PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA. Eduardo Mostaro Pimentel

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1 PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA Eduardo Mostaro Pimentel ANÁLISE COMPARATIVA DA RUGOSIDADE DE PEÇAS TORNEADAS COM PASTILHAS COMUM E WIPER São João Del Rei, 2018 EDUARDO MOSTARO PIMENTEL

2 ANÁLISE COMPARATIVA DA RUGOSIDADE DE PEÇAS TORNEADAS COM PASTILHAS COMUM E WIPER Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado da Universidade Federal de São João Del Rei, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Mecânica. Área de Concentração: Processos de Fabricação. Orientador: Prof. Dr. Frederico Ozanan Neves São João Del Rei, 2018

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5 Dedico este trabalho à minha família 1

6 Agradecimentos Agradeço primeiramente à Deus, pelo dom da vida, me conceder a sabedoria, coragem e perseverança para superar todos os desafios no meu caminho. Agradeço aos meus pais Jarbas e Aparecida, pela força e incentivo constante. Às minhas irmãs Laura e Letícia e à minha sobrinha Maria Eduarda pelo apoio em todos os momentos. Agradeço à minha noiva Aline, que me acompanhou em todos os momentos de dificuldade e sua companhia foi fundamental para a conclusão bem-sucedida deste trabalho. Ao Professor Dr. Durval Uchôas Braga, por todo ensinamento, orientação, apoio, conhecimento e amizade desde 2010 na universidade. Por me ajudar e orientar até o momento que não pode mais, e mesmo assim, continuou a me ajudar. Ao Professor Dr. Frederico Ozanan Neves, pela disposição de me orientar neste trabalho, sanando as dúvidas e me ajudando a vencer a cada desafio. A todos os professores do corpo docente do Programa de Pós-Graduação de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de São João del Rei, por toda sua competência, auxilio e ética ao lecionar. Aos colegas mestrandos, que seguindo o mesmo caminho, estivemos sempre dispostos a ajudar uns aos outros. Aos técnicos de laboratório, Camilo, Francisco e Luizymari, pelo auxílio e contribuição na fabricação e análise dos resultados deste projeto. À secretária do PPMEC, Claudete, pelo grande auxílio com toda burocracia envolvida. Aos meus amigos Bruce, Dhayana, Roberto, Rafaela, Renzo, Vinícius e Aurélio, que me acompanharam e ajudaram em cada etapa dessa jornada. Aos Amigos da Carroceria São Pedro e da Paschoal Parafusos, que me deram todo o suporte e apoio necessário para continuar e terminar meu trabalho. Agradeço a todos que estiveram envolvidos no desenvolvimento deste trabalho e que de alguma forma me incentivaram e me apoiaram para sua conclusão. 2

7 Resumo Pimentel, E. M., (2018). Análise comparativa da rugosidade de peças torneadas com pastilhas comum e Wiper. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal de São João Del Rei A evolução tecnológica da indústria e do comércio exige cada vez mais peças de melhor qualidade e maior volume de produtos fabricados, gerando o desafio de melhorias para o setor fabril. O processo de usinagem se encontra neste desafio pois é um dos principais meios de fabricação de peças metálicas, sendo necessário adaptar-se para que essa demanda seja atendida. Em termos de produção, a exigência se encontra no tempo de trabalho executado por peça, um trabalho de corte que mantenha o nível de acabamento superficial exigido e tenha seu tempo de corte reduzido, contribui para o aumento da produção. A melhoria na qualidade dos produtos fabricados pode ser entendida como peças com os menores níveis de rugosidade possíveis, e um dos meios de se melhorar a qualidade superficial dos produtos usinados é pela redução dos níveis de rugosidade máxima (Ra) e rugosidade total (Rz). Uma das maneiras de reduzir o nível de rugosidade, é o aumento do raio de ponta da ferramenta de corte utilizada, porém, esse método é prejudicial ao processo de corte em si, pois eleva muito o nível de vibração da ferramenta devida a elevação da força passiva de usinagem. O objetivo deste trabalho é avaliar a rugosidade de uma superfície usinada por torneamento em função da ferramenta de corte utilizada, sendo uma pastilha comum do tipo Standard e outra do tipo Wiper, mantendo os mesmos parâmetros de corte entre si. Desta maneira, os ensaios foram realizados utilizando corpos de prova de aço ABNT 1045, sendo as variáveis de influência os dois níveis de ferramenta de corte, Standard e Wiper, dois níveis de profundidade de corte, 1mm e 2mm, dois níveis de fixação da peça, com e sem o uso de apoio e os locais de medição da rugosidade dos corpos de prova sendo na base, no meio e na ponta do mesmo. Utilizando-se do planejamento fatorial aleatorizado por níveis, de modelo de efeito fixo e 95% de confiança, pôde-se discutir os resultados da rugosidade média Ra (µm) e rugosidade total Rz (µm). Para ambas as variáveis resposta, os parâmetros pastilha de corte e fixação por contra-ponto tiveram influência no processo para diminuir os níveis os resultados de rugosidade, assim como suas interações. Ao final da análise, constatou-se a eficácia e vantagem da utilização da pastilha Wiper para obter melhor acabamento superficial no trabalho de corte. Palavras-chaves: Rugosidade; Wiper; Raio de ponta; Torneamento 3

8 Abstract Pimentel, E. M., (2018). Comparative analysis of the roughness of turned parts with common inserts and wiper inserts. Dissertation (Master degree) Universidade Federal de São João Del Rei Industry and commerce technological evolution demands better quality products and greater production volume, creating the challenge of improvements for the manufacturing sector. The machining process is one of the main means of manufacturing metal parts, therefore, face this challange, being forced to adapt to meet this demand. In terms of production, the demand is found on products working time, a cutting job that maintains the required surface roughness and reduced cutting time, contributes to increased production. Increase on quality of manufacturing can be understood as finished products with the lowest levels of roughness, and one way of improving said quality of the machined products is the reduction of the average roughness (Ra) and total roughness (Rz) levels. One of the ways to reduce roughness levels is to increase the tip radius of the used cutting tool, however, this method is harmful to the cutting process itself, for it increases vibration levels due to the increase of the passive force of machining. The objective of this work is to evaluate the roughness of a turning machined surface considering the cutting tool, comparing one standard and a Wiper type, keeping the same cutting parameters between them. In this way, the tests were carried out using ABNT 1045 steel specimens. The variables of influence were the two levels of cutting tool, Standard and Wiper, two levels of depth of cut, 1mm and 2mm, two levels of fixation of the piece, with and without the use of counterpoint, and the roughness measurement spots of the specimens, being at the base, middle and tip of them. It was possible to discuss the results of the average roughness Ra (μm) and total roughness Rz (μm) using the randomized factorial design of fixed model and 95% confidence. For both responses variable, the cutting tools and counterpoint fixation parameters have influence in the process to decrease the levels of the roughness results, as well as their interactions. At the end of the analysis, it was verified the effectiveness and advantage of the Wiper insert to obtain a better surface finish in the cutting work. Keywords: Roughness; Wiper; High beam; Turning 4

9 Lista de Figuras Figura 1 - Estruturas cristalinas (ASKELAND, 2008 página 51) Figura 2 - Defeitos Cristalinos (ASKELAND, 2008 página 86) Figura 3 Processo de escorregamento (PADILHA, 1997 página 148) Figura 4 Processo de maclação em metais CFC (PADILHA, 1997 página 194) Figura 5 - Processo de torneamento (SANDVIK COROMANT. Manual Técnico de Usinagem, 2012, página, A11) Figura 6 - Diferentes tipos de Torneamento (SANDVIK COROMANT. Ferramentas para torneamento. 2015, página 30) Figura 7 - Movimentos e grandezas de corte (DINIZ, 2010 página 15) Figura 8 - Ferramenta monocortante e sua geometria (PEREIRA 2011, página 25) Figura 9 - Planos de corte (PEREIRA 2011, página 26) Figura 10 - Aresta postiça de corte durante processo de usinagem (MACHADO, 2008 página 93) Figura 11 - Raio de ponta da ferramenta durante o trabalho de corte (AZAMBUJA, 2012 página 4) Figura 12 - Superfície geométrica (FILHO, 2011 página 5) Figura 13 - Superfície real (FILHO, 2011 página 5) Figura 14 - Superfície efetiva (FILHO, 2011 página 5) Figura 15 - Perfis de rugosidade (FILHO, 2011 página 6) Figura 16 - Avaliação da rugosidade (FILHO, 2011 página 8) Figura 17 - Avaliação da rugosidade (FILHO, 2011 página 8) Figura 18 - Rugosidade e ondulação (FILHO, 2011 página 9) Figura 19 - Sistema da linha média de medição (FILHO, 2011 página 16) Figura 20 - Forma de leitura de Ra (ESPANHOL, 2008 página 17) Figura 21 - Forma de leitura de Rz (ESPANHOL, 2008 página 17) Figura 22 - Pastilha Wiper, (SANDVIK COROMANT. Manual Técnico de Usinagem, 2012, página A18) Figura 23 - Desenho técnico do Corpo de Prova (Fonte própria) Figura 24 - Imagem de um dos Corpos de Prova utilizados no experimento (Fonte própria)

