OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS

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1 PR UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS DE CURITIBA DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E DE MATERIAIS - PPGEM ANTONIO MASSAO ETO OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS ESTAMPADOS POR FERRAMENTA COMBINADA DE PUNCIONAMENTO E BROCHAMENTO CURITIBA SETEMBRO DE 2005

2 ANTONIO MASSAO ETO OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS ESTAMPADOS POR FERRAMENTA COMBINADA DE PUNCIONAMENTO E BROCHAMENTO Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia Mecânica, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de Concentração: Engenharia de Materiais, do Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação, do Campus de Curitiba, da UTFPR Orientador: Prof. Paulo César Borges, Dr.Eng. CURITIBA SETEMBRO DE 2005

3 TERMO DE APROVAÇÃO ANTONIO MASSAO ETO OTIMIZAÇÃO DA PRECISÃO EM FUROS ESTAMPADOS POR FERRAMENTA COMBINADA DE PUNCIONAMENTO E BROCHAMENTO Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia, área de concentração em engenharia de Materiais, e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais. Prof. Silvio Luiz de Mello Junqueira, D.Sc Coordenador de Curso Banca Examinadora Prof.Paulo César Borges, Dr.Eng (UTFPR) Prof. Paulo Victor Prestes Marcondes, PhD (UFPR) Prof. Paulo A. de Camargo Beltrão, PhD. (UTFPR) Prof. Eduardo M. do Nascimento, Dr.Eng (UTFPR) Curitiba, 30 de Setembro de 2005

4 À Regina, pela paciência, incentivo e abdicação de longos períodos em que poderíamos estar juntos. Ao Henrique, pelos momentos em que não pude me dedicar a ele como pai e o amigo que desejava.

5 AGRADECIMENTOS Ao meu orientador Prof. Paulo César Borges, pelo apoio e pela orientação deste trabalho. Ao Prof. Paulo Victor Prestes Marcondes, pela co-orientação deste trabalho. À empresa Magius Metalúrgica Industrial Ltda e aos meus colegas da Magius, pelo grande apoio à realização deste trabalho. Ao CEFET-PR que deu a oportunidade de poder fazer este curso. Ao Prof. Paulo Beltrão que ajudou na realização deste trabalho. Ao Prof. Otávio Derenievicki Filho do Senai que confeccionou os punções combinados. A todas as pessoas que contribuíram e me apoiaram, direta ou indiretamente, a realização deste trabalho.

6 RESUMO A crescente busca pela redução no tempo de produção é um fator que estimula o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação existentes, bem como, o desenvolvimento de novos processos que possibilitem a obtenção de peças em menor tempo e com melhor aproveitamento de recursos materiais e de equipamentos. O presente trabalho tem por objetivo melhorar a precisão em furos estampados através da utilização de uma ferramenta combinada, de puncionamento e brochamento. Esta ferramenta possibilita a realização de um puncionamento seguido de um brochamento em uma só operação, aliando as vantagens dos processos de fabricação de conformação e usinagem em um só processo combinado para chapas grossas. Foram confeccionados 18 punções, 3 tipos (geometria) de punção para cada nível de refrigeração (100%,75% e 50%) com e sem ângulo de ponta. A avaliação do processo foi realizada com base na rugosidade, dimensão do diâmetro e conicidade do furo, temperatura de operação, bem como no desgaste da ferramenta. Verificou-se que o punção do tipo I, nível de refrigeração a 75% e punções com ângulo de ponta foram as que apresentaram melhores resultados no experimento. Os punções II e III apresentaram melhores resultados para conicidade. Palavras-chave: Conformação, Chapas Grossas, Puncionamento e Brochamento.

7 ABSTRACT The search for reduction of production times stimulates the improvement of current manufacturing techniques, through the development of new processes which reduce each part production time and enhance the use of resources and equipments. The aim of this work is to improve the accuracy of stamped holes through the application of a tool which combines punching and broaching. The aforementioned tool combines the advantages of both forming and machining processes of thick sheet metal in only one process. In order to measure its performance, eighteen punches were made, three types (geometry) of punches for each refrigeration level (100%, 75% and 50%), with and without tip angle. The evaluation of the process was based in the roughness, diameter and angle of the hole, in the operation temperature and tool wear. The best results were obtained using a type I punch refrigeration level of 75% and tip angle. In conical holes, punches II and III produced better results. Keywords: Forming, Thick metal sheet, Punching, Punch e Broaching.

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Diâmetro do início e final de corte...18 Figura 2 - Funcionamento da ferramenta combinada: (a) Punção encosta na chapa; (b) Deformação plástica da chapa; (c) Ruptura da chapa; (d) Início do brochamento; (e) Fim do brochamento; (f) Retorno do punção (Mello,2001)...20 Figura 3 - Disposição do comprimento máximo do punção com seção circular (Marcos,1975)...27 Figura 4 - Indicações para seções retangulares (Marcos,1975)...29 Figura 5 Tipos de geometria de punção (Singh, 1992)...30 Figura 6 - Deformação radial versus ângulo de corte (Singh, 1992)...30 Figura 7 - Resistência radial versus tipo de punção (Singh, 1992)...31 Figura 8 - Tensões durante o puncionamento (Mello, 2001)...35 Figura 9 - Esquema da folga, penetração e fratura no puncionamento (Mello, 2001)...37 Figura 10 - Características da borda de corte estampado (Mello, 2001)...37 Figura 11 - Efeitos da folga inadequada (Mello, 2001)...38 Figura 12 - Fenômenos que se verificam no corte (Polack, 1974)...45 Figura 13 - Brocha (Freire, 1977)...49 Figura 14 - Dentes de uma brocha(freire, 1977)...49 Figura 15 - Elementos de uma brocha interna (Stemmer, 1995)...51 Figura 16 - Alturas crescentes dos dentes seqüenciais (Stemmer, 1992)...52 Figura 17 - Comparativo da atuação dos dentes de uma ferramenta de brochamento com uma ferramenta de torneamento (Stemmer, 1992)...52 Figura 18 - Ferramenta de brochamento com ressaltos abaulados de alisamento (Mello, 2001)...54

