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1 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Processos de fabricação Sistema Produtivo Material Energia Informação ProdutoInsumos Resíduos Informação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Processos de fabricação Convencional Conformação • Aplainamento • Brochamento • Fresamento • Furação • Mandrilamento • Retificação • Rosqueamento • Torneamento • Eletroquímica • Eletroerosão • Feixe de elétrons • Jato d’água • Jato abrasivo • Laser • Plasma • Quimica • Ultrasom• Estampagem • Extrusão • Laminação • Trefilação Forjamento Fundição Metalurgia do pó Com remoção de cavaco Sem remoção de cavaco Processos de fabricação Não convencional Corte/chama Usinagem Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de processos de fabricação Sem remoção de material ➢ Conformação; ➢ Forjamento; ➢ Fundição; ➢ Metalurgia do pó. Forjamento Corte por cisalhamento Trefilação Dobramento Fundição LaminaçãoCompactação Repuxo Estiramento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de processos de fabricação Com remoção de material ➢ Corte/chama; ➢ Usinagem. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Usinagem Têm como característica principal a obtenção de peças através da remoção progressiva de material por corte (cisalhamento), conferindo melhor tolerância dimensional, de forma e acabamento superficial às peças fundidas ou forjadas, por exemplo. O material removido é denominado cavaco. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Usinagem Classificação dos métodos de usinagem Corte: Utilizando ferramentas monocortantes, comum no torneamento, ou multicortantes, comum no fresamento, furação, etc. Abrasivo: Utiliza materiais abrasivos em pó como na lapidação, rebolos na retificação, etc. Outros métodos: Elétrico, químico, hidrodinâmico, térmico e LASER. 1 2 3 4 5 6 2 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Usinagem Vantagens Produzem geometrias complexas, difíceis de se obter por outros métodos. Adequado para operações posteriores aos tratamentos térmicos. Mais preciso que os métodos de conformação e fundição. É mais econômica para produzir lotes pequenos. Podem gerar superfícies com padrões especiais. Limitações Necessita de mão de obra especializada. Alta geração de resíduos (10% ou mais vira cavaco). Maior uso de matéria-prima, trabalho, tempo e energia. Não melhora e pode degradar as propriedades mecânicas da peça. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Bibliografia Máquinas-Ferramenta brasileiras e seus equipamentos. São Paulo: Editora Pioneira, 1997, 129p. AGOSTINHO, O. L.; Princípios de engenharia de Fabricação Mecânica: Tolerâncias, Ajustes, Desvios e Analise de Dimensões. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1977, 312p. WITTE, H.; Máquinas-ferramentas: elementos básicos e técnicas de construção. São Paulo: Editora Hemus, 1998, 400p. GROOVER, M. P. Fundamentals of modern manufacturing, materials, process and systems. EUA: Prentice-Hall, 1996. 1061p. WALKER, J.M. HANDBOOK of manufacturing engineering. New York: Marcel Dekker, 1996. 1115p. DINIZ, E. A.; MARCONDES, C. F; COPPINI, N. L. – Tecnologia da Usinagem dos Materiais, São Paulo, Art Liber Editora Ltda., 2006, 6º edição, 262p. FERRARESI, D.; Ferramentas para Corte. Editora McGraw-Hill, 1993, 283p. Notas de aula: Processos de Produção II. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Estágios de um produto Processo de fabricação Plano de processo Folha de operação Etapas Concepção Dimensionamento Programação Fabricação Controle de produção Processos de Produção II Métodos de Usinagem Processo de fabricação Sem remoção de cavaco Com remoção de cavaco Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Traz todas as informações necessárias para transformar o desenho do produto em uma peça acabada, considerando um determinado ambiente fabril. Formado por um plano macro, ou seja, a sequência de operações que especifica a rota pela qual a peça que está sendo fabricada deverá passar. Detalhamento: Plano de qualidade, plano de máquinas, ferramentas, projeto de dispositivos, etc. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Posição 1 Prender a peça na placa em S6 (torno); Cilindrar S3; Facear S1; Furar em cheio S2; Usinar rebaixo no furo, S4 e S5. Posição 2 Prender na placa em S3; Cilindrar S6; Rebaixar saída de ferramenta; Rosquear S6; Facear S7. 7 8 9 10 11 12 3 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Pode ser definido como a determinação dos métodos e da sequência de fabricação para produzir um componente com as especificações de projeto. Pode ser dividido nas seguintes fases: ➢ Interpretação do modelo do produto (desenho); ➢ Seleção da peça em bruto (fundido, forjado, em barra, etc.); ➢ Seleção dos métodos, máquinas-ferramenta, dispositivos e ferramentas; ➢ Seleção das condições de usinagem (velocidade de corte, rotação, avanço, etc.); ➢ Sequência das operações; ➢ Seleção dos instrumentos de inspeção (calibres de linha); ➢ Determinação das dimensões intermediárias e das tolerâncias de produção; ➢ Determinação dos tempos ativos e passivos; ➢ Edição das folhas de operações com as informações de trabalho. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Análise do desenho do produto Para planejar o método de usinagem deve-se estar de posse do desenho detalhado da peça (desenho do produto), com as dimensões, tolerâncias dimensionais, tolerâncias de forma e posição, rugosidade, tratamento térmico, tratamento superficial e opcionais, devidamente explicitados, este deve ser examinado minuciosamente, até se conseguir total compreensão e domínio das exigências do produto. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Análise do desenho da peça Estrutura da peça: Apesar de formas e tamanhos variados, é possível descrever uma peça em termos de formas básicas como cilindros, planos, cones, etc. Superfícies críticas e menos críticas: O contato entre superfícies de outras peças caracteriza uma superfície crítica, com maior exigência de precisão e acabamento. Estudo do material e de tratamentos térmicos: As propriedades mecânicas do material e os tratamentos a que foram sujeitas influenciam as condições de usinagem de cada operação. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Análise do desenho da peça Estudo das dimensões entre as superfícies da peça: As dimensões podem ser apresentadas de três formas: (a) cotação paralela, onde todas as dimensões se referem a uma superfície; (b) cotação em série e (c) cotação combinada. Deve-se garantir o principio de coincidência de cotas entre projeto e fabricação. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Especificação do material e tratamentos Deve-se verificar e avaliar as dificuldades referentes ao material e sua condição de uso (barra, blank, fundido, forjado, etc.). O tipo de material, estrutura e especificação de resistência mecânica influem decisivamente nos métodos empregados. No caso do aço verificar a conveniência de uma normalização prévia, visando melhorar as condições de usinagem e no produto acabado, se houver necessidade de cementação, tempera por indução ou nitretação, qual a profundidade da camada, dureza superficial e no núcleo (normalmente os desenhos especificam apenas a dureza superficial), assim como é relevante a deformação decorrente do tratamento térmico. O tratamento superficial de revestimento protetivo ou decorativo (fosfatização, oxidação, abrilhantamento), em geral são operações finais de acabamento, entretanto, em alguns casos, a peça sofre tratamentos de limpeza (decapagem), antes de determinadas operações. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Considerações para a determinação de um método Dimensões e forma da peça. Peso da peça. Tolerâncias e acabamentos. Método de fabricaçãoNúmero de peças a Material e propriedades. serem produzidas. Deve-se determinar, em primeiro lugar, o método de usinagem para a operação final das superfícies críticas 13 14 15 16 17 18 4 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plano de processo Desbaste: A maior parte do material em bruto da peça é removida nesta etapa, ou seja, operação que visa dar à peça uma forma próxima à final, o importante nesta fase é a taxa de remoção de material e não o acabamento superficial. Semi-acabamento: Este tipo de operação é, para as superfícies menos criticas, a operação final. Em superfícies criticas serve de preparação para a operação de acabamento. Acabamento: Operação que objetiva garantir que as superfícies críticas tenham a precisão e o acabamento superficial requeridos, a quantidade de material removida no passe de acabamento deve ser mínima. Operação importante em superfícies de referência. Finalidade Evitar que superfícies acabadas sejam danificadas. Procurar detectar eventuais defeitos internos no material o mais cedo possível. Reduzir a influência da deformação da peça na precisão das superfícies usinadas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Sobremetal Define-se como Sobremetal de usinagem “Z”, a