10 Figura 25 - Diagrama de fases Fe-C (CALLISTER 2000 página 189) Figura 26 - Operador no processo de corte da amostra do corpo de prova (Fonte própria) Figura 27 - Embutidora Metalográfica preparando amostra para análise (Fonte própria) Figura 28 - Máquinas de lixamento (esquerda) e polimento (direita) (Fonte própria) Figura 29 - Amostra do corpo de prova preparada para análise metalográfica (Fonte própria) Figura 30 Micrografia do corpo de prova à ampliação de 50x (esquerda) e 100x (direita) (Fonte própria) Figura 31 - Micrografia do corpo de prova à ampliação de 200x (esquerda) e 500x (direita) (Fonte própria) Figura 32 - Micrografia do corpo de prova à ampliação de 1000x (Fonte própria) Figura 33 - Momento da leitura de Dureza dos corpos de prova do experimento (Fonte própria) 48 Figura 34 - Porta-ferramenta ISO PCLNL2020K12 utilizado nos experimentos (Fonte própria) 49 Figura 35 - Inserto Standard CNMG PF (esquerda) e detalhe da ponta da pastilha Wiper CNMG WMX (Fonte própria) Figura 36 - Detalhe da ponta dos dois modelos de pastilhas estudados (Fonte própria) Figura 37 - Pastilha Standard à 50x de aproximação (Fonte própria) Figura 38 - Pastilha Wiper à 50x de aproximação (Fonte própria) Figura 39 -Ampliação de 100x de cada uma das pastilhas, Standard à esquerda e Wiper à direita, focando a visualização em seus raios de ponta (Fonte própria) Figura 40 - Centro de usinagem para os ensaios (Fonte própria) Figura 41 - Rugosímetro surftest SJ-400 Mitutoyo (Fonte própria) Figura 42 - Pré-usinagem dos corpos de prova (Fonte própria) Figura 43 - Corpos de prova prontos para serem submetidos ao experimento (Fonte própria) Figura 44 - Usinagem dos corpos de prova (Fonte própria) Figura 45 - Gráfico com os níveis de dureza dos Corpos de Prova Figura 46 - Gráfico da interação do tipo de pastilha x tipo de apoio

11 Lista de Tabelas Tabela 1 - Comprimento de amostragem (cut-off) conforme tipos de perfis Tabela 2 - Parâmetros de corte dos corpos de prova utilizados no experimento, submetidos ao ensaio de dureza Tabela 3 - Especificações ISO das pastilhas de corte Tabela 4 - Parâmetros de corte Tabela 5 - Definição das variáveis resposta Tabela 6 - Valor das durezas HRB encontradas nos corpos de prova Tabela 7 ANOVA dos corpos de prova iniciais Tabela 8 - Resultados de leitura de Rugosidade Média Ra Tabela 9 Análise da Variância (Ra) Tabela 12 Análise da Variância da Rugosidade total Rz

12 SUMÁRIO capítulo Introdução capítulo Revisão bibliográfica Estrutura dos materiais metálicos Encruamento Processos de Fabricação Transformação Metal Mecânica Usinagem Torneamento Tipos de torneamento Grandezas nos processos de Usinagem Velocidade de corte Velocidade de avanço Esforços de corte Geometria da ferramenta de corte Geometria básica da ferramenta de corte Ângulos de corte Aresta postiça de corte Raio de ponta da pastilha Integridade Superficial Rugosidade Superficial Superfícies Perfis Critérios de avaliação da rugosidade Rugosidade Média Ra Pastilha Wiper capítulo

13 Materiais e Métodos Corpos de prova Caracterização do Corpo de prova Ensaio metalográfico Ensaio de dureza Máquina ferramenta Leitura do nível de rugosidade Planejamento de experimento Parâmetros de corte Parâmetros do corpo de prova Variáveis de resposta Planejamento estatístico capítulo Resultados Teste de dureza dos Corpos de Prova Resultados de rugosidade Análise geral dos resultados Análise da Variância da rugosidade média (Ra) Análise da Variância da rugosidade total Rz capítulo Conclusão capítulo Sugestões para trabalhos futuros capítulo Referências bibliográficas capítulo Anexo

14 capítulo 1 Introdução Com a necessidade de melhorar a qualidade e ao mesmo tempo reduzir os custos operacionais dos processos e produtos, a um grande crescimento em pesquisas e trabalhos relacionados ao acabamento superficial, fluidos de corte, entre outros (VELOSO, 2017). A evolução tecnológica da indústria e do comércio exige cada vez mais peças de melhor qualidade e maior volume de produtos fabricados, gerando o desafio de melhorias para o setor fabril. O processo de usinagem se encontra neste desafio pois é um dos principais meios de fabricação de peças metálicas, sendo necessário adaptar-se para que essa demanda seja atendida. Em termos de produção, a exigência se encontra no tempo de trabalho executado por peça, um trabalho de corte que mantenha o nível de acabamento superficial exigido e tenha seu tempo de corte reduzido, contribui para o aumento da produção. O torneamento é a operação mais comumente empregada em trabalhos experimentais de usinagem. A peça presa na placa do torno gira em torno de seu próprio eixo. A ferramenta é rigidamente presa no porta-ferramenta. Esse conjunto se movimenta com avanço constante ao longo da geratriz da peça, removendo uma camada de metal para formar um cilindro ou uma superfície de formato mais complexo, (TRENT; WRIGHT 2000). Apesar de geralmente ser uma operação de corte único, o processo de torneamento varia em função do formato e do material da peça, das condições, exigências e custos, fatores esses que podem influenciar na ferramenta de corte. Por ser o processo mais amplamente utilizado, é o que mais facilmente permite desenvolvimento, assim, o torneamento vem sido altamente otimizado, exigindo uma cuidadosa avaliação dos diversos fatores em aplicações. A melhoria na qualidade dos produtos fabricados pode ser entendida como peças com os menores níveis de rugosidade possíveis, e um dos meios de se melhorar a qualidade superficial dos produtos usinados é pela redução dos níveis de rugosidade máxima (Ra) e rugosidade total (Rz). Uma das maneiras de reduzir o nível de rugosidade, é o aumento do raio de ponta da ferramenta de corte utilizada, porém, esse método é prejudicial ao processo de corte em si, pois eleva muito o nível de 10

15 vibração da ferramenta devida a elevação da força passiva de usinagem. Outro método é a utilização da ferramenta de corte do tipo Wiper. Essa ferramenta é estruturada com mais de um raio de ponta em seu projeto, fazendo com que o nível de rugosidade possa ser reduzido com o mesmo avanço da ferramenta normal, ou com o avanço maior do que aquele utilizado com a ferramenta normal, o que significa maior produção sem redução da qualidade superficial. Nos últimos anos, inúmeros insertos para usinagem têm sido introduzidos no mercado, os quais apresentam diferentes especificações de formato geométrico de quebra-cavacos. O objetivo dos fabricantes de ferramentas é fornecer insertos que possam ser aplicados de forma eficiente em amplas gamas de dados de corte, aumentando a vida da ferramenta, melhorando a qualidade superficial obtida e diminuindo os esforços de corte (PEREIRA, 2011). Para avaliar o acabamento superficial, devemos estudar a integridade superficial do material usinado. A integridade superficial é um dos pontos mais importantes a serem observados ao longo do processo de usinagem, ela está envolvida a vários detalhes do processo, como ausência de trincas, acabamento, danos térmicos, tensão residual, alteração química, entre outros (JESUS, 2009). A finalidade deste trabalho é avaliar a rugosidade média (Ra) e rugosidade total (Rz) da superfície de um corpo de prova de aço ABNT 1045, torneado tangencialmente em uma máquina CNC, em função de ferramentas intercambiáveis com raio de ponta 0,8mm Standard e Wiper, variando também a profundidade de corte, o método de fixação, mantendo os mesmos parâmetros de corte entre si. O aço ABNT 1045 foi adotado como material usinado na pesquisa, por se tratar de um dos aços mais utilizados no processo de usinagem, pelo custo benefício e por ser compatível ao tipo de pastilha intercambiável utilizada no processo de corte. Desta maneira, os ensaios foram realizados utilizando corpos de prova de aço ABNT 1045, sendo as variáveis de influência os dois níveis de ferramenta de corte, Standard e Wiper, dois níveis de profundidade de corte, 1mm e 2mm, dois níveis de fixação da peça, com e sem o uso de apoio e os locais de medição da rugosidade dos corpos de prova sendo na base, no meio e na ponta do mesmo. Para avaliar os resultados, foi utilizado a metodologia de planejamento de experimentos, com os dados gerados no processo de corte do material coletados e analisados através de um tratamento estatístico por análise de variância, ANOVA, sendo um planejamento fatorial aleatorizado por níveis modelo de efeito fixo, objetivando analisar os resultados de rugosidade média Ra e 11

16 rugosidade total Rz em função da ferramenta de corte, profundidade de corte e método de fixação. Também foi avaliado a influência da posição de medição da rugosidade ao longo do comprimento do corpo de prova, com leituras na base de fixação, na metade de seu comprimento e na ponta do mesmo. Cada ensaio possui três réplicas, sendo vinte e quatro ensaios de rugosidade média e rugosidade total, com leituras em três posições diferentes ao longo do comprimento do corpo de prova, e variando em cento e vinte graus de seu eixo, totalizando 216 leituras de cada rugosidade. Utilizouse corpos de prova de aço ABNT 1045 cilíndricos com diâmetro de 50mm e comprimento de 100mm. Para realizar a leitura das rugosidades, foi utilizado o rugosímetro Surftest SJ-400 Mitutoyo, e com a coleta de dados, foi possível realizar a análise de variância, com o objetivo de discutir os resultados das rugosidades e suas variáveis de entrada citadas. O trabalho de pesquisa está divido da seguinte forma: Capítulo 1: Introdução Capítulo 2: Revisão Bibliográfica, contendo tópicos fundamentais para o entendimento e compreensão do assunto. Capítulo 3: Materiais e Métodos onde são descritos os corpos de prova, ferramentas, máquinas e instrumentos de medição utilizados na pesquisa; planejamento de experimento. Capítulo 4: Resultados e Discussões com descrição e aprofundamento dos resultados obtidos na pesquisa e tratamento estatístico adotado. Capítulo 5: Conclusão e sugestão de trabalhos futuros. Capítulo 6: Referências Bibliográfica. 12