9 Figura 19 - Quebra cavacos em uma ferramenta de brochamento (Stemmer, 1992)...55 Figura 20 - Dentes oblíquos (Mello, 2001)...56 Figura 21 - Altura dos dentes e raios de concordância (Mello, 2001)...57 Figura 22 - Brocha de compressão (Stemmer, 1992)...58 Figura 23 - Elementos de uma brocha interna de compressão (Stemmer, 1992)...59 Figura 24 - Grandezas influentes sobre a qualidade superficial (Koenig,1990)...70 Figura 25 - Relações de rugosidade entre os métodos de manufatura e os valores atingíveis médios (Faccio, 2002)...73 Figura 26 - Gráfico (Faccio, 2002)...74 Figura 27 - Fluxograma do Processo...80 Figura 28 - Punções...81 Figura 29 Tiras Numeradas...83 Figura 30 - Corpo de prova típico...84 Figura 31 - Foto da seção do furo 100 da tira Figura 32 - Perfil dos dentes dos punções combinados...89 Figura 33 Continuação - Características técnicas...91 Figura 34 - Desenho da Matriz...92 Figura 35 Matriz...93 Figura 36 Ferramenta de estampagem...94 Figura 37 - Dispositivo de lubrificação no porta punção...95 Figura 38 - Dispositivo de lubrificação...96 Figura 39 - Ranhura...96 Figura 40 - Entrada da mangueira no dispositivo de lubrificação...97 Figura 41 Prensa...99 Figura 42 - Rugosímetro...100

10 Figura 43 Termômetro Rayteck-st Figura 44 - Punções com e sem ângulo X rugosidade Figura 45 - Punções com variação na refrigeração (100, 75 e 50%) x Rugosidade Figura 46 - Punções com e sem ângulo X diâmetro Figura 47 - Punções com variação na refrigeração (100, 75 e 50%) x Diâmetro. 110 Figura 48 - Punções com refrigeração variada X diâmetro Figura 49 - Influência no diâmetro dos furos, utilizando os tipos de punção I,II e III Figura 50 - Punções com e sem Ângulo X Conicidade Figura 51 - Punção III com e sem Ângulo com Refrigeração (100, 75 e 50%) x Conicidade Figura 52 - Tipos de punções X conicidade Figura 53 - Tipos de punções X conicidade Figura 54 - Punções com e sem ângulo X temperatura Figura 55 - Punções com refrigeração variada X temperatura...123

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Resistência ao escoamento e à ruptura para diversos materiais...44 Tabela 2 Velocidade de corte Vc (m/min) para brochas...65 Tabela 3 - Seleção de fluído de corte para a usinagem...68 Tabela 4 Variáveis e níveis do experimento...78 Tabela 5 - Processo de Estampagem...82 Tabela 6 - Composição Química e Propriedades Mecânicas do Aço...97 Tabela 7 - Características Hislip Stamp...98 Tabela 8 - Dados Coletados Tabela 9 - Anova para Rugosidade Tabela 10 - Anova para Diâmetro Tabela 11 - Anova para Conicidade Tabela 12 - Anova para Temperatura Tabela 13 - Desgaste dos Punções...124

12 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ap asf D F H Kc Pc L/p Nd P T Vc EP PDV CEFET-PR PPGEM - Penetração Passiva - Penetração de avanço (profundidade de corte) - Diâmetro de corte - Força de estampagem - Altura do dente - Pressão específica de corte - Perímetro de corte - Número de dentes em corte simultâneo - Número de dentes de desbaste - Passo - Espessura de estampagem - Velocidade de corte - Extrema pressão - Deposição física de vapor - Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UFPR UTFPR - Universidade Federal do Paraná - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

13 LISTA DE SÍMBOLOS Aγ A α γ f α f f - Face do dente - Flanco do dente - Ângulo de saída lateral - Ângulo de incidência - Largura do flanco do dente c - Tensão de cisalhamento ou ruptura

14 SUMÁRIO RESUMO ABSTRACT LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS LISTA DE SÍMBOLOS 1 INTRODUÇÃO FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA PUNCIONAMENTO Definição Ferramentas e Equipamentos Utilizados Punção Dureza dos punções Comprimento do punção Geometria dos punções Fabricação e qualidade dos punções Matriz Processo de Puncionamento Folga entre punção e matriz Força de corte Fenômenos que se verificam no corte BROCHAMENTO Definição Ferramentas Utilizadas Brocha Principais Elementos Brocha de compressão Vida útil Critérios para a determinação do fim de vida da ferramenta...60

15 2.2.3 Processo de Brochamento Força de usinagem Velocidade de corte Meios lubri-refrigerantes para a usinagem Seleção do fluido lubri-refrigerante em função do processo de usinagem Qualidade superficial da peça Forma dos cavacos Vantagens do brochamento Observações sobre usinagem Rugosidade Definições de alguns parâmetros de rugosidade Ferramentas de Estampar Adaptadas para Brochamento PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E TÉCNICAS DE ANÁLISE DELINEAMENTO EXPERIMENTAL Definição das Variáveis Preparativos do Experimento Separação das tiras de aço Separação dos punções Preparação da mistura (água + Hislip) Experimento Procedimentos durante o processo de estampagem Procedimento após o processo de estampagem Corpos de prova Medição do diâmetro dos furos Registros fotográficos Medida da rugosidade das paredes dos furos Medida da temperatura dos punções Análise estatística: ANOVA Materiais e Equipamentos Punções Ferramenta Combinada Matriz de Estampagem Ferramenta de estampagem...93

16 3.2.4 Dispositivo de Lubrificação Tiras de Aço Óleo Hislip Stamp THI Prensa Mecânica tipo C (Marca La Mundial) Paquímetro Digital Mitutoyo Rugosímetro Mitutoyo SJ Máquina Fotográfica digital Sony Cyber-Shot DSC-PSO Termômetro Rayteck-st RESULTADOS E DISCUSSÕES TABELA DE DADOS FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE RUGOSIDADE Influência na rugosidade dos furos utilizando punções com ou sem ângulo Influência na rugosidade dos furos, utilizando os punções tipo I, II e III, com variação na refrigeração FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE DIÂMETRO Influência no diâmetro dos furos, utilizando os punções com e sem ângulo Influência da refrigeração no diâmetro dos furos, utilizando os punções do tipo I, II e III Influência nos diâmetros dos furos, utilizando refrigeração variada Influência da refrigeração no diâmetro dos furos, utilizando diferentes tipos de punções (I, II e III) FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE CONICIDADE Influência na conicidade dos furos, utilizando os punções com e sem ângulo Influência da refrigeração na conicidade dos furos, utilizando punções do tipo I, II e III Influência na conicidade dos furos, utilizando diferentes tipos de punções Influência dos tipos de punções (I, II e III) na conicidade dos furos...119