camada de material a ser removida de uma superfície para a obtenção da dimensão e acabamento desejados, quando esta for usinada. Normalmente, uma peça é usinada em várias operações desde o estado em bruto até as dimensões finais especificadas no desenho do produto. Assim, de acordo com as operações necessárias, o sobremetal pode ser classificado em: ➢Sobremetal total (Zt). ➢Sobremetal intermediário ou operacional (Zi). Processos de Produção II Métodos de Usinagem Sobremetal O Sobremetal total (Zt) mínimo deve compensar fatores como: ➢ A espessura da camada danificada de peças em bruto, como a camada superficial em fundição, material descarbonetado em barras laminadas, ou ainda, profundidade de crateras, irregularidades superficiais, trincas, etc. ➢ Erros inevitáveis de produção ou processamento de usinagem devido aos métodos utilizados para a fabricação da peça em bruto e da peça acabada, além de erros geométricos das máquinas-ferramentas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tolerância dimensional As peças, em geral, não funcionam isoladamente, trabalham associadas a outras peças, formando conjuntos mecânicos que desempenham funções específicas. Executar peças com dimensões rigorosamente exatas é muito difícil, pois os métodos de fabricação estão sujeitos a imprecisões, sempre acontecem variações ou desvios nas medidas, entretanto é necessário que peças semelhantes, tomadas ao acaso, sejam intercambiáveis, isto é, possam ser substituídas entre si sem necessidade de reparos ou ajustes. Na prática as medidas das peças podem variar, dentro de certos limites, sem que isto prejudique a qualidade. Desvios aceitáveis nas dimensões das peças são chamados de tolerâncias dimensionais, que são normatizados e indicados por valores e símbolos, encontrados em tabelas próprias. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tolerância dimensional As dimensões com tolerâncias muito apertadas (dimensionais ou geométricas), requerem uma atenção especial, de modo a atenderem as especificações do projeto. Isto permite determinar quais superfícies da peça serão usadas como referências de usinagem, deve-se evitar trocar a superfície de referência durante a usinagem pois isto significa somar as tolerâncias sobre as dimensões. Portanto as superfícies de referência devem ser escolhidas com critério, de modo a se evitar uma possível troca durante a usinagem. Definidas as superfícies de referência, podemos fixar a peça em várias posições, desde que isso não afete a usinagem da superfície em questão. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Definições Máquinas-ferramenta: Equipamentos destinados a transformar uma peça bruta através da remoção de material. Dispositivos: Fixam e localizam peças ou ferramentas. Por extensão elementos auxiliares, tais como modelos para copiadores, também são chamados de dispositivos. Ferramentas de corte: Atuam diretamente sobre a peça, transformando-a pela remoção de material. Calibradores de linha: Verificam se as peças foram produzidas dentro das variações dimensionais permissíveis. 19 20 21 22 23 24 5 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Máquinas ferramenta 1776 - Máquina à vapor de James Watt. Dificuldade: Usinagem de um cilindro fundido. 1a máquina para furar horizontal. Furadeira de Willkinson, acionada por uma roda d'água. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Máquinas ferramenta Tipos ➢ Múltiplas aplicações: Universais, para produção variada. ➢ Várias aplicações: Automáticas, para produção seriada. ➢ Aplicações específicas: Alta produção. ➢ Construção: Máquinas especiais. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rotação Acionamento da máquina que causa o movimento da ferramenta ou da peça. Avanço Movimento da ferramenta em relação à peça ou vice-versa. Movimentos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Seleção da máquina-ferramenta Devem ser considerados diversos fatores, dentre eles: ➢Graus de acabamento superficial (rugosidades); ➢Quantidade a ser produzida (tamanho do lote); ➢Geometria das peças a serem produzidas; ➢As dimensões do elemento a ser usinado; ➢Precisão dimensional (tolerâncias); ➢Capacidade de trabalho; ➢Material a ser usinado. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Seleção da máquina ferramenta A analise dos fatores técnicos e econômicos indicam a melhor relação custo x benefício, dentre estes fatores temos: Custo do equipamento, ferramental e fluido de corte (quando houver). Necessidade de realizar operações posteriores em outras máquinas. Características construtivas e a área ocupada pelo equipamento. Tempo do ciclo de fabricação e de preparação do equipamento. Conforto operacional para preparar e realizar manutenções. Custos com manutenção, peças e energia elétrica. Capacidade de produzir as peças por completo. Método de fabricação da peça. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Dispositivos Necessários para a fixação da peça na máquina-ferramenta. ➢ Padronizados: Placas, pinças, prismas, etc. ➢ Específicos: Garantir a precisão e/ou aumentar a produtividade. Quando o volume da produção é pequeno e o produto apresenta mudanças frequentes, dispositivos específicos tendem a aumentar os tempos de preparação e os custos de produção. 25 26 27 28 29 30 6 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Dispositivos padronizados Processos de Produção II Métodos de Usinagem Dispositivos específicos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Ferramentas Elementos que atuam diretamente nas peças, modificando sua forma pela remoção de parcelas de material (cavacos). Fabricadas em: 1868 - Aços ferramenta. 1900 - Aços rápidos comuns. Aços rápidos ao cobalto. 1922 - Ligas fundidas. 1926 - Carbonetos sinterizados. 1938 - Cerâmicas de corte. Anos 1970 Nitreto cúbico de boro cristalino (CBN). Diamantes (naturais ou artificiais - PCD). Processos de Produção II Métodos de Usinagem Requisitos desejados ➢ Elevada dureza; ➢ Condutividade e expansão térmica, calor específico; ➢ Pequena tendência a fusão e caldeamento; ➢ Resistência a compressão, abrasão e oxidação; ➢ Resistência a flexão e tenacidade; ➢ Resistência da aresta de corte (gume); ➢ Resistência interna de ligação; ➢ Resistência a quente. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Materiais de ferramentas Materiais para usinagem com ferramentas de geometria definida Materiais metálicos Materiais de ligação Materiais cerâmicos Cerâmicas de corte Materiais de altíssima dureza Cerâmica óxida Cerâmica não óxida Diamante CBN Óxida Mista C/ Si3N4Reforçada c/ Wiskers Aço ferramenta Aço rápido Metal duro (WC) Cermets (TiC/TiN) Diamante monocristalinoDiamante policristalino CBN CBN + TiC CBN + BN hexagonalAl2O3 + SiC-wisker Si3N4 + demaisAl2O3 + ZrO2 Al2O3 Al2O3 Al2O3 + ZrO2 + TiC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de ferramentas Monocortantes 31 32 33 34 35 36 7 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de ferramentas Multicortantes Processos de Produção II Métodos de Usinagem Calibres de linha Instrumentos comparadores construídos de forma a permitir verificar se as peças foram produzidas dentro das variações dimensionais permissíveis. Não são instrumentos de medição direta, por não compararem com a unidade de medida. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Calibres de linha Processos de Produção II Métodos de Usinagem Folha de operação Descrição da operação. Sequência de máquinas-ferramenta. Dispositivos de fixação e localização. Seleção, percurso e ajuste de ferramentas. Condições de usinagem. Calibres de linha. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Definições Operação: É toda manufatura feita numa determinada peça sem soltá-la do dispositivo ou trocá-la de máquina, deve ser sequencial. Dentro da operação tem-se ainda: Fase: Estabelece a sequência de entrada da ferramenta. Caso duas ou mais ferramentas entrem simultaneamente, constituem uma única fase. Estágio: Embora o que caracterize a operação seja a fixação da peça no dispositivo, esta pode ser deslocada em relação à máquina, sem se soltar do mesmo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operação Uma operação é constituída por um conjunto de etapas elementares. Etapa: É quando não há mudança de ferramenta, de superfície usinada e das condições de corte utilizadas. Pode ser formada por um conjunto de passes. Passe é o movimento único da ferramenta na direção do avanço ao longo da superfície usinada. Dentre as atividades para execução de uma operação temos: fixar a peça, trocar ferramentas, ligar a máquina, avançar a ferramenta, verificar a superfície usinada, etc. 37 38 39 40 41 42 8 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operação ➢ A operação dever ser detalhada com informações, instruções, gráficos e/ou desenhos; ➢ Instruções e/ou ilustração para preparação da máquina, por exemplo, o torque a ser aplicado na fixação de um dispositivo. Plano de qualidade: Instruções de medição para a peça, os instrumentos e faixas de tolerâncias, etc. Plano de usinagem: Determinação das condições de usinagem, tais como, velocidade de corte, avanços, rotações, etc. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Operações fundamentais: São aquelas indispensáveis a usinagem da peça. A falta de qualquer uma provoca a parada da fabricação, sem possibilidade de continuidade. Devem ser colocadas em ordem cronológica, para evitar problemas na sequência lógica de processamento. São fundamentais todas as operações que definem as dimensões finais das peças, rugosidade superficial e desvios geométricos, conforme o projeto do produto. Dentre elas temos: ➢ Retificações, internas ou externas, que definem as medidas finais da peça; ➢ Fresamento de rasgos e canais que não serão retificados posteriormente; ➢ Tratamentos térmicos para ajuste de dureza e camada de cementação; ➢ Operações de acabamento de dentes de engrenagens; ➢ Furações e rosqueamentos de peças em geral. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Operações complementares: Efetuadas para finalizar as operações fundamentais, ou ainda, para permitir a sua execução. Dentre elas temos: ➢ Rebarbação, após fresamento, furação, corte de dentes de engrenagem, etc; ➢ Lavagem, antes do tratamento térmico e após a peça pronta; ➢ Marcação de números, símbolos e datas. Operações auxiliares: São executadas para correção de erros introduzidos por operações fundamentais, ou ainda, permitir a execução destas. Consideram-se operações auxiliares a: ➢ Retificação mole (verde); ➢ Lapidação de centros após o tratamento térmico; ➢ Desempenamento de eixos após o tratamento térmico. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Operações opcionais: Necessárias, como o nome indica, apenas em alguns lotes de peças. A sua participação no processo produtivo é ocasional, sendo utilizada somente em condições especiais. Operações de inspeção: São utilizadas para a verificação da qualidade das peças em fases críticas do processamento, tais como: ➢ Verificar dureza e características metalúrgicas após tratamento térmico; ➢ Inspeções dimensionais intermediárias ou final da peça pronta. Um processo de manufatura é sempre um trabalho criativo de engenheiros e técnicos em manufatura sendo, portanto, impossível definir normas rígidas para todos os casos de planejamento, novas soluções ou equipamentos são desenvolvidos como resultado da evolução do conhecimento acumulado. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Representações Dispositivos As peças deverão ser localizadas e fixadas em pontos que garantam seu correto posicionamento. Localizador fixo: Localizador móvel: Apoio fixo: Apoio móvel (prendedor): Peça Superfície não trabalhada (traço ponto ponto): Superfície anteriormente trabalhada (traço fino cheio): Superfície sendo trabalhada (traço médio cheio): Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superfícies de referência Referência de projeto: Definida pelo desenho do produto, chamada de dimensões de projeto. Referência de fabricação: Definida pela fabricação, chamada de dimensões de fabricação, por exemplo, uma superfície a ser usinada. Referência de posicionamento: É uma superfície da peça que define a sua posição, na direção da dimensão de fabricação, para a sua fixação na máquina-ferramenta. Referência de medição: É um ponto, linha ou superfície a partir do qual a posição de uma determinada superfície é medida após a usinagem. 43 44 45 46 47 48 9 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superfícies de referência As referências de projeto devem ser utilizadas como referências para a fabricação sempre que possível, para evitar a transferência de cotas e a consequente redução de tolerâncias de fabricação; Referências de fabricação devem ser adequadas para a medição, para que possam ser diretamente inspecionadas, devem coincidir com as referências de posicionamento, para que não haja necessidade de transferência de cotas e a consequente redução de tolerâncias de fixação. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superfície de referência São superfícies tomadas como ponto de partida para o dimensionamento de uma peça. É a primeira superfície a ser gerada. Critérios: 1. Produto; 2. Método; 3. Matéria-prima. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superfície de referência A; B; C, D – Cotas Nominais A C Contato A B A B A C Superfícies de Referência Contato Produto Movimento relativo: Superfície de contato entre duas peças que se deslocam entre si. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superfície de referência Produto Acoplamento: Um encaixe fixo entre duas ou mais peças onde não há movimento relativo entre elas. Apresentam uma superfície de contato comum entre elas. Superfície de referência A - Cota nominal A A Contato Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superfície de referência Método: Superfícies de fácil acesso, ideais para a localização e ou fixação. Matéria-prima: Superfícies com a menor variação dimensional (fundidos ou forjados). Processos de Produção II Métodos de Usinagem Folha de operação 49 50 51 52 53 54 10 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Folha de operação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Folha de operação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Método destinado ao seccionamento ou recorte de peças com auxilio de ferramentas multicortantes de pequena espessura. Para tanto, a ferramenta gira, se desloca, ou executa ambos os movimentose a peça se desloca ou se mantém parada. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Serra alternativa Vertical Horizontal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Serra de fita Horizontal Vertical Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Serra circular 55 56 57 58 59 60 11 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Serra de disco Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Jato de água Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Jato de água Um jato pressurizado é canalizado através de um orifício estreito de diamante, que o mantém coeso de modo que o corte ocorre com altíssima pressão (entre 20.000 e 55.000 libras por polegada quadrada – PSI, ~380MPascal), através de um orifício de 0,254 a 0,381mm de diâmetro atingindo mais de 1.400km/h. Adicionando pó abrasivo, pode-se cortar uma placa de titânio de 13mm a uma velocidade de 180mm por minuto e cortar chapas de até 150mm. Método que não causa fadiga os produtos finais são livres de tensões e microfissuras devido a mínima força de corte aplicada e por não aquecer os materiais, preservando suas propriedades físico-químicas, não perdem o corte. Corta virtualmente todo tipo de material (metálicos, cerâmicos, poliméricos, vidro balísticos, etc.), com acabamento de alta qualidade. Realizados debaixo d'água para evitar respingos e barulho. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte de metais Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação Destinada à obtenção de orifícios, geralmente cilíndricos, com auxílio de uma ferramenta, multicortante. Junto com fresamento e torneamento, é o método de usinagem mais utilizado na indústria. Operação de desbaste, usada em conjunto com outros métodos de fabricação para se obter alojamento para elementos de fixação, ou pré-furos para acabamento por alargamento, brochamento, etc. 61 62 63 64 65 66 12 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Formas de obtenção de furos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Método de furação Os movimentos em furação são definidos de forma análoga ao observado no torneamento, exceto que a velocidade de corte está relacionada ao diâmetro da broca. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações em furação Rosqueamento Furo de centro Furação em cheio Furação com pré furo Trepanação Furação profunda Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações em furação Alargamento cilíndrico Alargamento cônico Furação escalonada Escareamento Rebaixamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação com brocas helicoidais Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brocas helicoidais Método de maior importância, 20 a 25% do total de aplicações dos métodos de usinagem. A broca helicoidal é a ferramenta mais fabricada e mais difundida para usinagem. Existem aproximadamente 150 formas de afiações e uma série de perfis específicos. Utilizada para obtenção de furos curtos, profundos, rebaixados, com furação em cheio ou com pré-furo. 67 68 69 70 71 72 13 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Geometria das brocas helicoidais Classificação Ângulo da ponta Aplicação Ângulos Tipo H Destinadas à furação de materiais tenazes, duros, frágeis e/ou que produzem cavacos curtos. 80º 118º 140º Materiais prensados, ebonite, náilon, PVC, mármore, granito. Ferro fundido duro, latão, bronze, celeron, baquelite. Aços de alta liga. Tipo N Utilizadas para furação em materiais de dureza média. 130º 118º Aço alto carbono. Aço macio, ferro fundido, latão e níquel. Tipo W Aplicada à furação de materiais macios. 