17 capítulo 2 Revisão bibliográfica 2.1. Estrutura dos materiais metálicos Para melhor compreender o trabalho de usinagem, devemos entender como o a material metálico reage quando submetido aos diversos esforços de aplicados durando o processo de corte. De acordo com Dieter (1981), a metalurgia é de grande importância para os processos de fabricação, pois é com base nos fundamentos metalúrgicos que se pode ajustar adequadamente os parâmetros de produção. O estudo da metalurgia aplicada para os processos de conformação plástica será dividido em quatro principais tópicos: Conceitos fundamentais da estrutura cristalina; Deformação plástica do metal; Encruamento e recozimento; Textura e anisotropia. Filho et al., (1997) explica que os cristais podem ser definidos como sólidos formados pelo agrupamento de átomos em determinada ordem, que se repete nas três dimensões. Essa estrutura, de natureza periódica, forma uma rede de pontos no espaço denominado reticulado cristalino, onde cada parte e sua vizinhança é idêntica as demais. Os pontos do reticulado localizam as posições dos átomos e a forma geométrica dessa disposição define a estrutura cristalina. A célula unitária de uma estrutura cristalina é o menor agrupamento de átomos que mantém a forma geométrica do cristal e a repetição desta célula nas três direções, constitui o reticulado cristalino. É importante salientar que enquanto se pode imaginar um número infinito de estrutura cristalina só existem 14 tipos possíveis de reticulados cristalinos. A figura 1 a seguir ilustra alguns dos cristais metálicos. 13

18 Figura 1 - Estruturas cristalinas (ASKELAND, 2008 página 51) De acordo com Bresciani et al. (1997), para explicitar de maneira completa a estrutura de um metal é necessário definir algumas dimensões da célula unitária. Para o sistema cúbico o parâmetro do reticulado a é a distância entre as partes do reticulado correspondente aos vértices do cubo (aresta do cubo) para o sistema hexagonal o parâmetro a corresponde a aresta do hexágono da base (deve-se definir ainda para esse sistema, a altura do prisma, c ). O raio atômico r, é definido como a metade da distância entre os dois átomos vizinhos, tangentes entre si, admitidos com a forma esférica. O número de coordenação expressa o número de átomos vizinhos em cada átomo. A densidade de empacotamento indica a fração de volume ocupado pelos átomos (esféricos) em relação ao volume total da célula. Ainda de acordo com Bresciani et al. (1997), admitindo que, para simplicidade de análise, a adição de um elemento a outro elemento base pode acarretar na formação de uma solução sólida, no qual o primeiro elemento constitui o soluto e o segundo o solvente. Quando o átomo de um metal substitui o átomo do outro metal, no seu reticulado cristalino, ocorre a formação de uma solução sólida substitucional. Esta solubilidade pode ser total ou parcial, o que irá depender das 14

19 características do par de elementos considerado. No caso de limitação de solubilidade de um elemento no outro, ocorre formação de uma segunda fase, que pode ser constituída de uma estrutura diferente dos componentes e de uma fórmula mínima definida. Esta segunda fase é denominada fase intermetálica. Quando a diferença entre os raios atômicos for grande, pode ocorrer a formação de uma solução sólida intersticial, com a localização do elemento de menor raio atômico entre os espaços atômicos do elemento de maior diâmetro atômico, sem distorção da célula. O cristal perfeito se caracteriza por não apresentar alterações na natureza periódica da localização dos átomos. Os cristais reais, no entanto, apresentam falhas na estrutura, denominadas de defeitos cristalinos. Esses defeitos têm grande influência nas propriedades do cristal, particularmente nas associadas à deformação plástica. Como os processos de conformação plástica são essencialmente processos relacionados à deformação plástica, percebe-se a influência indireta dos defeitos cristalinos sobre estes processos. Os defeitos podem ser classificados como defeitos de ponto, defeitos de linha, defeitos de planos, defeitos volumétricos (tridimensionais). Os defeitos de ponto são a vacância, átomo de impureza intersticial, átomo de impureza substitucional e átomo deslocado de sua posição regular no reticulado. Os defeitos de linha são as discordâncias de cunha e discordâncias helicoidais. Os defeitos planares são os contornos de grão, contornos de subgrão, contornos de maclação e falhas de empilhamento na sequência de planos de átomos. Os defeitos volumétricos (tridimensionais) são os vazios, as fissuras e as incrustações. A figura 2 a seguir ilustra alguns dos defeitos cristalinos, respectivamente: defeito de lacuna, de átomo intersticial, átomo substicional pequeno, átomo substicional grande, defeito de Frenkel e defeito de Schottky. 15

20 Figura 2 - Defeitos Cristalinos (ASKELAND, 2008 página 86) Durante a deformação plástica, um corpo metálico é solicitado por uma tensão superior à tensão limite de escoamento; sofre uma deformação plástica. Basicamente, existem dois mecanismos estruturais que podem estar presentes durante o processo de deformação plástica: escorregamento e maclação. A figura 3 e 4 a seguir ilustra os processos de escorregamento e maclação. Figura 3 Processo de escorregamento (PADILHA, 1997 página 148) 16

21 Figura 4 Processo de maclação em metais CFC (PADILHA, 1997 página 194) Continuando com Bresciani et al. (1997), na maclação, uma parte do cristal se inclina em relação à outra a partir de um plano limite das duas partes, denominado plano de maclação. Admitindo-se esse plano como espelho, verifica-se que uma parte do cristal se torna imagem gêmea da outra parte. No escorregamento, uma parte do cristal move-se em relação à outra parte, segundo determinados planos e direções cristalográficas, conhecidos como planos e direções de escorregamento. O escorregamento é o principal mecanismo de deformação plástica. Durante o processo de usinagem, ocorre a tensão de cisalhamento entre ferramenta de corte e peça de trabalho, essa tensão provoca uma deformação plástica a frio, chamada encruamento Encruamento Um cristal metálico sofre um processo de endurecimento quando deformado plasticamente. Esse fenômeno de endurecimento por deformação plástica, denominado encruamento, pode ser representado numa curva tensão de cisalhamento versus deformação tangencial (decompostos no plano e na direção de deslizamento), onde se observa a elevação da tensão com o aumento da deformação. A inclinação da curva define a taxa de encruamento, isto é, estabelece o aumento de tensão para uma dada variação de deformação, num dado setor da curva (BRESCIANI et al., 1997). O encruamento é obtido nos produtos metálicos através de processos de conformação plástica realizados a frio (inferior a temperatura de recristalização). Como exemplos desses processos podese citar a laminação, a trefilação e a estampagem. O fenômeno de encruamento para um metal é influenciado por diversos fatores, tais como: 17

22 Estrutura cristalina do metal; Natureza química do metal; Pureza do metal; Orientação do cristal metálico; Temperatura no processo de deformação; Forma e dimensão do cristal metálico; Condições superficiais do cristal metálico. Dieter (1981) diz que o metal encruado tem suas propriedades físicas e mecânicas alteradas, apresenta maiores limites de escoamento e de resistência, maior dureza e menor alongamento e estricção, ou seja, à medida que a resistência se eleva pelo encruamento, a ductilidade decresce. As propriedades físicas como densidade e condutibilidade elétrica tem os seus níveis diminuídos com o aumento do encruamento. Com a expansão térmica ocorre o contrário. A microestrutura também se altera com o trabalho a frio; os grãos deformados se tornam alongados e adquirem uma orientação cristalográfica preferencial de acordo com a direção do processo de conformação. Ainda segundo Dieter (1997), nos processos de conformação plástica, realizados a frio, a maior parte de energia despendida (cerca de 90%) é dissipada em calor e a parte restante é retirada no reticulado, contribuindo para elevação da energia interna. A energia armazenada pelo cristal deformado pode se dar nas formas de vacâncias, de maclas e de falhas de empilhamento. Entretanto, a maior parte desta energia está (relacionada à geração e interação de discordâncias, de maneira que o número destas se eleva consideravelmente com elevação da intensidade de deformação plástica. A temperatura que define o limite superior para o trabalho a frio, temperatura de recristalização, não pode ser expressa com exatidão, pois depende da composição química do material metálico, a intensidade e velocidade de deformação decorrente. De uma maneira aproximada, pode-se firmar que essa temperatura é inferior a metade da temperatura de fusão do metal (BRESCIANI et al., 1997). A energia interna acumulada pela deformação plástica depende da natureza do metal considerado e da temperatura de trabalho, além de outros fatores estruturais e operacionais. O estado de trabalho a frio é uma condição de maior energia interna do que o material não deformado. Embora a estrutura celular de discordâncias do material trabalhado a frio seja mecanicamente estável, ela não 18

