito ferramenta-peça Dissipação: Cavaco Peça Ferramenta Fluído de corte
Temperatura de Corte - Distribuição A quantidade de calor dissipada por cada um dos elementos varia com os parâmetros de usinagem. Porém como a região da ferramenta que recebe este calor é reduzida e não muda durante o processo, como acontece com a peça, desenvolvem-se nesta região altas temperaturas, que contribuem para o desgaste da ferramenta.
Temperatura de Corte - Efeitos Peça Danos metalúrgicos ainda maiores quando a temperatura ultrapassa o ponto de transformação do material. Risco de acidentes. Distorção na geometria da peça. Ferramenta Causa a perda de dureza. Favorece mecanismos de desgaste e avaria. Reduz o tempo de vida. Cavaco Nenhum efeito significativo.
Fluidos de corte: Fluidos de corte são aqueles líquidos e gases aplicados na ferramenta e no material que está sendo usinado, a fim de facilitar a operação de corte. Frequentemente são chamados de lubrificantes ou refrigerantes em virtude das suas principais funções na usinagem quaissão reduzir o atrito entre a ferramenta e a superfície em corte e diminuir a temperatura na região de corte
Os fluidos de corte cumprem, nas suas aplicações, uma ou mais das seguintes funções: Refrigerar a região de corte. Lubrificar as superfícies em atrito. Arrastar o cavaco da área de corte Proteger a ferramenta, a peça e a máquina contra oxidação e corrosão.
Material da Ferramenta - Critérios para Seleção
Para uma seleção criteriosa do material da ferramenta, uma série de fatores devem ser ponderados, dentre os quais podem ser mencionados os seguintes: Material a ser usinado Processo de usinagem Condição da máquina operatriz Forma e dimensões da ferramenta Custo do material da ferramenta Condições da usinagem Condições da operação Principais requisitos de um material de ferramenta: Dureza a quente Resistencia ao desgaste Tenacidade Estabilidade química
Ferramentas: Ferramentas integrais, Ferramentas com insertos intercambiáveis
Propriedades do material da ferramenta.
CURVA DE VIDA DE UMA FERRAMENTA Definição: curva q lê relaciona a velocidade d e corte com a vida da ferramenta para uma determinada condição de trabalho. Curva que mostra o comp. orçamento da vida de c corte em função da veloc. idade de corte imposta no processo de remoção em uma determinada operação de usinagem. *Variamos a velocidade de corte e assim teremos o desgaste da ferramenta.
13.2. FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE As principais funções dos fluidos de corte são: • lubrificação à baixas velocidades de corte; • refrigeração à altas velocidades de corte; e menos importante: • ajudar a retirar o cavaco da zona de corte; • proteger a máquina ferramenta e a peça de corrosão atmosférica.
Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco • Movimento de Corte: movimento entre a peça e a ferramenta, o qual sem o movimento de avanço origina somente uma única retirada de cavaco. • Movimento de Avanço: movimento entre a peça e a ferramenta, o qual juntamente com o movimento de corte origina retirada contínua de cavaco. • Movimento Efetivo: movimento resultante dos movimentos de corte e avanço, realizados ao mesmo tempo
Direção de Corte: direção instantânea do movimento de corte. Direção de Avanço: direção instantânea do movimento de avanço. Direção Efetiva: direção instantânea do movimento efetivo de corte.
n - Rotação (rpm) Vi - Velocidade de Corte (m/min)
 Vf - Velocidade de Avanço (mm/min)
 Ve - Velocidade efetiva de corte (m/min)
 f - Avanço (mm/rot)
 Ap - Profundidade de corte (mm) 
S - Área de secção do cavaco (mm2)
 ɳ - Rendimento (%)
 Fc - Força de corte (N) 
Ks - Pressão específica de corte (N/mm2) 
Pc - potencia de corte (W) 
Pin - Potência induzida ( W) 
Pm - Potência do motor (Cv)