PROCESSOS DE USINAGEM I

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1 PROCESSOS DE USINAGEM I Prof. Arthur Bortolin Beskow AULA 03 1

2 MOVIMENTOS NA USINAGEM Para a uniformização dos conceitos dos movimentos de usinagem é comumente utilizado a norma DIN 6580 ou a NBR Os movimentos podem ser classificados como ativos e passivos. Movimentos ativos promovem remoção de material ao ocorrerem, os movimentos passivos não. NOVIMENTOS ATIVOS Movimento de corte: movimento relativo entre a ferramenta a peça que promove a remoção de material em uma única volta ou curso. Movimento de Avanço: é o movimento entre a peça e a ferramenta, que, juntamente com o movimento d corte, origina remoção contínua de cavaco, durante várias revoluções ou cursos. Movimento Efetivo de Corte: é o resultante dos movimentos de corte e de avanço, realizados ao mesmo tempo. 2

3 MOVIMENTOS NA USINAGEM MOVIMENTOS PASSIVOS São movimentos que não promovem a retirada de cavaco. - Movimento de Posicionamento: ocorre quando a peça é aproximada e posicionada antes da usinagem. - Movimento de Profundidade: é o movimento no qual a espessura da camada de material a ser retirada é determinada. - Movimento de Ajuste: é o movimento de correção entre a peça e a ferramenta, no qual o desgaste da ferramenta deve ser compensado. 3

4 MOVIMENTOS NA USINAGEM 4

5 MOVIMENTOS NA USINAGEM Todos os movimentos possuem direção, sentido, velocidade e percurso associados. - Direção de corte, velocidade de corte (V) e Percurso de corte l c ; - Direção de avanço, velocidade de avanço (v a ) e percurso de avanço (l a ); - Direção efetiva, velocidade efetiva (v e ) e percurso efetivo (l e ); 5

6 VELOCIDADE DE CORTE A velocidade de corte é a velocidade instantânea resultante da rotação da ferramenta em torno da peça, ou seja, é a taxa na qual a superfície não cortada da peça passa pela aresta de corte da ferramenta. Para as operações do tipo torneamento, fresamento ou furação, onde os movimentos de corte e de avanço ocorrem simultaneamente a velocidade de corte é calculada por: 6 V = π.d.n 1000 [ m / min] Onde: V = velocidade de corte [m/min]; d = diâmetro da peça [mm]; n = rotações por minuto da ferramenta [rpm]. Obs.: a constante 1000 converter a unidade milímetros em metros.

7 VELOCIDADE DE AVANÇO A velocidade de avanço V f, para operações do tipo aplainamento, é dada diretamente em quantidade de deslocamento por curso. Em operações do tipo torneamento, é o produto do avanço pela rotação da ferramenta. V a = f. n = 1000.V π.d.f [ mm / min] 7 Onde: V a = velocidade de avanço [mm/min]; f = avanço [mm/volta]. Obs.: a constante 1000 converter a unidade metros em milímetros.

8 TEMPO DE CORTE O tempo de corte (t c ) resume a totalidade dos tempos ativos, pois ele representa o tempo em que os movimentos de corte e ou de avanço estão efetivamente ocorrendo. Em uma operação de torneamento cilíndrico, pode ser calculado por: t c = l a V a = l a f.n = π.d.l a 1000.f.V [min] Onde: V a = velocidade de avanço [mm/min]; l a = percurso do avanço [mm]. Obs.: a constante 1000 converter a unidade milímetros em metros. 8

9 TAXA DE REMOÇÃO DE MATERIAL O avanço (f) é a distância percorrida pela ferramenta por revolução da peça, a profundidade (p) é a espessura ou profundidade de penetração da ferramenta medida perpendicularmente ao plano de trabalho, que é definido pelas direções de avanço e a velocidade de corte da ferramenta. A taxa de remoção de materiais Q é definida a partir desses 3 parâmetros. o Q = V.f.p[ 3 m / min] 9

10 EXERCÍCIOS: 1) Tem-se que calcular a velocidade de corte com a qual torneia-se uma peça cujas dimensões são as seguintes: Diâmetro = 50 mm Número de rotações = 160 rpm Resposta: 25 m/min 2) Calcule o número de rotações por minutos em um torneamento cujo diâmetro da peça é igual a 55 mm e a velocidade de corte igual a 20 m/min. Resposta: 116 rpm 10

11 EXERCÍCIOS: 3) Será realizado um rasgo com 8 mm de largura, 5 mm de altura e 30 mm de comprimento em uma placa de aço de baixo carbono. Esse rasgo será realizado por uma fresadora CNC com variação continua de velocidade entre 60 e rpm. A operação será realizada em um único passe com a utilização de uma fresa de topo de aço rápido com 2 dentes e 8 mm de diâmetro. A velocidade de corte utilizada é 25 m/min e avanço por dente de 0,02 mm. Calcule a rotação em rpm que deverá ser programada na máquina, a velocidade de avanço e o tempo que a ferramenta levara para executar o rasgo. Respostas: n=995 rpm; V a =40mm/min; t=0,75min 11

12 EXERCÍCIOS: 4) Qual o número de rotações por minuto de uma peça de 125 mm de diâmetro sendo torneada a uma velocidade de 20 m/min? Resposta: 51 rpm 5) Qual deve ser a relação entre os diâmetros dos seguintes materiais a serem usinados: Mat 1 σ r = 50 kgf/mm 2 Mat 2 σ r = 70 kgf/mm 2 Considerando que as velocidades de corte dos dois tornos são iguais e que o número de rotações utilizado no primeiro é três vezes superior ao utilizado no segundo. Resposta: 1/3 12