23 é termodinamicamente estável. Eventualmente o metal se recupera e reverte-se para uma condição livre de deformação. O processo global é conhecido como recozimento. Algumas propriedades dos metais são alteradas pelo encruamento. O encruamento é obtido, nos produtos metálicos, por meio de processos de conformação plástica realizados com um trabalho a frio, a uma temperatura - comumente a ambiente - que não pode ultrapassar a temperatura de recristalização, ou seja, a uma temperatura que deve ser bem inferior à temperatura de fusão do metal (BRESCIANI et al., 1997). Nos processos de fabricação, onde ocorre a transformação metal mecânica do material, esses fatores são levados em consideração para que seja o produto seja fabricado da maneira correta Processos de Fabricação Transformação Metal Mecânica A transformação metal mecânica é a grande fonte de fabricação de ferramentas, peças e matéria prima da indústria. Existem diversos processos de fabricação diferentes para suprir toda a demanda do mercado. Dentre esses processos, podemos listar fundição, laminação, trefilação, forjamento, extrusão, estampagem, usinagem e soldagem, sendo que esses processos diferem em deformação plástica a frio, deformação plástica a quente, tratamentos térmicos e outras características (BRESCIANI et al., 1997). O processo de fabricação por usinagem é de fundamental importância para a indústria pois sucede outros processos e dá acabamento final ao material fabricado Usinagem Usinagem, por definição, é um método de fabricação por transformação metal mecânica, que engloba vários processos que envolvam remoção de material na forma de cavaco. Kalpakjian (2000) expõe que a remoção de material visa: obtenção das formas finais, acabamento superficial adequado e se alcançar os valores de tolerância requeridos. Quase todos os produtos manufaturados têm componentes que foram usinados. Com um mercado cada vez mais competitivo, a necessidade de se praticar uma manufatura mais eficiente, com decisões acertadas baseadas em informações mais precisas, torna-se uma necessidade para a existência de qualquer indústria manufatureira. Especificamente, nos processos de usinagem, a otimização dos parâmetros de corte já vem sendo realizada há muito tempo, baseada 19

24 principalmente na redução do tempo de fabricação, que é conseguido com a utilização da ferramenta correta, utilização de avanços e profundidades de corte coerentes com a capacidade da máquina (COPPINI e BAPTISTA, 1998). A usinagem merece destaque especial, porque mais de 80% de todos os produtos manufaturados devem ser usinados antes de estarem completamente prontos. Emprega-se geralmente para produzir formas com elevada tolerância dimensional, bom acabamento superficial e frequentemente, geometrias complexas. A usinagem é uma operação secundária de processamento, uma vez que em geral, é realizada em uma peça que foi produzida por um processo primário, tal como laminação, forjamento ou fundição. Em outras palavras, as formas e os componentes produzidos por fundição e por conformação plástica muitas vezes requerem operações de usinagem para obter um determinado acabamento superficial, melhorar as tolerâncias dimensionais, dar a forma desejada e permitir algumas peculiaridades (tais como, furos rosqueados, saliências e reentrâncias) (BRESCIANI et al., 1997). As peças ou componentes que podem ser produzidas por usinagem são: eixos, parafusos, rodas dentadas, pinos, polias, componentes estruturais para máquinas, válvulas, ferramentas diversas, componentes para agricultura, peças automobilísticas, etc. As peças produzidas por usinagem podem ser constituídas por materiais ferrosos e não-ferrosos. O número de operações de usinagem é muito grande assim como são vários os tipos de máquinas operatrizes e ferramentas de corte disponíveis. Como exemplos de operações de usinagem, pode-se citar o torneamento, o aplainamento, a furação, o mandrilamento, o fresamento, o serramento, o brochamento, o roscamento, a retificação, que serão melhor explicados abaixo. Torneamento é utilizado para obtenção de superfícies de revolução e normalmente a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente em trajetórias específicas. O torneamento pode ser: cilíndrico, cônico, radial, de perfilados, etc. Tipos de tornos: torno horizontal, vertical, copiador, revólver. Exemplos de operações: faceamento e sangramento. Aplainamento é direcionado a obtenção de superfícies planas (regradas) geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou ferramenta, na direção horizontal inclinada ou vertical. Tipos de plainas: plainas de mesas e plainas limadoras. Exemplos de operações: estriadas, formação de corpos de prova, entalhes, rebaixos, dentre outros. 20

25 Furação para obtenção de furos geralmente cilíndricos, em que a peça ou a ferramenta gira ao mesmo tempo. A ferramenta ou a peça se desloca segundo uma trajetória retilínea coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina. A furação pode ser: furação em passante, escareamento, furação escalonada, trepanação e furação de centros. Tipos de furadeiras: furadeiras de coluna, portáteis, radiais. Tipos de brocas: comuns, canhão, alargadoras e escariadoras. Mandrilamento Destinado à obtenção de superfícies de revolução com o emprego de uma ou várias ferramentas de barra que apresentam movimento de rotação. O mandrilamento pode ser cilíndrico, radial, cônico, etc. Fresamento Destinado à obtenção de superfícies diversas (tais como placas para ferramentas e rodas dentadas) empregando ferramentas multi-cortantes (normalmente a ferramenta gira e a peça realizam o movimento de avanço por intermédio da fresadora). Os dois tipos básicos de fresamento são: cilíndrico tangencial e cilíndrico frontal. Tipos de fresadoras: fresadoras horizontais, verticais e universais, existindo ainda os tipos especiais, tais como pantográficas, geradoras de engrenagem (sistema envolvente). Serramento Destinado a secionar peças com auxílio de ferramentas multi-cortantes de pequena espessura. A peça desloca-se ou fica parada, enquanto a ferramenta gira ou se desloca ou executa ambos os movimentos. O serramento pode ser retilíneo ou circular. Tipos de serras: serras de fita, circulares, de disco e alternativas. Brochamento destinado à obtenção de superfícies variadas pelo emprego de ferramentas multi-cortantes. A ferramenta ou a peça se desloca, sendo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo da ferramenta. O brochamento pode ser interno ou externo. Roscamento para obtenção de filetes, por meio da abertura de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução. A peça ou a ferramenta gira e uma delas se desloca ao mesmo tempo, de acordo com uma trajetória retilínea, paralela ou inclinada em relação ao eixo de rotação. O roscamento pode ser interno ou externo. Retificação - para obtenção de superfícies lisas, sendo um processo de usinagem por abrasão (rebolo). A retificação pode ser frontal ou tangencial (cilíndrica, cônica, de perfis, etc.). Tipos de retificadoras: retificadoras planas, planas verticais, universais, horizontais, 21

26 verticais e especiais. Outros processos de usinagem tradicional que podem ser destacados são: brunimento, lapidação, espelhamento, polimento, afiação, limagem, etc. O processo utilizado nesse trabalho foi o de torneamento, por se tratar do processo mais comum de usinagem e de mais aplicabilidade tanto no campo acadêmico como no campo industrial Torneamento Segundo Nascimento (2008) citando Trent (2000), o torneamento é a operação de usinagem mais comumente empregada em trabalhos de corte de metal. O material a ser cortado é fixado ao mandril de um torno e rotacionado, enquanto a pastilha, presa firmemente em um porta-pastilha, move-se em plano que, idealmente, contém o eixo de rotação da peça. De acordo com Pereira (2011), o torneamento é a operação mais comumente empregada em trabalhos experimentais de usinagem. A peça presa na placa do torno gira em torno de seu próprio eixo. A ferramenta (inserto) é rigidamente presa no porta-ferramenta. Esse conjunto se movimenta com avanço constante ao longo da geratriz da peça, removendo uma camada de metal para formar um cilindro ou uma superfície de formato mais complexo (Trent e Wright, 2000). Ainda de acordo com Pereira (2011), o ângulo de posição da aresta principal de corte (χr) é o ângulo entre a aresta principal de corte em graus ( ) e a direção de avanço medido no plano de referência da ferramenta; a profundidade de corte (ap) é a profundidade ou largura de penetração da ferramenta em relação à peça em mm; o avanço (f) é o percurso de avanço em cada volta da ferramenta em mm/rotação (mm/rot); a largura de usinagem (b) é a largura calculada da secção transversal de corte em mm, sendo idêntica ao comprimento efetivo da aresta de corte; a espessura de corte (h) é a espessura calculada da seção transversal de corte em mm. No processo de torneamento, a peça gira em torno do eixo principal da máquina, e a ferramenta segue um movimento coplanar com este eixo principal, tendo a finalidade de obter superfícies de revolução através do emprego de uma ou mais ferramentas monocortantes (FERRARESI, 1977). A operação pode ser dividida em desbaste e acabamento. No desbaste não há a preocupação com a qualidade superficial, pois a prioridade é a elevada taxa de remoção do material (MACHADO et al.., 2009). O acabamento é a operação final do torneamento, em que a prioridade é a qualidade superficial dentro das tolerâncias finais da peça. A figura 5 ilustra o processo de torneamento. 22

27 Figura 5 - Processo de torneamento (SANDVIK COROMANT. Manual Técnico de Usinagem, 2012, página, A11) 2.4. Tipos de torneamento Segundo Veloso (2017), citando Trent e Wright (2000), no processo de torneamento é possível realizar diversos tipos de operações que são utilizados para a produção de peças com formatos cilíndricos, esféricos, cônicos, com detalhes internos e externos ou um mix de todos eles ou parte deles em si, dependendo da necessidade de fabricação. De acordo com Machado e Silva (2011), as operações mais comuns no processo de torneamento são: O faceamento, utilizado para retirada de material na peça que se encontra perpendicular ao eixo principal de corte; Torneamento Longitudinal, utilizado para retirada de diâmetro da peça; Furação, utilizado através de uma ferramenta chamada broca e utilizado para realizar furos nas superfícies onde normalmente ocorre um faceamento anteriormente; Existem outras operações, porém com ferramentas direcionadas a execução daquela atividade, como por exemplo o sangramento, rosqueamento, recartilhamento entre outros. A figura 6 a seguir ilustra alguns dos diversos tipos de torneamentos existentes. 23