130º Alumínio, zinco, cobre, madeira, plástico. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Geometria das brocas helicoidais Afiações especiais Tipo de afiação Aplicação Formato A Redução da aresta transversal. Aços até 900 N/mm2. Formato B Redução da aresta transversal com correção da aresta principal de corte. Aços com mais de 900 N/mm2. Aços para molas. Aços ao manganês. Ferro fundido. Formato C Afiação em cruz. Aços com mais de 900 N/mm2. Formato D Afiação com cone duplo. Ferro fundido. Formato E Ponta para centrar. Ligas de alumínio, cobre e zinco. Chapas finas. Papel. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Geometria das brocas helicoidais Pode-se, por exemplo, modificar o ângulo da ponta, tornando-o mais obtuso. Isso proporciona bons resultados na furação de materiais duros, como aços de alto carbono. A usinagem de chapas finas apresenta duas dificuldades: 1ª os furos obtidos não são redondos; 2ª a parte final do furo apresenta muitas rebarbas. A forma de evitar esses problemas é afiar a broca de modo que o ângulo de ponta fique muito mais obtuso. Para a usinagem de ferro fundido, primeiramente afia-se a broca com um ângulo normal de 118°. Posteriormente, a parte externa da aresta principal de corte, medindo 1/3 do comprimento total dessa aresta, é afiada com 90°. Quando uma broca comum não proporciona um rendimento satisfatório em um trabalho específico e a quantidade de furos não justifica a compra de uma broca especial, pode-se fazer algumas modificações nas brocas do tipo N e obter os mesmos resultados. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de brocas helicoidais Integral Soldada Com inserto Com haste cônica Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de furadeiras Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de furadeiras 73 74 75 76 77 78 14 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furadeira multifuso Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furadeira multifuso Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furadeira multifuso Processos de Produção II Métodos de Usinagem Partes de uma furadeira Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fixação das brocas Haste cilíndrica Mandris: de três castanhas com aperto manual ou por chave. Pinças: Podem fixar a ferramenta na haste ou na parte cortante. Adaptabilidade do comprimento da ferramenta à cada operação. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fixação das brocas Haste cônica Diretamente no eixo-árvore da máquina (ø haste = ø eixo, cone morse igual). Luvas ou soquetes adaptadores (ø haste ≠ ø eixo, cone morse diferente). 79 80 81 82 83 84 15 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fixação das brocas Brocas com variações na haste reta, tais como: ➢ haste aplainada (chanfrada) ➢ meia cana ➢ quadrada ➢ roscada ➢ entalhada ➢ luvas e buchas Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brocas especiais Broca helicoidal Alma Aresta de corte Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brocas especiais Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brocas especiais Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação profunda Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação profunda Relação profundidade/diâmetro (L/D) > 20 até 150. 3 < L/D < 5 Brocas helicoidais convencionais com furação contínua. L/D > 5 Brocas helicoidais convencionais com furação em ciclos. 85 86 87 88 89 90 16 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação profunda Ferramentas especiais com assimetria na posição dos gumes. Fluido de corte, alimentação interna e transporte de cavacos. Cunha em metal duro para altas velocidades de corte. A furação profunda é aplicada com vantagem nas seguintes operações: ➢Usinagem de materiais com alta porcentagem de elementos de liga; ➢Usinagem de materiais com resistência à tração acima de 1.200 N/mm; ➢Remoção de elevado volume de material por unidade de tempo; ➢Exigências elevadas de tolerância de qualidade superficial e geométrica do furo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Máquinas-ferramenta Requisitos para a furação profunda Máquinas-ferramentas: Maior rigidez eestabilidade dinâmica, dispositivos de fixação que permitam maior rigidez na ferramenta; Fluído de corte: Alta pressão para extração de cavaco e arrefecimento do gume; Brocas: Brocas específicas para grandes relações L/D. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação profunda Fatores limitantes ➢Estabilidade da ferramenta e da máquina; ➢Usinabilidade do material da peça; ➢Precisão da máquina-ferramenta; ➢Composição do fluido de corte; ➢Material da ferramenta. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação profunda (LD >> 5) Insertos Fluído de corte Chanfro de arredondamento Guia Guia Saída de cavacos L/D >> 5 Métodos específicos, empregando brocas de canais retos, brocas canhão, brocas de gume único, brocas BTA e Ejektor. Broca BTA Broca Ejektor. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Furação profunda (LD >> 5) Guia Furos de alimentação de fluído. Canal Cabeça GumeFluído de corte Haste Pinça Broca de canais retos Cabeça de metal duro Canal de saída de cavaco Haste Fluído de corte Gume principal Entrada de fluído Broca canhão Processos de Produção II Métodos de Usinagem Broca de canais retos 91 92 93 94 95 96 17 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Broca canhão Processos de Produção II Métodos de Usinagem Broca BTA Processos de Produção II Métodos de Usinagem Broca Ejektor Processos de Produção II Métodos de Usinagem Alargamento Operação de acabamento utilizada para calibrar furos, conferindo precisão dimensional, geométrica e superficial, sua realização é subsequente a de furação, onde o alargador segue um furo existente, podem ser paralelos ou cônicos. Existem alargadores manuais e para máquinas (fresadoras, tornos, furadeiras). O corte efetivo é executado pelo chanfro na extremidade do alargador, enquanto a parte cilíndrica age como uma guia através do furo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rebaixamento Rebaixamento: Consiste em aumentar o diâmetro de um furo até uma profundidade determinada, destina-se a alojar (embutir), buchas, rebites, cabeças de parafusos, porcas, evitando que os mesmos fiquem aparentes. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Escareamento Escareamento: Um escareador torna cônica a extremidade de um furo previamente feito, é utilizada para alojar elementos de união tais como parafusos e rebites com cabeças cônicas. 97 98 99 100 101 102 18 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rosqueamento Método de usinagem cujo a função é produzir roscas internas e externas. É um dos métodos de usinagem mais complexos. Rosca: Perfil geométrico específico, desenvolvido em forma de hélice sobre um cilindro formando um ou mais filetes helicoidais, pode ser paralelo, cônico, interno ou externo, destinado a fixação, movimentação ou transporte. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Faceadora centradora Máquina-ferramenta destinada a preparação de peças para operações posteriores. Usina as peças no comprimento e executa a furação de centros. Produção seriada. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torneamento Operação de perfilar um sólido, rotacionado em torno de um eixo, pela remoção de material, onde o movimento principal de corte, é geralmente executado pela peça e o movimento de avanço é executado pela ferramenta. Aplicações: Superfícies externas, internas e de face. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Sangramento: Pode ser utilizado para separar o material de uma peça (corte de barras), e abertura de canais com bedames, Operações Faceamento: O movimento de avanço da ferramenta acontece no sentido normal ao eixo de rotação da peça. Tem por finalidade obter uma superfície plana. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rosqueamento: Ajustando rotação e avanço de modo a promover o filetamento da peça de trabalho com um passo desejado, pode ser externo, interno, paralelo ou cônico. Perfilamento: Operação onde uma ferramenta, com o perfil desejado, avança longitudinalmente ou transversalmente contra a peça, usinando a forma desejada. Operações Cilindramento: Operação onde se obtém uma geometria cilíndrica, coaxial ao centro de rotação, pode ser externo ou interno. Superfícies cônicas podem ser obtidas de forma similar, com orientação adequada do carro porta-ferramentas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Movimentos 103 104 105 106 107 108 19 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de tornos Paralelo Revolver Semi-automático Automático Copiador Frontal Vertical CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno paralelo universal Universal. Produção de lotes compostos de pequenas quantidades de peças. Limitação: Número de ferramentas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Partes do torno universal e - carro transversal f - carro principal g - barramento h - cabeçote móvel i -carro porta-ferramenta a - placa b - cabeçote fixo c - caixa de engrenagens d - torre porta-ferramenta Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno revolver Produção de lotes em série. Torre revolver horizontal ou vertical. Estabelecida a sequência de operações, é possível executar várias fases de usinagem sem soltar a peça do dispositivo e sem troca de ferramentas. Podem trabalhar com material único ou em barras. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno revolver Horizontal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno revolver Vertical 109 110 111 112 113 114 20 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno revolver Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno revolver Peças típicas Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno semi-automático Usinagem simultânea com muitas ferramentas. Possuem dois carros porta-ferramentas, com avanço automático. Limitações: superfícies externas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno automático Máquina-ferramenta que possibilita a fabricação de peças cilíndricas, automaticamente, de maneira seriada e contínua, desde a entrada da matéria-prima em bruto até o produto final. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno automático Disco Tambor Frontal Usinagem em barras. Ciclos de trabalho sincronizados e repetitivos. Monofuso ou multifuso. Vantagens: Produtividade, automatização. Limitações: Preparação da máquina Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno automático monofuso 115 116 117 118 119 120 21 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno automático - Peças típicas Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno automático multifuso Disponíveis com 5, 6 e 8 fusos principais montados em um tambor que se indexa a cada ciclo de trabalho, acionados através de cames. Nas posições de cada fuso de trabalho são executadas as operações de usinagem de forma simultânea. Carros transversais ao lado de cada fuso realizam os trabalhos de formar ou copiar o diâmetro externo da peça e carros longitudinais na frente de cada fuso executam as operações de furar, rosquear, alargar, etc. Fabricação de grandes séries de peças, indústria automotiva e de autopeças. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno copiador Padrão copiador. Redução do custo da operação. Produção em série de peças iguais. Limitações: Comprimento: 800 mm; Curso transversal: 90 mm. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno copiador Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno copiador Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno frontal Aplicação: Peças de grande diâmetro e pequeno comprimento. 121 122 123 124 125 126 22 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno vertical Peças de grande peso e diâmetro Processos de Produção II Métodos de Usinagem Torno vertical Diâmetros máximos: Coluna recuada 16.000mm. Coluna junto à mesa 8.000mm. Processos deProdução II Métodos de Usinagem Torno CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plaina Máquina-ferramenta cujo movimento principal é obtido através da alternância retilínea do cabeçote. O movimento rotativo do motor é transformado em retilíneo-alternado por meio de uma roda dentada (volante), um balancim oscilante (travessão) e uma castanha. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Aplainamento Alguns tipos de superfícies que podem ser geradas por aplainamento. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plaina Limadora horizontal De mesa Vertical 127 128 129 130 131 132 23 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plaina limadora horizontal 1 - Corpo; 2 - Base; 3 - Cabeçote móvel (torpedo); 4 - Cabeçote da espera; 5 - Porta-ferramentas; 6 - Mesa. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plaina de mesa 1 - corpo 2 - coluna 3 - ponte 4 - cabeçotes porta-ferramentas 5 - peça 6 - mesa Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plaina de mesa Processos de Produção II Métodos de Usinagem Plaina vertical Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochamento Método que consiste em arrancar linearmente e progressivamente o cavaco de uma superfície de uma peça mediante a sucessão de arestas cortantes. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochamento Exemplos de peças brochadas. 133 134 135 136 137 138 24 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochamento Tipo de superfície: Interna e externa. Direção do movimento: Vertical ou horizontal. Movimento: Ferramenta e peça. Aplicação do esforço: Tração e compressão. Brochamento helicoidal: Comum ou comandado. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Geometria dos dentes da brocha Processos de Produção II Métodos de Usinagem Geometria dos dentes da brocha Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de peças Produção de grandes lotes. Projeto e execução de ferramentas complexas e de alto custo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de superfície Externos: Em uma superfície aberta. Internos: Furos passantes, grande variedade de entalhados. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Formatos Brochas helicoidais Brochamento helicoidal 139 140 141 142 143 144 25 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Formatos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Elementos de uma brocha A - Suporte ; B - Guia posterior; C - Dentes de calibração - cilíndrico; D - Dentes de acabamento - cônico; E - Dentes de desbaste - cônico; F - Cabo; G - Alojamento de cavaco; H - Tirante de fixação; I - Espiga de tração; Dn - Diâmetro do núcleo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Montagem da brocha Trava Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochadeira Horizontal Vertical Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochadeira horizontal A - Cilindro; B - Suporte de fixação; C - Suporte deslizante para apoio de brochas longas; D - Bancada. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Equipamento 145 146 147 148 149 150 26 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochadeira vertical A - Bancada; B - Montante; C - Carro. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochamento vertical Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochamento vertical externo a - Tração, compressão; b - Compressão; c - Tração. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochamento vertical interno Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochadeira vertical Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brochadeira vertical dupla 151 152 153 154 155 156 27 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento Operação de usinagem onde o metal é removido por uma ferramenta giratória, denominada fresa. O material é retirado em pequenas parcelas a cada revolução da ferramenta. ➢ Ferramenta com uma ou várias arestas cortantes, maioria dos casos, dispostas simetricamente ao redor de seu eixo; ➢ Movimento de rotação da ferramenta em torno de seu eixo, para que cada aresta (dentes da fresa), retire uma parcela de material; ➢ Movimento de corte feito pela peça, que está fixa a uma mesa; ➢ O movimento da peça pode ser vinculado ao movimento de rotação da ferramenta. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora - Movimentos No fresamento os cavacos são retirados através da rotação da fresa. A fresa possui um ou mais gumes cortantes, dispostos ao redor de seu eixo, assim cada corte só fica em contato com a peça durante alguns instantes da rotação, pode-se utilizar fluídos de corte ao longo do ciclo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento - Parâmetros Profundidade ou largura de usinagem (ap), profundidade ou largura de penetração da ferramenta na direção perpendicular ao plano de trabalho. Penetração de trabalho (ae ), penetração da ferramenta medida no plano de trabalho e perpendicular à direção de avanço. Penetração de avanço (af), penetração da ferramenta na direção de avanço. 157 158 159 160 161 162 28 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento - Parâmetros Grandezas de penetração para o fresamento tangencial (a) e frontal (b). (a) (b) Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento tangencial Operação na qual as arestas cortantes estão na superfície cilíndrica da ferramenta. O eixo da fresa é paralelo à superfície gerada. Fresas cilíndricas ou tangenciais. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento tangencial Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento frontal (de topo) Operação na qual as arestas cortantes estão na superfície frontal da ferramenta. O eixo da fresa é perpendicular à superfície gerada. Fresas frontais ou de topo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento frontal (de topo) Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de fresamento Tangencial 163 164 165 166 167 168 29 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento discordante O movimento do avanço é contrário ao movimento rotativo da fresa. Problemas: Acabamento superficial, os esforços no início afastam e no final aproximam a ferramenta da peça, causando vibrações. No início do corte existem atrito e temperaturas elevadas, pelo encruamento causado pelo dente anterior da ferramenta. Maior desgaste nas superfícies de folga da ferramenta. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento concordante O movimento do avanço coincide com o movimento rotativo da fresa. Problemas: Condições desfavoráveis para peças fundidas ou com tratamento térmico. Folgas do sistema. Maior desgaste na superfície de saída da ferramenta. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento combinado No fresamento combinado, a fresa tem o seu eixo dentro do campo de corte da peça, assim parte do corte é concordante e parte discordante Processos de Produção II Métodos de Usinagem Classificação das fresas Tipo H: (α=4º, β=81º e γ=4º), indicada para materiais duros, como aços acima de 700N/mm2. W N H Tipo N: (α=7º, β=73º e γ=10º), indicada para materiais de média dureza, como aços até 700N/mm2. Tipo W: (α=8º, β=57º e γ=25º), indicada para materiais de baixa dureza, como alumínio, bronze e plásticos. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresas combinadas Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresas combinadas 169 170 171 172 173 174 30 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de fresadoras Universal Horizontal Vertical Copiadora De mesa CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Características: Eixo árvore horizontal e vertical; Acessórios: Divisor universal; Mesa giratória; Platô. Fresadora universal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora horizontalFerramenta na posição horizontal. Movimentos independentes da mesa na vertical, longitudinal e transversal. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora horizontal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora vertical Ferramenta na posição vertical (cabeçote). Movimentos vertical, longitudinal e transversal da mesa. Modelo especial: Fresadora copiadora. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora vertical 175 176 177 178 179 180 31 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora copiadora Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora de mesa Cabeçote duplo Pórtico (Gantry) Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora de mesa Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora-plainadora de mesa Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresadora CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento de engrenagens 181 182 183 184 185 186 32 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento de engrenagens Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento de engrenagens Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fresamento de engrenagens Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte com fresa de perfil fixo Corte direto com uma fresa de perfil constante, divisor. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte com fresa de perfil fixo Processos de Produção II Métodos de Usinagem Corte com fresa de perfil fixo 187 188 189 190 191 192 http://pt.wikilingue.com/es/Ficheiro:Chain.gif 33 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Geração da curva evolvente Geração do perfil evolvente, curva gerada por um ponto de uma reta que se move, tangencialmente a um círculo. Uma roda denteada, com o perfil de evolvente, gira em contato com um disco liso, imprimindo ao disco, a forma do dente. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Caracol ou criador (método Pfhauter) Ferramenta caracol ou criador. Movimento rotativo contínuo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Caracol ou criador (método Pfhauter) Processos de Produção II Métodos de Usinagem Caracol ou criador (método Pfhauter) Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cortador circular (método Fellows) Combinação de vários movimentos. Usinagem interna, externa e de cremalheiras com dispositivo especial. Ferramenta: Cortador em forma de engrenagem. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cortador circular (método Fellows) 193 194 195 196 197 198 34 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cortador circular (método Fellows) Peças típicas: Engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais internos e externos. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Ferramenta linear (método MAAG) Ferramenta linear. Peças típicas: Engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais internos e externos, diâmetro até 5.000mm. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Ferramenta linear (método MAAG) Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cônica de dentes retos - Bilgram Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cônica de dentes retos - Bilgram Composição de movimentos ao redor de um eixo, do rolamento da superfície cônica sobre um plano e da revolução ao redor de um ponto. Curva exata de uma evolvente de círculo. Produção em série. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cônica de dentes retos - Coniflex Corte com duas ferramentas retas. Cortador circular rotativo. Corte de dentes retos. Produção em série. 199 200 201 202 203 204 fresaengr_02.ppt 35 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Engrenagem cônica de dentes retos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cônica helicoidal - Gleason Corte de engrenagens cônicas espirais. Produção em série. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cônica helicoidal - Gleason Processos de Produção II Métodos de Usinagem Cônica helicoidal - Gleason Processos de Produção II Métodos de Usinagem Shaving Método de rasqueteamento rotativo utilizando um cortador de ultra-precisão, construído na forma de uma engrenagem helicoidal que possui entalhes nos flancos dos dentes, funcionando como arestas de corte, é pressionado contra a engrenagem removendo de 65 a 80% dos defeitos do corte da engrenagem. Método de acabamento. Produção em série. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Shaving 205 206 207 208 209 210 36 Processos de Produção II Métodos de Usinagem As mandriladoras são consideradas máquinas universais que permitem a adaptação de diferentes tipos de ferramentas, por exemplo, as utilizadas nas operações de furação, rosqueamento, torneamento, faceamento, ou fresamento, internas ou externas. A ferramenta possui um movimento giratório, enquanto que a peça é fixa. Mandriladora Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Cilíndrico Cônico EsféricoRadial Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de operação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandrilamento No mandrilamento, a ferramenta executa um movimento de rotação principal e o movimento de avanço é realizado segundo o sentido do eixo de rotação. A ferramenta de corte é fixa em uma barra de mandrilar, com um ângulo determinado pela operação a ser realizada. O mandrilamento ocorre com a rotação da barra de mandrilar, e o sentido de avanço do corte se dá no eixo paralelo ao eixo da ferramenta, ficando a profundidade do corte dada pelo deslocamento da ferramenta em relação ao furo 211 212 213 214 215 216 37 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operação de usinagem de pré-furos, fundidos, forjados ou extrudados com ferramentas de geometria definida, onde ferramenta e peça podem executar movimento de rotação. Utilizada para aumentar o diâmetro de pré-furos garantindo boa qualidade de forma e superfície com estreitas tolerâncias dimensionais. Mandrilamento interno Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandrilamento Radial: método onde a ferramenta se desloca em uma trajetória perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina. Executa operações de faceamento e sangramento radial. Esférico: método onde o eixo de rotação coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandrilamento Cônico: Método onde a ferramenta se desloca segundo uma trajetória inclinada em relação ao eixo principal de rotação da máquina, pode ser interno ou externo. Cilíndrico: Método onde a ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela ao eixo principal da máquina, pode ser interno ou externo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Ferramentas As ferramentas de mandrilar possuem suportes para realização de acabamento em furos, com altíssima precisão. Usam pastilhas intercambiáveis e sistemas de regulagem micrométricos para dar a profundidade da ferramenta na peça, e isso faz com que se consigam melhores condições de acabamento e cilindricidade. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Ferramentas A ferramenta de corte é fixa em uma barra de mandrilar, com um ângulo determinado pela operação a ser realizada. As ferramentas são selecionadas em função das dimensões (comprimento e diâmetro) e características das operações a serem realizadas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem A barra de mandrilar deve ser rígida, cilíndrica, sem defeito de retilineidade. Deve ser bem posicionada no eixo-árvore, para possibilitar a montagem de buchas que formam mancais, evitando com isso possíveis desvios e vibrações durante o uso. Ferramentas 217 218 219 220 221 222 38 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Ferramentas Ferramentas de corte acopladas a barra de mandrilar. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Sistema modular de ferramentasProcessos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de mandriladoras Horizontal Vertical Montante móvel CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora horizontal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora Horizontal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora horizontal de mesa Base e barramento, para o movimento do carro; Coluna do cabeçote; Cabeçote; Coluna da Luneta; Luneta; Carro com a mesa giratória. 223 224 225 226 227 228 39 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora múltipla Usinagem de alta produção. Grupos de cabeçotes/elementos padronizados. Operações simultâneas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora múltipla Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de peças Mandrilamento de um corpo de válvula em uma mandriladora de três cabeçotes. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipo de peças Usinagem de um cardã de automóvel em uma mandriladora de quatro cabeçotes. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandrilamento Usinagem de um diferencial de automóvel em uma mandriladora de quatro cabeçotes. 229 230 231 232 233 234 40 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandrilamento vertical Mesa giratória Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora horizontal de montante móvel O montante/cabeçote é colocado diretamente no solo, sobre uma base que desliza sobre guias, a mesa é fixa no solo, possibilitando a usinagem de peças de grande comprimento. Mandrilamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora de montante móvel Processos de Produção II Métodos de Usinagem Mandriladora CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Método de correção de irregularidades geométricas, em geral de acabamento, produzidas em usinagens anteriores, com grande exatidão removendo pequenas camadas de material. Sua ferramenta é o rebolo, formado por inúmeros e pequenos grãos abrasivos, que entram em contato com a peça a ser usinada. Retificação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações Retificação cilíndrica externa com avanço radial Retificação cilíndrica interna com avanço longitudinal Rebolo Peça Peça Rebolo Peça Peça Rebolo Rebolo 235 236 237 238 239 240 41 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações Rebolo Peça Retificação cônica externa com avanço longitudinal Retificação de perfil externa com avanço radial Rebolo Peça Retificação de topo externa com movimento retilíneo da peçaPeça Rebolo Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações Retificação de perfil com avanço longitudinal Rebolo Peça Retificação tangencial com movimento retilíneo da peça Rebolo Peça Retificação sem canal de saída Peça Rebolo Superfície a retificar Superfície a retificar Rebolo Peça Retificação com canal de saída Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações Retificação cilíndrica sem centros Rebolo de corte Peça Rebolo de arraste Retificação cilíndrica sem centros com avanço longitudinal contínuo da peça Peça Rebolo de corte Rebolo de arraste Rebolo de corte Peça Rebolo de arraste Retificação cilíndrica sem centros com avanço transversal do rebolo Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rebolos O rebolo é, basicamente, constituído de partículas duras (abrasivas), unidas por um aglomerante. A eficiência do rebolo está diretamente relacionado com o tipo do abrasivo empregado, o aglomerante e a porosidade existente. O grão abrasivo é responsável pelo corte da peça que está sendo retificada, os mais utilizados são o carboneto de silício, a alumina, o diamante policristalino e o nitreto cúbico de boro cristalino (CBN). O aglomerante tem como função manter o grão abrasivo no lugar. A porosidade tem a importante finalidade de conduzir o fluido de corte para a peça e dar espaço para os cavacos. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rebolos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rebolos 241 242 243 244 245 246 42 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Formas e aplicação dos rebolos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Principais tipos de rebolos RT - Reto AN - ANEL CR - Copo reto PR - Prato PR - Prato PR - Prato CC - Copo cônico DL - Rebaixado dos dois lados UL - Rebaixado de um lado RV - Rebolo em V Processos de Produção II Métodos de Usinagem Principais perfis de rebolos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Montagem de rebolos Antes da montagem os rebolos devem passar por uma inspeção de som, este teste é efetuado batendo levemente na lateral do rebolo com uma ferramenta de madeira ou plástico. Um som claro e metálico, semelhante ao de um sino, indica que o rebolo não apresenta trincas internas e pode ser utilizado (norma NBR - 15230). Usar sempre rótulos para montagem dos rebolos, eles permitem a distribuição uniforme da força de aperto, verificar se os mesmos estão limpos, sem ressaltos e bem presos ao rebolo. Inspecionar os flanges antes da montagem, eles devem ser idênticos, estar limpos, sem rebarbas e seu diâmetro deve ser de no mínimo 1/3 do diâmetro do rebolo. Selecionar as buchas de redução de acordo com o diâmetro do furo do rebolo e do eixo. O aperto deve ser somente na pressão necessária para fixar o rebolo entre os flanges, pressão excessiva pode causar trincas e até a quebra do rebolo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Montagem de rebolos Rótulos Flange fixo Flange móvel Processos de Produção II Métodos de Usinagem Balanceamento de rebolos Na retificação o balanceamento do conjunto rebolo flange é uma variável muito importante e deve ser bem feita pois influencia diretamente na qualidade da usinagem, segurança da operação, desgaste dos componentes da retificadora, entre outros fatores. Para um balanceamento estático e dinâmico perfeito dos rebolos, o eixo da máquina deve coincidir com o eixo de inércia. As principais causas do desbalanceamento do conjunto rebolo flange podem ser: ➢ Excentricidade do conjunto rebolo flange; ➢ Desbalanceamento dos flanges ou do rebolo. O desbalanceamento afeta o método de retificação causando: ➢ Maior desgaste do rebolo e afiações constantes, consumindo rapidamente o rebolo; ➢ Acabamento ruim da peça, com maior tendência de queimas e marcas na peça; ➢ Maior tendência de variação no método; ➢ Maior possibilidade de quebra do rebolo; ➢ Maior desgaste dos componentes da retificadora e gastos com manutenção; ➢ Redução da produtividade. 247 248 249 250 251 252 43 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Balanceamento estático O balanceamento convencional é realizado por meio de um sistema de suporte de lâminas, no qual o rebolo é posicionado entre eixos paralelos e nivelados, para verificar o ponto onde o rebolo está mais pesado. Após isso é acrescentado um peso no lado mais leve para equilibrar o rebolo. Esse sistema é de baixa precisão, além disso, durante a retificação ocorre novo desbalan- ceamento. Portanto o rebolo deve ser retirado da máquina e o balanceamento refeito periodicamente. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Balanceamento dinâmico Este método realiza o balanceamento do rebolo por meio de sensores que, fixados a máquina, medem a velocidade periférica do rebolo e o nível de vibração do equipamento. Indica automaticamente a quantidade e posição da massa que gerou o desbalanceamento, apresenta maior eficiência e rapidez. O equipamento também pode ser aplicado para balancear elementos rotativos em outros tipos de equipamentos. Vantagens do balanceamento dinâmico: ➢Aumento de produtividade na retificação; ➢ Melhor qualidade das peças; ➢ Redução de refugos; ➢ Aumento da vida útil dos rebolos; ➢ Redução no custo de manutenção da máquina; ➢ Diminuição dos riscos de acidente. Processos de ProduçãoII Métodos de Usinagem Rebolos - Afiação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Tipos de retificadoras Universal Tangencial plana Vertical Sem centros (centerless) CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora universal A peça, fixa entre pontas, tem o movimento de rotação e movimento de avanço (mesa), sendo que a ferramenta gira de encontro à peça, arrancando o material da superfície. uma máquina utilizada na retificação de todas as superfícies cilíndricas, externas ou internas de peças. Em alguns casos, essa máquina retifica, também, superfícies planas que precisam de faceamento. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora universal 253 254 255 256 257 258 44 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora universal Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora universal - exemplos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora universal - exemplos Processos de Produção II Métodos de Usinagem Usina todos os tipos de superfícies planas, perpendiculares, paralelas, ou inclinadas. Na retificadora plana a peça é presa a máquina, em geral por uma placa magnética fixada à mesada retificadora. Durante a usinagem, a mesa desloca-se em um movimento retilíneo da direita para a esquerda e vice-versa, fazendo com que a peça ultrapasse o contato com o rebolo em aproximadamente 10mm. O movimento transversal junto com o movimento longitudinal permitem uma varredura da superfície a ser usinada. Retificadora tangencial plana Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora tangencial plana Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora tangencial plana 259 260 261 262 263 264 45 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora tangencial de pórtico Para superfícies planas longas. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora vertical Para superfícies planas grandes Mesa circular Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora vertical Mesa linear Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora centerless Para peças pequenas ou delgadas. Produção em série. Método: A peça é apoiada em um dispositivo próprio (sem centro), sofrendo a ação de dois rebolos, sendo um “arrastador” que posiciona e faz a peça girar em baixa rotação, e outro de corte que remove o material da peça. Retificadora sem centro Processos de Produção II Métodos de Usinagem Operações Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora sem centro 265 266 267 268 269 270 46 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificadora frontal Para superfícies planas e eixos entalhados. Tipos de rebolos: disco e copo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retifica CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificação de dentes de engrenagens Método de acabamento contra o desgaste das engrenagens de precisão. Correção de irregularidades e rugosidades, após tratamento térmico. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificação de dentes de engrenagens Movimento alternativo da ferramenta (rebolo), combinado com movimentos de rotação e translação da peça, para geração da curva evolvente. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Retificação de dentes de engrenagens Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão Método de usinagem onde peça e eletrodo, mergulhadas num fluído dielétrico (isolante), são conectados a uma fonte de corrente contínua, em geral o eletrodo no pólo positivo e a peça no negativo. São aplicadas tensões de 50 a 380V, correntes de 0,1 a 500A e frequências de 50 e 500kHz. No início não há passagem de corrente, o dielétrico atua como isolante, o eletrodo avança diminuindo a distância para a peça até a superar a resistência do dielétrico, forma-se uma “ponte” de íons entre peça e eletrodo, surge uma centelha que aquece e funde a superfície do material dentro do campo de descarga, em função da intensidade da corrente a temperatura varia de 2.500 a 50.000ºC. 271 272 273 274 275 276 47 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão A erosão ocorre simultaneamente entre peça e eletrodo, com ajustes adequados se obtêm até 99,5% de erosão na peça e 0,5% no eletrodo. O espaço, onde ocorre a centelha, é chamada GAP e depende da intensidade da corrente, o GAP define o tamanho da centelha. Um GAP alto apresenta menor tempo de usinagem e maior rugosidade, já um GAP baixo têm maior tempo de usinagem e menor rugosidade. As partículas erodidas, na forma de minúsculas esferas, são retiradas por um sistema de limpeza, deixando uma pequena cratera. O dielétrico ajuda na limpeza e na troca de calor. O eletrodo se movimenta de modo alternado acionando e cortando a passagem de corrente. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Fluídos dielétricos Em geral são utilizados querosene ou óleo mineral, o querosene requer cuidados pois é inflamável e exala um forte odor, prejudicial à saúde e ao ambiente. O dielétrico controla a potência de abertura da centelha, dissipa o calor e limpa a região erodida, principais propriedades: Ponto de ebulição: Determina a estabilidade do dielétrico em altas temperaturas; Rigidez dielétrica: Maior campo elétrico suportado antes de se tornar condutor. Tempo de desionização: Tempo que os íons e elétrons levam para se recombinarem depois de uma descarga. Isso evita o perigo de curtos circuitos. Viscosidade: Quanto maior a viscosidade, menor a velocidade do fluido. Condutividade térmica: Capacidade de troca de calor, reduzindo a aderência de partículas ao eletrodo. Resistência a oxidação: Quanto maior, maior é a vida útil do fluido. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletrodos Os eletrodos podem ser feitos de grafite, cobre, ligas de cobre e aço. O desgaste do eletrodo deve ser mínimo para não comprometer a tolerância dimensional da peça produzida. São agrupados em duas categorias metálicos e não metálicos, dentre os principais temos: Cobre eletrolítico: Apresenta bom custo/benefício, bom acabamento e mínimo desgaste mas, dependendo do trabalho, com o calor gerado pode derreter alterando sua forma inicial. Grafite: Insensíveis a choques térmicos, leves, não se deformam, são de fácil confecção, conservam sua propriedades mecânicas, porém geram muitos resíduos, comprometendo dielétrico e filtros. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão Penetração Fio CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão 277 278 279 280 281 282 48 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão A frequência das descargas pode chegar a 200.000 ciclos por segundo. Na peça é impressa uma matriz, cópia invertida do eletrodo. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão por penetração Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão a fio Com princípio básico semelhante ao por penetração, utiliza um fio de latão ionizado, carregado eletricamente, que atravessa a peça tendo a região de corte protegida por água desionizada (sem carga), o avanço constante da mesa provoca descargas elétricas entre o fio e a peça, cortando o material. Controlado por CNC permite a usinagem de perfis complexos com exatidão. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão a fio Processos de Produção II Métodos de Usinagem Eletroerosão CNC Processos de Produção II Métodos de Usinagem Lapidação Método de usinagem por abrasão executado com abrasivo aplicado por porta ferramenta adequado, com o objetivo de se obter as dimensões especificadas da peça. Geralmente, usa-se o método de lapidação em blocos-padrão, pinos e furos. 283 284 285 286 287 288 49 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Lapidação Processos de Produção II Métodos de Usinagem Método de usinagem por abrasão empregado no acabamento de peças.Consiste em passar uma pedra abrasiva de grão muito fino repetidamente sobre a superfície da peça que gira lentamente, já o brunidor desloca-se com movimentos de pequena amplitude e frequência relativamente grande. Os grãos ativos da ferramenta estão em constante contato com a superfície da peça removendo camadas que variam de 0,02 a 0,08mm. Superfícies polidas, externas ou internas. Para superfícies planas e eixos entalhados. Brunimento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Brunimento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superacabamento Aplicado em peças que necessitam de alta qualidade superficial e que apresentam defeitos decorrentes da retificação. Alguns defeitos têm a forma de riscos e estrias e são causados pelos grãos abrasivos outros, como as facetas, se devem as vibrações provocadas por folgas no eixo ou desbalanceamento do rebolo. Com a operação o coeficiente de atrito entre as superfícies diminui e a resistência ao desgaste aumenta. Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superacabamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superacabamento 289 290 291 292 293 294 50 Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superacabamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Superacabamento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Qualidade de fabricação Qualidade de Trabalho - IT, Norma ISO. Reflete no tipo de ajuste de montagem, tolerância de fabricação e rugosidade. Furo Eixo 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Fina Corrente Grosseira Processos de Produção II Métodos de Usinagem Método de usinagem x Qualidade Método Qualidade ISO 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Furação Fresamento Aplainamento Mandrilamento Torneamento Alargamento Brochamento Torneamento com diamante Retificação Lapidação Brunimento Processos de Produção II Métodos de Usinagem Qualidade x Rugosidade Processos de Produção II Métodos de Usinagem Rugosidade média (μm) Perfilamento 1,6 - 12,5 Fresamento 0,8 - 6,3 Mandrilamento 0,8 - 3,2 Torneamento 0,4 - 6,3 Furação 0,4 - 6,3 Tornear com diamante 0,1 - 0,4 Polimento 0,1 - 0,8 Esmerilhamento 0,1 - 1,6 Afiação 0,05 - 0,4 Super acabamento 0,05 - 0,2 295 296 297 298 299 300
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