17 4.5 FATORES DE INFLUÊNCIA NA VARIÁVEL DEPENDENTE TEMPERATURA Influência na temperatura dos punções, utilizando punções com e sem ângulo Influência na temperatura dos punções, com a variação na refrigeração DESGASTE DOS PUNÇÕES CONCLUSÕES SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS ANEXO A Diâmetro (mm) ANEXO B Rugosidade (µm) ANEXO C Conicidade (mm) ANEXO D Temperatura (ºC) ANEXO E Desgaste da ponta dos punções..137

18 Capítulo 1 - Introdução 17 1 INTRODUÇÃO A crescente busca pela redução no tempo de produção é um fator que estimula o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação existentes, bem como, o desenvolvimento de novos processos que possibilitem a obtenção de peças em menor tempo e com melhor aproveitamento de recursos materiais e de equipamentos. Nas ferramentas de corte de peças estampadas são determinadas as folgas em punções ou matrizes. Esta folga é necessária para evitar que as peças saiam com rebarbas, aumentar a vida útil da ferramenta e reduzir a força de corte, conforme Rachik (2002), Fang (2002), Hambli (2002) e Hilditch (2005). Dependendo do tipo de material e da espessura da peça a ser estampada, esta folga varia muito, expõe Faura (1998) e Schaeffer (1999). Quanto maior a folga, maior a possibilidade de ocorrer à ruptura (estouro) do material no final do corte. Segundo Beneli (2003) o efeito estouro se agrava com a elevação da dureza do material de trabalho e principalmente com o aumento da espessura da chapa. Quando isto ocorre a dimensão do diâmetro do furo no final do corte é diferente (maior) que a dimensão do diâmetro no início de corte, conforme mostra a Figura 1. Portanto, quando se tem uma peça de chapa grossa, que tenha a necessidade de sair com a medida nominal por inteiro ao longo do furo (por exemplo: furo para fixação de um pino guia na peça), deve-se usinar a peça, utilizando alargadores, brochadeiras e brocas. Adicionando assim, mais uma etapa ao processo de fabricação. Uma outra solução seria furar por processo a laser o qual permitiria obter peças com o furo paralelo ao longo do furo. Existem máquinas combinadas de laser e puncionamento conforme Steeg (2002) que combina a flexibilidade do laser e a

19 Capítulo 1 - Introdução 18 produtividade do puncionamento; mas este processo (laser) é caro, comparando com o processo de estampagem. Figura 1 - Diâmetro do início e final de corte Será que não existe um processo mais econômico e que possa dar a qualidade do furo desejado? Em busca desta resposta, este trabalho irá avaliar a performance da Ferramenta Combinada de Puncionamento com Brochamento Mello (2001), ou mais particularmente a uma ferramenta que, em uma única peça, comporta uma ferramenta de estampar furos (ou puncionar) e uma ferramenta de usinagem por brochamento, proporcionando assim dois trabalhos distintos ao mesmo tempo, sendo utilizado em processos de estampagem. Esta ferramenta apresenta as vantagens do processo de estampagem (rapidez e estabilidade) com as vantagens do processo de brochamento (elevada qualidade dimensional). Esta ferramenta é

20 Capítulo 1 - Introdução 19 adequada para processos de furação de chapas de aço grossas, cuja espessura é igual ou superior a 6,0 mm. A resposta que se procura, está na melhoria desta ferramenta combinada de puncionamento e brochamento. O objetivo do presente estudo é avaliar a performance desta ferramenta, para furação de chapas grossas, que apresenta os benefícios de um processo de alta qualidade dimensional aliado com o alto desempenho dos processos de estamparia, tornando-se uma ferramenta útil para a indústria mecânica. No processo combinado de puncionamento com brochamento a ferramenta toca a superfície da chapa (Figura 2-a), causando a deformação desta contra uma matriz (Figura 2-b) até a sua ruptura (Figura 2-c) da mesma forma que num processo de puncionamento convencional. Após a ruptura, o punção, ao contrário do processo de puncionamento convencional que retorna para fora da chapa, continua a descer. Neste momento os dentes contidos na parte superior do punção, com diâmetros maiores do que os da parte inferior, iniciam o processo de brochamento da chapa (Figura 2-d). A medida que os diâmetros maiores dos dentes da brocha penetram na chapa, o diâmetro do furo aumenta tal qual um processo de brochamento (Figura 2- e) gerando uma quantidade adicional de cavacos (com aspectos de cavacos de usinagem), até que o último dente da brocha ultrapasse a parte inferior da chapa (Figura 2-f). Neste momento, o punção terá brochado totalmente a chapa e sua seção, com alívio estará inteira dentro do furo da chapa (este alívio é feito para evitar que o punção fique cravado na chapa devido à folga quase inexistente). A partir deste momento o punção inicia seu retorno deixando o furo, que deverá apresentar um bom acabamento superficial (de uma ferramenta de brochamento), sem no entanto ter comprometido o processo em mais do que poucos segundos na estampagem.