28 Figura 6 - Diferentes tipos de Torneamento (SANDVIK COROMANT. Ferramentas para torneamento. 2015, página 30) Em todos os tipos de torneamento, o trabalho de corte obedece às mesmas grandezas e movimentos de corte Grandezas nos processos de Usinagem De acordo com Veloso (2017), citando Diniz e Coppini (2010), os movimentos ocasionados entre a ferramenta de corte, e a peça no processo, são considerados movimentos de usinagem. Por convenção, se padronizou que todo movimento será gerado pela ferramenta, levando em consideração a peça parada. Tudo isso para contribuir com os estudos dos movimentos, principalmente quando se trata de peças mais complicadas de se produzir e interpretar. Os movimentos de usinagem podem ser classificados em movimento ativos e passivos. Os ativos participam de forma direta na saída do cavaco, sendo o movimento de corte, movimento de avanço e movimento efetivo. Já os movimentos passivos do processo de usinagem são considerados aqueles que participam de forma indireta, não fazendo parte da ativa na remoção do material, sendo eles os movimentos de aproximação, movimento de ajuste, movimento de correção e movimento de recuo (Santos e Sales, 2007). Machado e Silva (2011), classificam as principais grandezas de corte como: Movimento de corte: movimento realizado entre a peça e a aresta cortante, ocasionando 24

29 uma única retirada quando se não utiliza o movimento de avanço; Movimento de avanço: movimento realizado entre a peça e a aresta cortante, onde provoca a retirada continua do material quando conciliado ao movimento de corte; Movimento efetivo de corte: é o movimento realizado através da resultante dos movimentos de corte e movimento de avanço; Velocidade de corte (Vc): é a velocidade instantânea de corte entre a peça e a aresta constante; Velocidade de avanço (Vf): é a velocidade instantânea de avanço entre a peça e a aresta cortante; Velocidade efetiva de corte (Ve): é a velocidade instantânea do movimento de corte entre a peça e a aresta cortante. A figura 7 a seguir ilustra os principais movimentos e grandezas de corte Figura 7 - Movimentos e grandezas de corte (DINIZ, 2010 página 15) Velocidade de corte De acordo com Diniz (2000), a velocidade de corte é o resultado do deslocamento da ferramenta diante da peça, considerado no tempo, para operações do tipo aplainamento e brochamento, nas quais o movimento de corte e de avanço não ocorrem concomitantemente. A velocidade de corte é a velocidade tangencial instantânea resultante da rotação da ferramenta em torno da peça, para as operações do tipo torneamento, fresamento ou furação, onde os movimentos de corte e de avanço 25

30 ocorrem concomitantemente. Para estes últimos, a velocidade de corte é calculada de acordo com a equação 1 a seguir: Onde: Vc = Velocidade de corte (m/min). d = diâmetro da peça (mm). n = rotação por minuto. Vc = π. d. n 1000 Eq Velocidade de avanço De acordo com Machado e Silva (2011), a velocidade de avanço é a velocidade instantânea de um ponto na peça ate outro, seguindo a direção e sentido de avanço, sendo a formula descrita pela equação 2: Vf = f. n Eq. 2 Onde: f = avanço (mm/rotação) n = número de rotações por minuto) Além do estudo das velocidades envolvidas no processo, o estudo dos esforços de corte é de fundamental importância, pois eles afetam a potência necessária para o corte, a temperatura e o desgaste da ferramenta, o capítulo a seguir aborda o assunto Esforços de corte O conhecimento do comportamento e da ordem de grandeza dos esforços de corte nos processos de usinagem é de fundamenta importância, pois eles afetam a potência necessária para o corte (a qual é utilizada para o dimensionamento do motor da máquina ferramenta), a capacidade de obtenção de tolerâncias apertadas, a temperatura de corte o desgaste da ferramenta (Diniz 2010). As forças de usinagem são consideradas como uma ação da peça sobre a ferramenta, A força total resultante que atua sobre a cunha cortante durante este processo é chamada de força de usinagem (Fu). Ainda segundo Diniz (2010), como não se conhece nem direção nem sentido da força de 26

31 usinagem, trabalha-se com suas componentes segundo diversas direções conhecidas, essas duas componentes são: Força ativa de corte (Ft): Situada no plano de trabalho, contribui para a potência de usinagem e se divide em: Força de corte (Fc); Força de avanço (Ff); Força de apoio (Fap); Força efetiva de corte (Fe). Força passiva de corte (Fp): Componente perpendicular à força de trabalho, por isso, não contribui para a potência de usinagem (é perpendicular ao plano de trabalho, onde ocorrem os movimentos de corte e de avanço). Porém é importante que se estude o comportamento dessa força, pois ela é responsável pela deflexão elástica da ferramenta e da peça durante o corte. A força de corte pode ser descrita pela fórmula: F = Fp 2 + Ft 2 Eq. 3 A força de corte também pode ser expressada pela relação: F = Ks A Eq. 4 Equação 4 - Força de corte utilizando Força específica de corte e Área de contato Onde : K s : pressão específica de corte; A: área de corte, dada pelo produto da profundidade de corte pelo avanço para o torneamento. A pressão específica de corte (Ks) é diretamente influenciada por fatores como o material da peça usinada, material e geometria da ferramenta, área da seção de corte, velocidade de corte, afiação da ferramenta e condições de refrigeração e lubrificação (DINIZ, 2010). Os fatores que afetam a pressão específica de corte também afetam a força passiva de corte. Os fatores mais representativos são a velocidade de corte e fatores associados com a geometria da 27

32 ferramenta, como o raio de ponta. Apesar da força passiva não gerar potência de corte, tem influência na obtenção de tolerâncias dimensionais e geométricas O aumento do raio de ponta torna a ponta da ferramenta mais resistente, mas também aumenta a vibração da ferramenta devido ao aumento do atrito causado pela maior área de contato entre a ferramenta e a peça, essa vibração no sentido da força passiva influi diretamente na rugosidade da peça (DINIZ, 2010). Assim, apesar do aumento do raio de ponta significar melhora na rugosidade, ele também causa aumento na pressão específica de corte, aumento na força passiva de corte, o que gera um maior índice de vibração no trabalho de corte, prejudicando o acabamento e elevando os níveis de rugosidade. Não só a configuração da máquina operatriz, como também a escolha da ferramenta apropriada é de fundamenta importância, e para fazê-lo de maneira correta é necessário conhecer as principais características das ferramentas, como o próximo capítulo demonstra Geometria da ferramenta de corte Geometria básica da ferramenta de corte Ferramentas monocortantes são aquelas que contêm apenas uma parte cortante (ou elemento responsável pela geração de cavacos). O torneamento é um exemplo de operação que utiliza tais ferramentas (PEREIRA, 2011). As figuras 8 a seguir ilustra a ferramenta monocortante. 28

33 Figura 8 - Ferramenta monocortante e sua geometria (PEREIRA 2011, página 25) De acordo com Pereira (2011), a superfície de saída (Aγ) é aquela na qual o cavaco flui. As superfícies de folga (Aα e Aα ) são aquelas que não entram em contato com a peça. As arestas de corte são responsáveis pela realização do corte, sendo a principal aquela que entra em contato com a peça usinada de forma efetiva e, portanto, a maior responsável pela ação de corte. A figura 9 a seguir ilustra os planos do sistema de referência da ferramenta, os quais são essenciais para determinação dos ângulos da ferramenta. Figura 9 - Planos de corte (PEREIRA 2011, página 26) Diniz (2010) define os planos de trabalho como: Plano de Referencia (Pr): Este plano ele é projetado passando pelo ponto de corte escolhido inicialmente e o mesmo é perpendicular a direção de corte; Plano de Trabalho (Pf): Este plano passa pelo posicionamento do ponto de corte e contém as mesmas direções de avanço e velocidade de corte e é perpendicular ao plano de referência. Plano dorsal (Pp): Plano que passa pelo ponto de corte escolhido, e é perpendicular ao plano de referência e ao plano de trabalho. Os ângulos de corte serão discutidos a seguir Ângulos de corte Os ângulos da parte de corte destinam-se à determinação da posição e da forma de cunha do corte. São definidos por letras gregas e recebem um identificador no plano e do sistema sobre qual são 29

34 medidos. Os ângulos definidos no sistema de referência da ferramenta chamam-se ângulos da ferramenta e referem-se ao ponto de corte escolhido (DINIZ, 2010). Os principais são: Ângulo de posição da ferramenta (χr): ângulo entre plano de corte da ferramenta e o plano admitido de trabalho, medido sobre o plano de referência da ferramenta. Ângulo de ponta da ferramenta (Ԑr): ângulo entre os planos principal e secundário de corte, medido sobre o plano de referência da ferramenta. Ângulo de inclinação da ferramenta (λs): ângulo entre a aresta de corte e o plano de referência da ferramenta, medido sobre o plano de corte da ferramenta. Ângulo de saída da ferramenta (γ): ângulo entre a superfície de saída e o plano de referência da ferramenta. Ângulo de folga da ferramenta (α): ângulo entre a superfície de folga e o plano de corte da ferramenta. Todos esses ângulos são dados em graus ( ). É importante configurar a ferramenta de corte da maneira apropriada para efetuar um trabalho de corte da maneira correta e não ocorrer resultados indesejados que possam prejudicar o acabamento superficial, como a aresta postiça de corte, como veremos adiante Aresta postiça de corte Muitas vezes, durante a usinagem, pode-se formar na superfície de contato entre o cavaco e a superfície de saída da ferramenta, uma camada de cavaco que, permanecendo aderente à aresta de core, modifica seu comportamento com relação à força de corte, acabamento superficial da peça e desgaste da ferramenta (DINIZ, 2010). Em baixas velocidades de corte, a parte inferior do cavaco em contato com a ferramenta, sob a pressão de corte na zona de aderência, mantém esse contato sem movimento relativo por um espaço de tempo suficiente para se soldar a ferramenta, separando-se de outras porções de cavaco e permanecendo a superfície de saída. Com o posterior fluxo de mais cavaco sobre essa camada de cavaco já preso a ferramenta, ela se deforma e se encrua, aumentando sua resistência mecânica e agindo como aresta de corte (DINIZ, 2010). 30

35 A aresta postiça de corte tende a crescer gradualmente, até que em certo momento rompe-se bruscamente, causando uma perturbação dinâmica. Parte da aresta postiça que se rompe é carregada como o cavaco e parte adere à peça, prejudicando sensivelmente seu acabamento superficial. A figura 10 a seguir ilustra como é formada a aresta postiça de corte durante o processo de corte. Figura 10 - Aresta postiça de corte durante processo de usinagem (MACHADO, 2008 página 93) Dos vários elementos descritos da ferramenta de corte, alguns devem ser estudados de forma mais aprofundada para afim de obter um melhor resultado em termos de rugosidade, como é o caso do raio de ponta da ferramenta, que é descrito à frente Raio de ponta da pastilha. Debiasi (2006), diz que o raio de ponta (re) é um fator importante em muitas operações de torneamento e precisa ser levado em consideração, já que a escolha certa afeta a robustez da aresta de corte e o acabamento superficial da peça. No torneamento por desbaste, pode ser escolhido o maior raio de ponta possível, para permitir maior robustez, sem causar aumento nas tendências a vibrações. Estão disponíveis pastilhas com diversos raios de ponta, em que o menor raio de ponta é teoricamente zero, mas em que na realidade 0.2 mm é o menor tamanho encontrado. O maior é 31

36 normalmente 2.4 mm, ainda que toda a gama não esteja disponível para um mesmo formato ou tamanho de pastilha. O avanço juntamente com o raio de ponta, define a rugosidade da superfície de corte obtida na usinagem (Diniz 2010). O valor do avanço da ferramenta pode ser afetado pelo raio da ponta ou vice-versa. Um maior raio de ponta permite uma aresta mais robusta, capaz de suportar altos avanços para uma área de contato apropriada da aresta de corte. Um menor raio de ponta significa uma ponta mais fraca, porém capaz de cortes com maiores exigências. A figura 11 a seguir ilustra como o tamanho e formato de um raio de ponta interfere na superfície usinada. Figura 11 - Raio de ponta da ferramenta durante o trabalho de corte (AZAMBUJA, 2012 página 4) Todos esses critérios são fundamentais para que no final do processo de corte, o produto obtido tenha sua integridade superficial atendendo às exigências. Sobre esse aspecto, o próximo capítulo irá aprofunda-se melhor Integridade Superficial Jesus (2013), diz que a integridade superficial é um dos pontos mais importantes a serem observados ao longo do processo de usinagem. A integridade superficial está envolvida a vários detalhes do processo, como ausência de trincas, acabamento, danos térmicos, tensão residual, alteração química, entre outros. Segundo Veloso (2017), citando Paulo (2008), é necessário um conhecimento e entendimento na fabricação e especificação de superfícies acabadas no processo de usinagem, conhecimento envolvendo usinabilidade, metalurgia e ensaios mecânicos. Paulo (2008) ainda ressalta que em consequência disto, esta área de integridade superficial vem sendo muito estudada e aceita na 32

37 engenharia de fabricação. De acordo com Santos e Sales, (2007), a integridade superficial é um dos parâmetros importantíssimos dentro do processo industrial, muito preocupante em empresas do segmento automobilístico e principalmente o aeronáutico, que uma simples falha pode gerar um problema com perdas irreversíveis, com isso a necessidade de avaliar através da qualidade superficial. Reis (2000), citando Bailey (1975), diz que o termo integridade superficial é largamente utilizado para descrever a natureza ou a condição da superfície usinada, desta forma, o conceito de integridade superficial não pode ser definido apenas em uma dimensão e não abrange somente a rugosidade da superfície ou a sua forma geométrica, mas também as características da superfície e das camadas diretamente abaixo desta. Segundo Reis (2000), a integridade da superfície usinada pode ser interpretada como uma série de alterações nas propriedades físicas, químicas ou metalúrgicas do material usinado. Existem quatro itens que direciona o acabamento superficial em uma peça de acordo com a norma ANSI B São elas: Ondulações: são irregularidades originadas nas peças superficialmente, sendo maiores que o tamanho da amostra (cut-off); Marcas de Avanço na peça: originadas pelo movimento relativo entre a ferramenta e a peça; Falhas: são inesperadas e indesejáveis, elas são consideradas interrupções do processo de corte; Rugosidade Superficial: são arranhões na peça, originadas de marcas do avanço, ocasionadas no ato do processo de corte. Desses itens, o mais utilizado para caracterizar o acabamento superficial é a rugosidade, que, por sua vez, pode ser medida por vários parâmetros Rugosidade Superficial Uma superfície ideal que não contenha erros de forma ou textura secundária (erros macro geométricos) e de acabamento ou marcas de fabricação (erros micro geométricos) não existem na realidade. Após os processos de usinagem tem-se uma superfície efetiva que pode ser medida e avaliada em relação com a superfície ideal (Oliveira, 2016). A rugosidade superficial é um tipo de topografia microscópica deixada pela usinagem e geralmente 33

38 imperceptível numa inspeção visual. Sua avaliação é possível com a utilização de um aparelho chamado rugosímetro. No Brasil, os conceitos de rugosidade superficial são determinados pela norma ABNT NBR ISO 4287/2002, adotando o sistema da linha média (Nassif 2012). O estudo do acabamento superficial torna-se importante nos casos em que se exige uma precisa no ajuste entre peças unidas, e naqueles em que as precisões dimensional e de forma não são satisfatórias para garantir a funcionalidade do conjunto (Azambuja, 2012). Veloso (2017), citando Machado e Silva (2011) diz que a rugosidade de uma peça está composta por erros micro geométricos que ocorrem no processo de fabricação com a retirada de cavaco, podendo ser ocasionado por alguns parâmetros, como por desgaste da ferramenta, marcas de avanço, propriedades do material a ser usinado e da ferramenta, tipo de operação de usinagem, maquina ferramenta, entre outros. O avanço é o parâmetro de corte que mais influência na rugosidade, sendo o mesmo utilizado para calcular a rugosidade média teórica. A profundidade de corte não apresenta muita influência, exceto para profundidades de corte maiores que 1 mm e tende a provocar uma redução na rugosidade (SILVA, 2013). Em velocidades de corte que apresentam a formação aresta postiça de corte (APC), geralmente em valores de velocidade de corte baixo a rugosidade é alta. Para valores onde não há formação de APC a rugosidade quase não é influenciada pela velocidade de corte (FERRARESI, 1977). De acordo com Veloso (2017), citando Machado e Silva (2011), a rugosidade é o parâmetro da qualidade onde verifica a textura do material ou acabamento superficial, não necessariamente um acabamento grosseiro seja ruim para o processo como todo, deve-se verificar no projeto qual tipo de rugosidade é necessária no produto. Para Teixeira (2013), citando Teixeira et al. (2006), a diferença entre uma superfície áspera e outra polida pode ser distinguida por contato ou pela aparência. O grande cuidado que se deve ter é que a determinação desta diferença é muito subjetiva, podendo levar a diferentes opiniões de observadores. De acordo com Stemmer (2007), citado por Veloso (2017), a rugosidade de uma peça chega a ser melhorada com o aumento da velocidade de corte no processo de usinagem, porem esta melhoria não se torna constante, pois com velocidades acima das necessárias para gerar um ótimo acabamento, se tornam ineficazes e geram um desgaste excessivo na aresta cortante, ocasionando uma perda produtiva para a empresa. 34

39 Quando o assunto é relacionado a medição da rugosidade, Machado e Silva (2011), citado por Veloso (2017), afirma que pode ser medido de formas diferentes, sendo através dos parâmetros de amplitude, correspondendo a altura dos picos e profundidade dos vales, parâmetros de espaço, determinados pelo espaçamento do desvio do perfil ao longo da superfície, e os parâmetros híbridos, que está correlacionado os dois parâmetros anteriores. Conforme explicado por Matos (2016), a avaliação da rugosidade de uma superfície não é a medição do perfil, mas sim a atribuição de um valor numérico, um parâmetro, que irá fornecer uma informação expressiva e aceitável a respeito dessa superfície. De acordo com a norma, primeiramente, deve-se classificar a superfície com perfil periódico ou aperiódico, e assim, estabelecer os valores referenciais do cut-off para cada tipo de perfil, conforme mostrado na tabela a seguir. Tabela 1 - Comprimento de amostragem (cut-off) conforme tipos de perfis Perfis periódicos Perfis aperiódicos Cut-off Distância entre picos [mm] Ra [mm] [mm] >0,01 até 0,04 Até 0,02 0,08 >0,04 até 0,13 >0,02 até 0,1 0,25 >0,13 até 0,4 >0,1 até 2 0,8 >0,4 até 1,3 >2 até10 2,5 >1,3 até 4 >10 8 Para compreender o conceito da rugosidade e como avalia-la da maneira correta, é necessário estudar o conceito de superfícies, descritos no próximo capítulo Superfícies De acordo com Filho (2011), superfície geométrica é a superfície ideal prescrita no projeto, na qual não existem erros de forma e acabamento. Por exemplo: superfícies planas e cilíndricas que sejam, por definição, perfeitas. Isso, na realidade, não existe, trata-se apenas de uma referência. A figura 12 a seguir ilustra a superfície geométrica. 35