21 Capítulo 1 - Introdução 20 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Figura 2 - Funcionamento da ferramenta combinada: (a) Punção encosta-se à chapa; (b) Deformação plástica da chapa; (c) Ruptura da chapa; (d) Início do brochamento; (e) Fim do brochamento; (f) Retorno do punção (Mello,2001) Para o cumprimento dos objetivos, desenvolveu-se o trabalho em cinco capítulos. O primeiro capítulo Introdução apresentou os problemas, motivações, algumas soluções e o que será feito. O segundo capítulo Fundamentação Teórica. Identificaram o puncionamento (definição, ferramentas e equipamentos, matriz e processo de puncionamento), brochamento (definição, ferramentas utilizadas,

22 Capítulo 1 - Introdução 21 processo de brochamento) e observações sobre usinagem (rugosidade). O terceiro capítulo apresentou o procedimento experimental e técnicas de análise, utilizados na pesquisa (identificação das variáveis e níveis do experimento, materiais e equipamentos, procedimentos e experimento). O quarto capítulo apresentou os resultados e discussões da pesquisa (tabela de dados, fatores de influência nas variáveis dependente rugosidade, diâmetro, conicidade, temperatura e desgaste dos punções). O quinto capítulo apresentou as considerações finais sobre o experimento. Metodologicamente diz-se que a pesquisa foi do tipo de campo (experimental), com coleta de dados in loco (observações direta) e que a análise dos dados foi feita de forma quantitativa. Tendo utilizado o método indutivo, observação e lógica da pesquisa científica.

23 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 22 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 PUNCIONAMENTO Definição O puncionamento é um processo de corte por cisalhamento, utilizando uma ferramenta chamada punção. A pressão aplicada pela ferramenta de corte na superfície a ser cortada, ocasiona o puncionamento. Quando esta pressão ultrapassa a tensão admissível ao cisalhamento do material cortado, ocorre então a separação. Neste sentido Marcos (1975), expõe que o processo de corte de chapa é uma operação tipicamente mecânica, por meio da qual é possível conseguir desenhos de perfil previamente estabelecido, separando-os do resto do material por meio de ferramentas especiais. O processo de corte não é totalmente compreendido devido a situações em que constantemente altera a resistência do material, o processo é muito complexo para modelo analítico. Por essa razão, o método dos elementos finitos tem sido usado para simular o processo de corte com sucesso. Concluíram que a correlação da imagem digital está bem condizente à investigação experimental do processo de corte. O modelo numérico da superfície de tensão prediz o campo de força e a resistência adequadamente. Com este modelo de elemento finito, as circunstâncias necessárias são apresentadas para fraturas dúcteis no processo de corte. (GOIJAERTS, 2000)

24 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 23 O corte de uma chapa metálica é uma parte integral do processo de estampagem automotivo, por isso é um fator importante para manter a qualidade da peça.(hilditch, 2005) Nos anos recentes segundo Hatanaka (2003), simulações numéricas do processo de corte de chapas metálicas tem sido feitas baseadas no método de elementos finitos para reduzir o tempo e o custo para produção. Para confirmar os resultados da simulação de elementos finitos, com várias folgas entre punção e matriz, a propagação da ruptura com a penetração do punção e a forma da extremidade cortada são observadas. Os seus resultados experimentais mostram boa conformidade com aqueles da simulação dos elementos finitos. Já o trabalho apresentado por Klingenberg (2003) visa investigar as características do processo corte no puncionamento para contribuir para o desenvolvimento de um sistema para caracterização on-line das propriedades do material da chapa durante o processo de corte. Na investigação faz uso do modelo analítico, simulação de elementos finitos e um programa para verificação experimental. Finalizando este conceito e mostrando a semelhança entre corte e puncionamento, conforme Polak (1974). Segundo Polak (1974) o único tipo de corte que dá lugar a operações de estampagem é aquele que se verifica simultaneamente em toda a linha cortada, por intermédio de um punção. Costuma-se tomar como sinônimos os conceitos de corte e de puncionamento, mesmo não sendo este um caso particular daquele. O processo de corte por cisalhamento é um processo de separação, o qual geralmente é tratado juntamente com os processos de estampagem por ser muito

25 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 24 comum com estes. O corte é efetuado por dois cantos afiados que passam um em frente do outro com uma folga entre eles.(schaeffer,1999) Logo, conclui-se a existência entre puncionamento e corte simultâneo, bem como sua aplicabilidade na indústria mecânica. Conforme Vaz (2002) o corte consiste de uma operação de conformação de metal caracterizada pela separação completa do material. Marcondes (2000) expressa que o puncionamento gera uma série de produtos aplicáveis em diversas áreas da indústria, principalmente na área automobilística, onde dá como exemplos (fechadura de portas, engrenagens da caixa de câmbio, ajustadores do assento reclinável). Observa-se entretanto, que para a execução do processo de puncionamento, são necessárias ferramentas básicas como punções e matrizes Ferramentas e Equipamentos Utilizados Existem três diferentes tipos de ferramentas de corte conforme o número de peças produzidas e a precisão requerida. O tipo mais simples consiste de punção, extrator e matriz. Nesta ferramenta o punção é guiado somente pela guia da prensa, desta forma não é possível trabalhar com folga muito pequena, prejudicando assim a precisão das peças e introduzindo um alto desgaste nas ferramentas. Estas ferramentas são mais baratas mas a ajustagem delas na hora da troca é muito difícil e demorada. Atualmente raramente são aplicadas para a produção de peças em pequenos lotes. O segundo tipo é a ferramenta com punção guiado. Esta guia é efetuada pela placa que também funciona como extrator. Esta ferramenta é usada para peças mais precisas e para a fabricação de pequenas quantidades. As vantagens das ferramentas com punção guiado são a combinação de baixo custo e bom manuseio na hora da troca e da preparação da prensa. O tipo mais avançado é

26 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 25 a ferramenta com guia por pinos e buchas. Geralmente é construída aproveitando uma base de estampo com pinos de guia. Esta ferramenta permite o trabalho com folgas mínimas para a fabricação em série de peças de alta precisão. (SCHAEFFER, 1999) Yoshida (1979) denomina as ferramentas com punção guiado como sendo ferramentas com extrator guia, cuja finalidade é dupla, deve servir de guia do punção ou punções para fazê-los coincidir com a matriz e ao mesmo tempo servir de extrator da tira de material que se adere sobre os punções, uma vez efetuado o corte. Para Soler (1972) o extrator guia é chamado de placa extratora ou de guia, esta placa tem a função de guiar os punções na direção da placa matriz e exercer função de extrair a tira de material que fica presa nos punções após o corte da peça. Segundo Provenza (1976) o equipamento que realiza o puncionamento é constituído basicamente de duas partes: o punção e a matriz. Os punções são chamados machos e as matrizes são as fêmeas Punção Pelo exposto, entende-se por punção uma ferramenta que transmite esforços de compressão, logo gera tensões de cisalhamento, sobre a peça que se pretende cortar. Os parâmetros importantes na fabricação de um punção são: relação de dureza entre punção e material a ser puncionado, comprimento e geometria do punção.

27 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica Dureza dos punções O material a ser utilizado na fabricação de punções deve ser mais duro do que aquele que deverá ser cortado. Tal medida é indicada para que o desgaste por atrito não seja excessivo, bem como seja evitado seu esmagamento. A respeito da adequada construção do punção, Marcos (1975) explica que é importante que para a análise do uso do punção e sua construção sejam levados em conta que a dureza do punção deverá ser bem maior do que a do material trabalhado. Caso contrário, o aumento de sua espessura dará lugar a novas tensões na superfície de corte e o punção se deteriorará de forma mais rápida. Finalizando sobre a dureza dos punções Marcos (1975) expõe que para corte simples, os punções devem ser endurecidos por meio de têmpera, com a finalidade de minimizar seus desgastes.convém escolher um aço que apresente grande resistência ao desgaste. Pelo exposto, nota-se a importância do endurecimento adequado dos punções. Conclui-se que seu endurecimento esta diretamente relacionado com sua resistência de ponta, lateral e o acabamento da seção final. Ressalva-se que a dureza evita o desgaste da ferramenta, logo evita a variação da área de corte final Comprimento do punção Conforme Marcos (1975) os punções que apresentam diâmetro pequeno em relação ao seu comprimento, devem ser testados quanto a flambagem, por meio da fórmula de Euler: 2. E. I P = π (01) 2 L

28 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 27 Onde: E = coeficiente ou módulo de elasticidade em Kg/mm 2 I = momento de inércia mínimo da seção transversal em mm 2 L = comprimento máximo do punção em mm = 3,1416 P = valor mínimo capaz de manter a flecha produzida. (pelo que a carga que o punção pode suportar sem flambar deve ser inferior a P). (MARCOS, 1975) seção circular. A Figura 3 apresenta a disposição do comprimento máximo do punção com Figura 3 - Disposição do comprimento máximo do punção com seção circular (Marcos,1975)

29 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 28 Por outro lado, tem-se: P = Pc. e. K t (02) substituindo P, obtém-se o comprimento máximo L do punção: 2 π. E. I = Pc. e. 2 L K t (03) Onde: Pc = comprimento do perímetro de corte em mm e = espessura da chapa em mm K t = coeficiente de ruptura por tração da chapa em Kg/ mm 2. ou seja: E. I L = π (04) Pc. e. K t Para um punção de seção circular, L é dado pela seguinte fórmula: 3 π E. d L = (05) 8 e. K t Para seções retangulares toma-se as indicações da Figura 4, bem como o desenvolvimento que vem a seguir. Se a seção for retangular, teremos a expressão abaixo para o comprimento máximo. 3 E. b. h L = π (06) 2 6 ( b + h) e. K t

30 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 29 Figura 4 - Indicações para seções retangulares (Marcos,1975) Geometria dos punções As geometrias dos punções são responsáveis pelo seu desempenho quando em trabalho. Aponta-se o ângulo de corte como um dos elementos fundamentais destas geometrias. Yoshida (1979) relata que os punções com a face frontal de corte inclinada reduzem entre 35 a 50% o esforço de corte. Conforme Singh (1992), utilizou técnicas de elementos finitos nos seus estudos. Modelos de elementos finitos 3D de vários tipos de punções foram desenvolvidos, estes modelos possibilitam a análise dos efeitos da variação da geometria do punção e sobre a deformação do punção quando aplicado uma força de corte. Foram utilizados 6 tipos de geometria de punção diferentes, conforme Figura 5.

31 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 30 Figura 5 Tipos de geometria de punção (Singh, 1992) A Figura 6 faz uma comparação entre os tipos de punção 2, 3 e 4 e a deformação radial dos mesmos quando em trabalho. Nota-se que o punção do tipo 2 é o que apresenta menor variação de deformação radial quando o ângulo de corte varia de 0 a 45º, logo é o mais indicado. Por questão de otimização, diz-se que quando o ângulo de corte é de 22,5º a deformação radial é praticamente nula. Tal fato leva a crer que, além do punção 2 ter o melhor desempenho face aos demais (deformação radial), o ângulo de corte mais indicado seria 22,5º. Figura 6 - Deformação radial versus ângulo de corte (Singh, 1992)

32 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 31 A Figura 7 relaciona os punções do tipo 2, 3 e 4 com a resistência radial. Sendo o ângulo de corte nos punções 2, 3 e 4 o mesmo (22,5º), nota-se que o punção do tipo 2 apresentou a maior resistência. Por tal motivo, e segundo este parâmetro de medida, é o mais indicado. Figura 7 - Resistência radial versus tipo de punção (Singh, 1992) Pela análise das figuras expostas acima e pelas conclusões já tiradas sobre as formas dos punções, diz-se que o punção mais indicado para a estamparia em chapas de aço é o punção do tipo 2. Ressalta-se que o ângulo de corte mais indicado é o de 22,5º.

33 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica Fabricação e qualidade dos punções Para que a transmissão da energia se realize, os punções de corte devem ser fabricados de acordo com o trabalho a ser feito (cisalhamento), e desta fabricação dependerá a qualidade dos mesmos. Ressalta-se que além do tratamento térmico da dureza ser adequado, o fio de corte deve ser homogêneo em toda a superfície de corte. Se este fio de corte for irregular, a resistência ao corte será menor nos pontos em que este está mais afiado. (MARCOS, 1975) A construção desta classe de ferramentas depende de muitos fatores, principalmente do número de peças a construir, o que acarretaria na escolha do tipo de aço. Quando se trata de fabricar um pequeno número de peças e a peça precisa ser de grande dimensão, alcança-se uma significativa economia construindo-se o punção com material de menor custo, dando-se ao mesmo um tratamento superficial de têmpera Matriz Conforme Brito (1981) os punções e as matrizes são as partes mais importantes do estampo. A matriz, que é o inverso do punção, traz talhado com as dimensões o perfil do produto a ser produzido, e é um dos elementos do estampo que mais sofre o esforço de cisalhamento ao cortar a peça indicada Na confecção da matriz tem-se necessidade de considerar o ângulo de escape, a espessura, o perfil a ser cortado e a folga entre punção e matriz. (BRITO, 1981) Neste sentido Provenza (1976) considera que as características principais das matrizes de corte são o ângulo de saída (que facilita a saída do material cortado)