40 Figura 12 - Superfície geométrica (FILHO, 2011 página 5) Superfície real é a que que limita o corpo e separa do meio que o envolve. É a superfície que resulta do método empregado na sua produção. Superfície que podemos ver e tocar. A figura 13 a seguir ilustra a superfície real. Figura 13 - Superfície real (FILHO, 2011 página 5) Ainda de acordo com Filho (2011), superfície efetiva é a avaliada pela técnica de medição, com forma aproximada da superfície real de uma peça. É a superfície apresentada e analisada pelo aparelho de medição. É importante esclarecer que existem diferentes sistemas e condições de medição que apresentam diferentes superfícies efetivas. A figura 14 a seguir ilustra a superfície efetiva. Figura 14 - Superfície efetiva (FILHO, 2011 página 5) 36

41 Da mesma forma que é necessário diferenciar os tipos de superfície em uma análise de rugosidade, a diferenciação dos perfis é igualmente necessária para garantir a correta análise de rugosidade Perfis Filho (2011), diz que o perfil geométrico e real, são interseções das respectivas superfícies com um plano perpendicular. O perfil geométrico gera uma linha reta, e o perfil real gera uma linha irregular. O perfil efetivo é obtido por meio de avaliação ou medição sem filtro e com as limitações da eletrônica. O perfil de rugosidade é obtido a partir do perfil efetivo, por instrumento de avaliação, após filtragem. É o perfil apresentado por um registro gráfico. A figura 15 a seguir ilustra a representação dos perfis de uma superfície. Figura 15 - Perfis de rugosidade (FILHO, 2011 página 6) Levando em consideração os fatores de superfície e perfil descritos acima, deve-se estudar os critérios de avaliação de rugosidade estipulados pela norma ABNT NBR ISO 4287/2002 aprofundados no próximo capítulo Critérios de avaliação da rugosidade De acordo com a norma ABNT NBR ISSO 4287/2002, que substitui a antiga norma ABNT NBR ISSO 6405/1988, o método de avaliação da rugosidade superficial é dado da seguinte forma: Tomase o perfil efetivo de uma superfície em um comprimento (lm), comprimento total de avaliação (lt). Chama-se o comprimento (le) de comprimento de amostragem. A figura 16 a seguir ilustra o comprimento de leitura de avaliação da rugosidade. 37

42 Figura 16 - Avaliação da rugosidade (FILHO, 2011 página 8) O comprimento de amostragem nos aparelhos eletrônicos chamados de cut-off (le), não deve ser confundido com a distância total (lt) percorrida pelo apalpador sobre a superfície. É recomendado pela norma ISO 4287/2002, que os rugosímetros devam medir 5 comprimentos de amostragem e devem indicar o valor médio. A distância percorrida pelo apalpador deverá ser igual a 5 (le) mais a distância para atingir a velocidade de medição (lv) e para a parada do apalpador (lm). A figura 17 a seguir a distinção dos comprimentos de amostragem para avaliação de rugosidade. Figura 17 - Avaliação da rugosidade (FILHO, 2011 página 8) Como o perfil apresenta rugosidade e ondulação, o comprimento de amostragem filtra a ondulação. A rugosidade (H2) é maior, pois (le 2) incorpora a ondulação. A rugosidade (H1) é menor, pois, como o comprimento (le 1) é menor, ele filtra a ondulação. A figura 18 a seguir ilustra essa leitura. 38

43 Figura 18 - Rugosidade e ondulação (FILHO, 2011 página 9) Filho (2011) diz que o sistema mais utilizado de medida é o sistema de linha média, ou sistema M, onde todas as grandezas da medição da rugosidade são definidas a partir do conceito de linha média, sendo linha média a linha paralela à direção geral do perfil, no comprimento da amostragem, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendidas entre ela e o perfil efetivo, seja igual à soma das áreas inferiores, no comprimento de amostragem (le). A figura 19 ilustra o sistema M de avaliação de rugosidade. Figura 19 - Sistema da linha média de medição (FILHO, 2011 página 16) Um dos parâmetros mais comuns para a indústria metal mecânica é a rugosidade média (Ra) de acordo com Veloso (2017) citando Santos e Sales (2007) e o motivo para tal é abordado no capítulo seguinte Rugosidade Média Ra Espanhol (2008) explica que o índice de rugosidade média Ra é a média aritmética dos valores absolutos das ordenadas de afastamento (yi), dos pontos do perfil de rugosidade em relação à linha média, dentro do percurso de medição (lm). Essa grandeza pode corresponder à altura de um retângulo, cuja área é igual à soma absoluta das áreas delimitadas pelo perfil de rugosidade e pela linha média, tendo por comprimento o percurso de medição (lm), como ilustra a figura 20 a seguir. 39

44 Figura 20 - Forma de leitura de Ra (ESPANHOL, 2008 página 17) Outro parâmetro analisado em conjunto com a rugosidade média Ra, é a rugosidade total Rz, descrita no capítulo seguinte Rugosidade Total Rz De acordo com a norma ISO 4287, o índice de rugosidade total Rz corresponde à média aritmética dos cinco valores de rugosidade parcial. Rugosidade parcial (Zi) é a soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maior afastamento, acima e abaixo da linha média, existentes no comprimento de amostragem (cut off). Rz isoladamente pode ser considerado mais sensível ao acabamento superficial que Ra, por exemplo. Isso porque somente alturas máximas de perfis, e não suas médias são comparadas e analisadas. Na representação gráfica do perfil, esse valor corresponde à altura entre os pontos máximo e mínimo do perfil, no comprimento de amostragem (le), como mostra a figura 21 a seguir. Figura 21 - Forma de leitura de Rz (ESPANHOL, 2008 página 17) Pastilha Wiper Atualmente, as ferramentas de corte mais utilizadas no torneamento de metais em geral, em 40

45 especial dos aços, são os suportes com insertos intercambiáveis de metal duro, mais conhecidos como pastilhas, existentes em uma grande variedade de forma, tamanho e composição, para as mais diversas utilizações (ESPANHOL, 2008). De Acordo com o Catálogo Sandvik Coromant Ferramentas para torneamento (2015), o desenho do raio de ponta (re) das pastilhas Wiper permite usinagem com faixas de avanço altas sem afetar o acabamento superficial ou a capacidade de quebrar cavacos. Duas vezes o avanço - mesmo acabamento superficial. Mesmo avanço - acabamento superficial duas vezes melhor. A geração de um bom acabamento superficial em peças torneadas está se tornando uma exigência para operações de semi-acabamento ou até mesmo no desbaste. A tecnologia de pastilhas Wiper intercambiáveis oferece uma nova maneira de se obter desempenho de produção melhorado onde o importante é aumentar o valor do avanço. O acabamento superficial e a tolerância gerada são afetados por uma combinação de tamanho de raio de ponta, valor de avanço, estabilidade da usinagem, peça, fixação da ferramenta e condição da máquina ((DEBIASI, 2006). Ainda de acordo com Debiasi (2006), no torneamento convencional, o acabamento superficial deve estar diretamente relacionado com o avanço da ferramenta com o tamanho do raio de ponta. Um avanço grande gerará tempos de corte menores, mas acabamento superficial pior. Um grande raio de ponta gerará um melhor acabamento superficial e proporcionará maior resistência. Mas um raio de ponta excessivamente grande pode gerar tendências a vibrações, quebra de cavacos insatisfatória e menor vida útil da ferramenta devido à menor área de contato. Dessa forma, o tamanho do raio da ponta da pastilha e o avanço podem ser limitado em uma operação. A figura 22 a seguir ilustra a pastilha Wiper e sua diferença com uma pastilha comum. Figura 22 - Pastilha Wiper, (SANDVIK COROMANT. Manual Técnico de Usinagem, 2012, página A18) 41

46 Azambuja (2012), citando Diniz et al. (2010); Machado et al.. (2009); Kalpakjian (2010), dizem que o aumento do raio de ponta da ferramenta a torna mais resistente, porém acarreta aumento da vibração, devido ao maior atrito causado pela maior área de contato entre peça e ferramenta. O acabamento da superfície depende muito da relação ente avanço (f) e raio de ponta (re). Por sua vez, esta relação contribui diretamente para a rugosidade da peça, podendo ser descrita pela equação abaixo, sendo este o menor valor de rugosidade possível no processo de torneamento. Rt = 125 f2 rε 2 Eq. 5 Uma pastilha comum tem um raio de ponta único, que pode variar de 0,1mm a 2,4mm. As pastilhas Wiper possuem geralmente três ou mais raios de ponta (podendo chegar a nove), conferindo uma diferente interação com a superfície da peça e consequente mudança no acabamento da superfície usinada. Isso aumenta o comprimento de contato das pastilhas e o efeito das faixas de avanço no modo positivo. A redução nos tempos de corte com estas pastilhas gira em torno de 30% por conseguirem atuar em altas faixas de avanço, gerando ainda boa rugosidade e boa quebra de cavaco. É uma geometria especialmente projetada para torneamento e faceamento em linha reta (Nassif, 2012). Azambuja (2012), afirma que além das qualidades citadas, a ferramenta Wiper tem vida útil mais longa que a Standard. As ferramentas de corte utilizadas neste trabalho, são abordadas no próximo capítulo, onde são explicados todos os materiais e métodos utilizados. 42