34 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 33 e a folga entre o punção e a matriz (que é responsável pelo perfeito corte da peça desejada). Assim como o punção, a matriz também será construída com aços especiais. Estes aços exigem os maiores cuidados e atenção, tanto sob o ponto de vista da fabricação quanto de sua aplicação, ou seja, quanto à sua fundição, tratamento térmico e até mesmo montagem. (BRITO, 1981). A matriz segundo Provenza (1976) deverá ser confeccionada com material de ótima qualidade (alta dureza e alta resistência ao desgaste) e com acabamento finíssimo (retificado). A seguir, temos algumas características fundamentais dos aços para punção e matriz: a) Alta dureza à temperatura ambiente (depende essencialmente do teor de carbono); b) Alta resistência ao desgaste (favorecendo uma máxima durabilidade do estampo); c) Temperabilidade satisfatória (garantir uniformidade no tratamento térmico); d) Tenacidade apreciável (capacidade de absorver energia antes de se romper); e) Alta resistência mecânica (ótimos valores para os limites elásticos e de escoamento). Os cinco requisitos são muito importantes, sendo que há outros fatores que os afetam, por exemplo, a composição química do aço, o tipo de operação, o calor gerado durante a operação até mesmo os tipos e qualidade dos lubrificantes utilizados.

35 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 34 As matrizes são geralmente montadas sobre bases e fixas por intermédio de parafusos ou porta-matrizes, podendo ser localizadas por pinos, encaixes ou chavetas. Para Provenza (1976) a matriz deve ser fixada rigidamente sobre a base inferior com parafusos, porta-matriz ou outro meio, sempre de modo a formar um conjunto bem sólido. A face de corte de uma matriz, por mais simples que seja, deve estar isenta de rebarbas ou asperezas, em vista de um melhor aproveitamento do seu trabalho. A força de corte, que deve vencer a resistência do material, reproduz seus efeitos nos fios de corte, que se desgastam após ter sido produzida uma grande quantidade de peças. Muitas vezes aparecem marcas na face da matriz, provenientes de rebarbas, pequenos retalhos ou corpos estranhos. Por necessidade de economia, recondiciona-se a matriz, retificando o suficiente, deixando-a em bom estado. Este recondicionamento deve ser estudado no ato de projetar, prevendo um acréscimo a mais na sua espessura. (BRITO, 1981) Processo de Puncionamento No processo de estampagem o metal que está sendo puncionado esta sujeito a tensões de compressão e tração, segundo Society of Manufacturing Engineers (1990). Conforme apresentado na Figura 8, ocorre compressão nas fibras superiores da chapa e tração nas fibras inferiores. Tal processo se dá devido aos efeitos da flexão que agem sobre o metal puncionado. Observa-se que a parte que está sendo comprimida tem sua seção reduzida, enquanto que a que está sendo tracionada tem sua seção expandida.

36 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 35 Figura 8 - Tensões durante o puncionamento (Mello, 2001) O punção prossegue sua ação e o material, em estado plástico, se expande. Quando o esforço exercido pelo punção se equiparar à resistência do material experimentado, ocorrerá a separação da peça cortada e o restante do material. Durante o processo de puncionamento, devido à elasticidade do material, e o esforço que está sendo realizado sobre as mesmas, deformações ocorrem nas fibras da chapa ao redor da área de corte. Tal deformação ocasiona atrito sobre as paredes da matriz, dificultando então a expulsão e extração do punção do furo da chapa. Para que se evite esse fato, é considerada uma folga entre o punção e a matriz. A Figura 8 ilustra um processo de puncionamento. Nota-se a disposição do punção, da chapa puncionada e da matriz. Diante de um corte longitudinal observase que a matriz é mais larga na parte inferior do que na superior.

37 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica Folga entre punção e matriz A folga é a medida de espaço entre o punção e a matriz de corte de uma ferramenta. A fim de um acabamento adequado na superfície de corte, é necessário que a folga seja bem planejada (de 2 a 15% da espessura da chapa a ser puncionada). Folgas insuficientes causam o desencontro das trincas (rasgamento secundário), já folgas excessivas causam intensa deformação plástica. Neste segundo caso dão origem a rebarbas, o que pode levar ao desencontro das trincas, logo a rebarbas e saliências agudas aparecem na borda superior. Segundo Méroz (1980) a folga diametral entre punção e matriz pode ser calculada como: 7% da espessura para metais duros (aços), 6% para aços semi duros e de 4 a 5% para metais moles (latão e alumínio). Para Altan (1998) a ótima folga de corte está entre 2 a 10% da espessura da chapa, por meio do qual o valor mais baixo aplica-se a chapas de metais mais finos ou mais dúcteis. Enquanto que para Schaeffer (1999) a folga recomendada para o cisalhamento de chapas finas de baixo carbono é de 3 a 5 % da espessura da chapa. A Figura 9 mostra esquematicamente a folga, a penetração, e a fratura em um processo de puncionamento. Em uma operação de corte ideal o punção penetra no material a uma profundidade igual a aproximadamente 1/3 da espessura antes da fratura ocorrer, forçando então uma porção igual de material na abertura da matriz. A proporção de material que penetra na matriz tem aspecto altamente polido, apresentando no contorno de corte uma banda brilhante ao redor dos cortes adjacentes ao canto raiado (indicado por B e B1 na Figura 10 ).

38 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 37 Figura 9 - Esquema da folga, penetração e fratura no puncionamento (Mello, 2001) Figura 10 - Características da borda de corte estampado (Mello, 2001) Neste contexto nota-se que quando a folga não é suficiente, bandas adicionais de metal devem ser cortadas antes de ocorrer uma completa separação, como mostra a Figura 11.

39 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 38 Figura 11 - Efeitos da folga inadequada (Mello, 2001) Finalmente, quando a folga está correta, o material abaixo do corte fica rugoso em ambos os lados do retalho/chapa. O ângulo de fratura permite uma separação limpa abaixo da banda de corte, visto que as fraturas superiores e inferiores se estenderão uma em direção à outra. Uma folga excessiva resultará em uma superfície com bandas, sendo que o material do lado oposto do punção irá, após o corte, sair do mesmo tamanho da abertura da matriz. Sob este mesmo contexto, a Provenza (1976), apresenta, abaixo, uma relação prática entre a folga e a espessura da chapa. F = e/20 Para aço doce, latão e similares F= e/16 Para aço médio F= e/14 Para aço duro Onde: e = espessura da chapa em mm F= folga (em ambos os lados)

40 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 39 Conforme Brito (1981), a folga entre punção e matriz, é determinante para: Reduzir a força de corte; aumentar a durabilidade do estampo e produzir peças com tolerâncias. Complementa ainda que a folga tem sua condição ideal, a partir do momento que proporciona o máximo rendimento do estampo e reduz satisfatoriamente a força de corte. Para além desta condição ideal tem-se o aumento da força de corte e até a ruptura da matriz ou punção. Nota-se que as folgas mal dimensionadas são as maiores causas de rupturas das matrizes, bem como da perda de qualidade do acabamento final da peça produzida. Conforme Brito (1981) a precisão do produto obtido no processo de corte em estampos simples, depende da precisão de construção do punção e da matriz (centralização entre si e folga bem dividida). Quando à folga é insuficiente tem-se uma maior força de corte, rebarbas no produto e desgaste intenso no conjunto de punção/matriz (reduzindo a durabilidade do estampo). Já se a folga for excessiva, ocasionará rebarbas excessivas, deformação e conicidade na aresta recortada do produto. A medida precisa da folga de corte depende da espessura da chapa, tensão e força de cisalhamento, como também da velocidade corte, do tipo de corte da chapa puncionada (com ou sem ângulo de folga) e a qualidade exigida da superfície cortada. Uma maior folga de corte geralmente reduz a força necessária e o trabalho requerido, e também reduz o desgaste da ferramenta; e com uma pequena folga, em contrapartida, melhora a qualidade da superfície cortada e maior precisão da peça são freqüentemente alcançadas. (ALTAN, 1998) Faura (1998) propõem uma metodologia para se obter a melhor folga entre punção e matriz para um dado material de chapa e espessura para ser cortada,

41 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 40 através da técnica de elementos finitos, utilizando o programa ANSYS v.5.1 (ANSYS Inc., Houston, PA, 1995). Hambli (2003) desenvolveu também uma metodologia para obter uma ótima folga entre punção e matriz para um dado material através do processo de simulação de corte, utilizando a combinação de elementos finitos e modelo de rede neural. O estudo comparativo entre os resultados numéricos e experimentais, mostra boa concordância. Komori (2001) coloca que o método de elementos finitos, tem propiciado um grande avanço na análise do processo de conformação de metal. Por esta razão, muitas pesquisas foram realizadas usando este método. No seu trabalho Komori (2001) elucidou o fenômeno da formação da fratura dúctil de chapas metálicas experimentalmente e por meio de análise de elementos finitos. Com base neste trabalho desenvolveu-se um programa de computador, utilizando o método de elementos finitos, com o qual o comportamento do crescimento da ruptura após fratura dúctil pode ser analisado. O fenômeno em que um material é dividido em duas partes com corte foi simulado no programa. Os resultados da simulação utilizando elementos finitos obtidos por Samuel (1998) sob o efeito das variáveis do processo (ex: folga do punção e matriz, geometria das ferramentas e as propriedades dos materiais) estão em boa concordância com os resultados experimentais. Os resultados experimentais obtidos por Hatanaka (2003) também mostraram boa conformidade com os resultados de simulação dos elementos finitos. Os efeitos das condições de trabalho e as propriedades dos materiais, sobre as formações das bordas de corte foram examinadas, experimentalmente e pelo método dos elementos finitos. Para elucidar o efeito das condições de trabalho, foi realizado um experimento usando várias

42 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 41 folgas e força de fechamento. Alem disso, vários tipos de materiais foram examinados para elucidar o efeito das propriedades. Neste sentido Hambli e Potiron (2000) estudaram os efeitos da variação dos parâmetros do processo sobre a geometria da extremidade de corte e a evolução da penetração da força do punção. A iniciação da ruptura e a propagação, podem ser prognosticadas corretamente sem divergência computacional a partir da iniciação da ruptura à completa ruptura da chapa. Em todo o processo de simulação, os resultados experimentais e numéricos estão sempre em concordância. Goijaerts (2001) faz simulações com elementos finitos e os experimentos são realizados com teste de tração e corte, para avaliar a eficácia do teste são utilizados cinco diferentes materiais. No processo de corte, folgas diferentes, assim como, diferentes raios de corte das ferramentas são considerados. A principal dificuldade encontrada na análise numérica é a descrição exata da iniciação da fratura dúctil, que determina a forma do produto. Para Fang (2001) a folga entre punção e matriz tem um papel importante no processo de corte. A seleção da folga influenciará na vida da matriz ou punção, na força de corte, na força de extração e na precisão dimensional. No seu artigo, os valores de folga entre punção e matriz para um dado material e espessura da chapa são otimizados, usando a técnica de elementos finitos e critério de fratura. No processo de corte, alguns fatores como a folga punção e matriz, a velocidade do punção, a geometria da ferramenta e as propriedades mecânicas dos materiais influenciam na qualidade da seção transversal e precisão da dimensão. A partir dos resultados numéricos, pode ser concluído que a folga entre o punção e a matriz afetará drasticamente na precisão de forma. Pode ser prognosticado que a