47 capítulo 3 Materiais e Métodos Os matérias e métodos utilizados para a realização dessa pesquisa, a fim de avaliar a diferença de Rugosidade média (Ra) e Rugosidade total (Rz) no torneamento do aço ABNT 1045 quando utilizado dois tipos de ferramentas de corte, duas profundidades de corte e diferentes métodos de fixação para mesmas condições de velocidade de corte, avanço e sem lubrificação, serão descritos neste capítulo. Os procedimentos experimentais foram realizados no laboratório de Processos de Fabricação por Usinagem (DEMEC / UFSJ) Corpos de prova Os procedimentos experimentais foram realizados no Laboratório de Usinagem da Área de processos de fabricação do DEMEC / UFSJ. Para os ensaios foram fabricados 24 corpos de prova cilíndricos de aço ABNT 1045, sendo utilizado um corpo de prova por ensaio. Os ensaios foram realizados no comprimento de 80mm do corpo de prova. A figura 23 a seguir ilustra o projeto para a concepção do corpo de prova utilizado, e a figura 24 a seguir ilustra o corpo de prova confeccionado e pronto para a realização dos ensaios. Figura 23 - Desenho técnico do Corpo de Prova (Fonte própria) 43

48 Figura 24 - Imagem de um dos Corpos de Prova utilizados no experimento (Fonte própria) Com o objetivo de verificar as características químicas e mecânicas dos corpos de prova, foram realizados ensaios de caracterização Caracterização do Corpo de prova Ensaio metalográfico A princípio, foi realizado o ensaio metalográfico para identificar o material no diagrama de fases ferro carbono e verificar se de fato o corpo de prova é constituído da liga apresentada. Para tal, foram realizadas as etapas de preparação de amostra para a realização deste ensaio. A figura 25 a seguir é a representação do diagrama ferro-carbono, utilizado para analisar a quantidade de carbono presente na liga de aço. Figura 25 - Diagrama de fases Fe-C (CALLISTER 2000 página 189) 44

49 Primeiramente, foi cortado um pedaço triangular de amostra do corpo de prova na cortadora metalográfica modelo CM60. Essa amostra foi então levada para ser embutida em baquelite, na embutidora metalográfica modelo EM30D, para haver uma preparação e análise. As figuras 26, 27 e 28 ilustram as etapas do processo. Figura 26 - Operador no processo de corte da amostra do corpo de prova (Fonte própria) Figura 27 - Embutidora Metalográfica preparando amostra para análise (Fonte própria) Para prepara-lo para a análise, o processo exige que ele seja lixado com as lixas: 120, 240, 320, 400, 600, 800, 1200 e Depois então, ele foi polido para que sua superfície esteja perfeitamente lisa e livre de ranhuras. 45

50 Figura 28 - Máquinas de lixamento (esquerda) e polimento (direita) (Fonte própria) A amostra então foi atacada quimicamente para que não houvesse qualquer tipo de imperfeição, dano, ou presença de algum corpo estranho em sua superfície. A figura 29 a seguir ilustra a amostra ao final do processo de preparação para ser levada ao microscópio metalográfico. Figura 29 - Amostra do corpo de prova preparada para análise metalográfica (Fonte própria) Após esse processo, ela foi levada ao microscópio onde foram feitos exames visuais com ampliações de 50x, 100x, 200x, 500x e 1000x. As figuras a seguir foram obtidas no microscópio do laboratório de microscopia da UFSJ e ilustram as fases presentes na amostra do corpo de prova. 46

51 Figura 30 Micrografia do corpo de prova à ampliação de 50x (esquerda) e 100x (direita) (Fonte própria) Figura 31 - Micrografia do corpo de prova à ampliação de 200x (esquerda) e 500x (direita) (Fonte própria) Figura 32 - Micrografia do corpo de prova à ampliação de 1000x (Fonte própria) 47

52 Pode-se observar que as fases presentes, condizem com aço ABNT A matriz ferrítica, parte clara, e os grãos de perlita, as lamelas alternadas de ferrita e cementita, na parte escura. Para complementar a caracterização do corpo de prova, também foram realizados ensaios de dureza Ensaio de dureza Para realizar o ensaio de dureza, foram selecionados corpos de provas de forma aleatória, onde não houve necessidade de preparação prévia, como no ensaio anterior. Foram selecionados aleatoriamente três corpos de prova utilizados nos experimentos, e um corpo de prova que não foi submetido ao processo de torneamento. Os corpos de prova submetidos ao trabalho de corte foram trabalhados seguindo os seguintes parâmetros de corte: Tabela 2 - Parâmetros de corte dos corpos de prova utilizados no experimento, submetidos ao ensaio de dureza CP Ap (mm) Ferramenta Wiper Wiper Standard Apoio Com Apoio Sem Apoio Sem Apoio Os corpos de prova foram levados ao Laboratório de ensaio mecânico da UFSJ, onde se encontra o equipamento de medição de dureza. Utilizando uma carga de 100 Kgf para o penetrador, foi feita a leitura de dureza na escala Rockwell B. A figura 33 a seguir ilustra a máquina utilizada para realizar o ensaio de dureza no laboratório. Figura 33 - Momento da leitura de Dureza dos corpos de prova do experimento (Fonte própria) O resultado do ensaio de dureza se faz presente no capítulo Análise de resultados. 48

53 Assim como os corpos de prova, o conjunto de ferramentas também foi caracterizado, como pode ser verificado no tópico seguinte Especificação de ferramenta de corte e suporte de ferramenta Para os ensaios de torneamento do aço ABNT 1045, onde o propósito é avaliar a diferença de rugosidade utilizando dois tipos distintos de pastilhas de corte, ambas utilizando o mesmo portaferramenta, de especificação ISO PCLNL2020K12. A imagem a seguir ilustra o porta-ferramenta utilizado. Figura 34 - Porta-ferramenta ISO PCLNL2020K12 utilizado nos experimentos (Fonte própria) As pastilhas são diferenciadas pela geometria do raio de ponta. São respectivamente os insertos Sandvik Coromant T-Max P, cujas especificações ISO estão listadas abaixo foram selecionadas as seguintes ferramentas: Tabela 3 - Especificações ISO das pastilhas de corte Pastilhas Especificação ISO Raio de ponta Wiper CNMG WMX 0,8 Standard CNMG PF 0,8 As figuras 35 e 36 a seguir ilustram as pastilhas de corte utilizadas nos experimentos. 49

54 Figura 35 - Inserto Standard CNMG PF (esquerda) e detalhe da ponta da pastilha Wiper CNMG WMX (Fonte própria) Figura 36 - Detalhe da ponta dos dois modelos de pastilhas estudados (Fonte própria) A fim de realizar uma caracterização mais precisa das ferramentas de corte utilizadas, elas foram levadas ao laboratório onde se encontra o Microscópio de Varredura Eletrônica, MEV, com o objetivo de visualizar a geometria dos insertos de corte em questão, analisando as diferenças de seus raios de ponta. A figuras 37, 38 e 39 a seguir ilustram os resultados desta análise. 50

55 Figura 37 - Pastilha Standard à 50x de aproximação (Fonte própria) Figura 38 - Pastilha Wiper à 50x de aproximação (Fonte própria) 51

56 Figura 39 -Ampliação de 100x de cada uma das pastilhas, Standard à esquerda e Wiper à direita, focando a visualização em seus raios de ponta (Fonte própria) 3.3. Máquina ferramenta Utilizou-se para os ensaios o centro de torneamento ROMI GL 240M com velocidade de avanço rápido longitudinal e transversal de 30 m/mim, potência máxima na árvore de 15 KW, rotação máxima de 6000 rpm e CNC Fanuc Oi TD, conforme figura 40 a seguir: Figura 40 - Centro de usinagem para os ensaios (Fonte própria) 3.4. Leitura do nível de rugosidade Para a verificação das variáveis de resposta, a Rugosidade média (Ra) e Rugosidade total (Rz), foi 52

57 utilizado o Rugosímetro surftest SJ-400 Mitutoyo, ilustrado na figura a seguir. A medição foi feita em um total de 9 pontos em cada corpo de prova, sendo no início, no meio e no final do comprimento usinado, e variando em 120º em seu diâmetro em cada ponto do comprimento. Os resultados coletados pelo equipamento de medição são discutidos e analisados após a realização do procedimento estatístico. A figura 41 a seguir ilustra o equipamento utilizado. Figura 41 - Rugosímetro surftest SJ-400 Mitutoyo (Fonte própria) 3.5. Planejamento de experimento Parâmetros de corte Como o propósito do projeto é analisar a rugosidade e comparar a variação entre as pastilhas Standard e a pastilha Wiper, foi estabelecido que, entre os parâmetros de corte planejados, o avanço (f) e a velocidade de corte (Vc) serão constantes em todos os experimentos, sendo o avanço de 0,2mm/rot e a velocidade de corte de 300m/min. A profundidade de corte (ap) será uma variável de controle, tendo em vista que é o parâmetro de maior influência no esforço de corte. Os ensaios não utilizaram de fluidos de corte. A tabela a seguir lista os parâmetros de corte. 53

58 Tabela 4 - Parâmetros de corte Variáveis de controle Níveis Especificações Ferramenta de corte 2 Wiper Standard Profundidade de corte (ap) [mm] Fixação do corpo de prova 2 Com Apoio Sem Apoio Parâmetros do corpo de prova Os corpos de prova utilizados nos experimentos foram pré-usinados e preparados para serem trabalhados sem que houvesse interferência de possíveis irregularidades em sua superfície, ou má formação de sua geometria. As figuras 42, 43 e 44 a seguir ilustram o momento de preparo dos corpos de prova, os corpos de provas prontos para o ensaio e o momento do ensaio. Figura 42 - Pré-usinagem dos corpos de prova (Fonte própria) 54

59 Figura 43 - Corpos de prova prontos para serem submetidos ao experimento (Fonte própria) Figura 44 - Usinagem dos corpos de prova (Fonte própria) Variáveis de resposta As variáveis de resposta obtidas nos experimentos foram as Rugosidade Média (Ra), e a Rugosidade Total (Rz), monitoradas ao final da usinagem de todos os corpos de prova preparados. A tabela a seguir define as variáveis resposta. 55