43 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 42 simulação numérica pode ser útil para determinar os parâmetros do processo, que pode melhorar a qualidade da ferramenta de corte. A produtividade e qualidade em processo de corte de chapas metálicas podem ser avaliadas pela espessura da rebarba da borda recortada após o corte. (HAMBLI, 2002). Hambli (2002) utiliza o método dos elementos finitos com os principais parâmetros de corte para avaliar a espessura da rebarba. Os resultados numéricos obtidos por elementos finitos incluindo modelo de dano e fratura e efeito de desgaste foi utilizado para criar ambiente de simulação desenvolvido. O estudo comparativo entre os resultados obtidos por MEF (Método de Elementos Finitos) e os resultados experimentais, são compatíveis. São analisadas as folgas entre punção e matriz, altura da rebarba das peças cortadas versus condição de desgaste da ferramenta. Segundo Luo (1997) pode-se avaliar a vida útil de um punção observando indiretamente as características do retalho, verificando as alturas das rebarbas e o perfil da seção cortada do retalho. Rachik (2002) faz comparações entre resultados experimentais e numéricos, mostrando que este modelo melhora a análise da força do punção para o processo inteiro. Além disso, a altura da rebarba pode ser estimada. Para Hilditch (2005) os resultados obtidos em seu experimento mostraram que as alturas da rebarba e altura do raio de arredondamento do início do corte, aumentam com o aumento da folga de corte. Conforme Shim (2004) a folga entre punção e matriz e raio no fio de corte para um dado material e espessura são examinados, usando a técnica de elementos finitos. Uma boa correlação entre a simulação e o resultado experimental podem ser observado. Análises de elementos finitos são realizadas para obter a altura da rebarba em lugar de experimento porque a análise do elemento finito e o resultado

44 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 43 experimental coincidem bem. O modelo de elementos finitos tem sido usado também por Hilditch (2005) para examinar a vida da ferramenta, folga ótima e prognostico do perfil da fratura no corte Força de corte Quando a chapa de metal esta sendo estampada em uma operação de puncionamento, a força aplicada no metal é basicamente a força de cisalhamento. Com relação a forças totais, responsáveis pelo cisalhamento, diz-se que compreende a força aplicada pelo punção e a força do metal aplicada pela matriz. A capacidade de resistir a esta força está diretamente relacionada a resistência a tração e a dureza do material, chamando-se então de resistência ao cisalhamento. Tendo em vista que as forças atuantes no punção e na matriz formam um conjunto (ativo-reativo), consegue-se provar que são válidos os princípios da física, da mecânica e da resistência dos materiais. Pode-se lembrar então que, quanto menor for a tensão admissível ao cisalhamento do material a puncionar, menor será o esforço requerido para este fim. Dois tipos de resistência ao cisalhamento devem ser considerados: - a resistência real ao cisalhamento; - e a resistência da ferramenta ao cisalhamento. A resistência real ao cisalhamento é a resistência da chapa. A resistência da ferramenta ao cisalhamento é definida como a menor resistência requerida da lâmina para fazer o corte.

45 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 44 A determinação da força de corte é importante para as seguintes situações: - na especificação de uma nova prensa; - na adaptação do equipamento de estampagem; e - na determinação das espessuras dos materiais que podem ser cortados. Com relação à força necessária para o puncionamento, adota-se a fórmula apresentada por Brito (1981). Fc= P.e.c (07) Onde: Fc = força de corte (Kg) P = perímetro da peça a ser cortada (mm) e = espessura máxima do material (espessura nominal + tolerância) c = tensão de cisalhamento ou ruptura (Kg/ mm 2 ) Onde a relação (material x resistência - ou tensão ao escoamento e à ruptura) é dada pela tabela 1. Tabela 1 - Resistência ao escoamento e à ruptura para diversos materiais (Mello, 2001) MATERIAL ESCOAMENTO (Mpa) RUPTURA (Mpa) Alumínio H14 75,8 124,1 SAE ,3 413,7 SAE ,2 723,9 Aço Inox (18-8) 482,6 655,0 Microligado NBR 6656 LNE ,0 460,0 Microligado NBR 6656 LNE ,0 560,0

46 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica Fenômenos que se verificam no corte Conforme Polack (1974), em um processo de puncionamento são verificados basicamente dois efeitos básicos. Primeiro, as fibras são comprimidas e se deformam. Segundo, a tensão aplicada supera a tensão admissível ao cisalhamento e o material começa a romper-se. A Figura 12 apresenta estes dois efeitos: Figura 12 - Fenômenos que se verificam no corte (Polack, 1974) Ainda sobre o processo de puncionamento, Polack (1974) afirma que quando o corte do material é realizado, as fibras deformadas tendem por elasticidade a tomar sua posição primitiva, aderindo fortemente cada um dos pedaços ao punção e à matriz respectivamente. Tal fato faz com que o tamanho final do furo seja precisamente o do punção, e o da peça cortada o da matriz, ainda que não tenham exatamente a mesma medida.

47 Capítulo 2 - Fundamentação Teórica BROCHAMENTO Qualquer indústria que busque alta produtividade e alta qualidade na usinagem pode se beneficiar do processo de brochamento. A usinagem por brochamento é um processo que produz furos em todas as formas geométricas, rasgos de chaveta, estriados e perfis irregulares internos e externos. Com o passar do tempo, análises de custo provam que o brochamento é o mais eficiente e econômico processo disponível. (LAUTEC, 2005) Conforme Mo (2005), brochamento é um processo de usinagem sem igual. Esta afirmação foi utilizada por Mo devido as características do brochamento, que executa uma seqüência de desbastes simultâneas. Consequentemente vários dentes podem estar atuando no mesmo instante, sendo assim um dos dentes está começando a operação de corte outro pode estar finalizando. Apesar do fato do brochamento ser usado a longo tempo, como um processo de fabricar perfis altamente precisos e complexos, poucos trabalhos são publicados abordando as condições de cortes para maximizar a vida da ferramenta quando se requer qualidade de superfície e níveis de força de corte. Axinte (2003), correlaciona as condições da ferramenta de brochamento aos sinais de saída: emissão acústica; vibração; força de corte e pressão hidráulica obtidos a partir de um sensor múltiplo, conectado a uma máquina de brochamento. Isto permite analisar se um ou mais dentes de uma brocha estão desgastados, debilitados, quebrados ou lascados. No Brochamento a ferramenta multicortante executa movimento linear, enquanto a peça permanece estática. O grau de acabamento superficial do brochamento é superior (entre 0,4 a 12,5µm valores em Ra). O processo é caro