13 Exemplo: Pastilhas de Metal Duro SandVik 13

14 Exemplo: Pastilhas de Metal Duro SandVik 14

15 CONCEITOS AUXILIARES Plano de Trabalho: é o plano que contém as direções de corte e de avanço. Nesse plano se realizam todos os movimentos que tornam parte na formação do cavaco. Ângulo da Direção de Avanço (ϕ) : é o ângulo entre a direção de avanço e a direção de corte. Ângulo da Direção Efetiva de Corte (η): é o ângulo entre a direção efetiva de corte e a direção de corte. 15

16 GRANDEZAS DE CORTE São as grandezas que devem ser ajustadas na máquina direta ou indiretamente para a retirada do cavaco. - Avanço (f): é o percurso de avanço em cada volta ou em cada curso. - Avanço por dente (f z ): é o percurso de avanço de cada dente, medido na direção do avanço da ferramenta. f = fz.z [ mm / rev] z= número de dentes. Largura de usinagem (a p ): é a profundidade ou largura de penetração da ferramenta na peça, medida em uma direção perpendicular ao plano de trabalho. 16

17 CONCEITOS AUXILIARES REFERENTES A PEÇA 17 Superfície de Corte: são as superfícies geradas na peça pela ferramenta. As superfícies de corte que permanecem na peça constituirão as superfícies trabalhadas. - Superfície principal de corte: é a superfície gerada pela aresta principal de corte da ferramenta. - Superfície lateral de corte: é a superfície gerada pela aresta lateral de corte da ferramenta.

18 GRANDEZAS RELATIVAS AO CAVACO Largura de corte (b): é a largura da seção transversal de corte a ser retirada, medida na superfície de usinagem. b = p senχ Onde χ é o ângulo de posição da aresta principal de corte. Espessura de Corte (h): é a espessura calculada na seção transversal de corte a ser retirada. h = f. senχ 18 Seção transversal de corte (A): é a área calculada na seção transversal de um cavaco a ser retirado. A = A a p f = b. h c

19 19 PROCESSOS DE USINAGEM I

20 GEOMETRIA DA FERRAMENTA As normas que tratam da geometria da cunha de corte de ferramentas de usinagem são a NBR 6163 e a DIN 768. PARTES CONSTRUTIVAS DE UMA FERRAMENTA Cunha Cortante ou Gume Cortante: é a parte da ferramenta na qual o cavaco se origina através do movimento relativo entre a ferramenta e peça. As arestas que limitam as superfícies da cunha são arestas de corte. Estas podem ser retilíneas, angulares ou curvilíneas. 20

21 GEOMETRIA DA FERRAMENTA SUPERFÍCIES: Superfícies de folga: são as superfícies da cunha cortante que defrontam com as superfícies de corte. São também chamadas superfícies de incidência. Estas superfícies podem ter um chanfro (ou bisel) junto à aresta de corte. Superfície de saída: é a superfície da cunha cortante, sobre a qual o cavaco se forma. Animação 21

22 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ARESTAS Aresta principal de corte: é a aresta de corte cuja cunha de corte correspondente indica a direção de avanço no plano de trabalho. Aresta lateral de corte: é a aresta de corte, cuja cunha de corte correspondente não indica a direção de avanço no plano de trabalho. Animação 22

23 GEOMETRIA DA FERRAMENTA PONTAS Ponta de corte: é a ponta na qual se encontram a aresta principal e a lateral de corte de uma mesma superfície de saída. Arredondamento da ponta: é feito com um raio r, medido no plano de referência da ferramenta. Chanframento da ponta: No lugar do arredondamento da ponta de corte é executado um chanframento. 23

24 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE 24

25 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE 25

26 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE 26

27 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE SISTEMA DE REFERÊNCIA DA FERRAMENTA Para a determinação dos ângulos na cunha cortante emprega-se um sistema de referência. Este sistema de referência é constituído por três planos ortogonais, passando pelo ponto de referência da aresta cortante. São eles: plano de referência, plano de corte e plano de medida. 27

28 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE SISTEMA DE REFERÊNCIA DA FERRAMENTA 28 Plano de referência da ferramenta: é o plano perpendicular à direção admitida de corte; Plano de corte da ferramenta: é o plano perpendicular ao plano de referência que é tangente ou contém a aresta de corte da ferramenta; Plano ortogonal da ferramenta: é o plano ortogonal aos planos de referência e de corte da ferramenta; Plano admitido de trabalho: é o plano perpendicular ao plano de referência da ferramenta, definido pelas direções de avanço e de velocidade de corte; Plano normal à aresta de corte: é o plano que é perpendicular à aresta de corte.

29 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE Animação 1; Animação 2; Animação 3; Animação 4; Animação 5; Animação 6. 29

30 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS NA CUNHA CORTANTE Esses ângulos servem para a determinação da posição e da forma da cunha cortante. Devem-se distinguir também os ângulos do sistema efetivo de referência e os ângulos do sistema de referência da ferramenta. Os símbolos dos ângulos do sistema efetivo de referência levam o índice. 30

31 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE REFERÊNCIA Ângulo de Posição χ: é o ângulo entre o plano de corte e o plano de trabalho, medido no plano de referência. Controla o comprimento atuante na aresta de corte da ferramenta (ângulo pequeno = cavaco fino e maior força de corte). Ângulo de Ponta ε: é o ângulo entre os planos de corte correspondentes planos principal e lateral de corte medido no plano de referência. 31

32 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE REFERÊNCIA 32

33 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE CORTE Ângulo de Inclinação λ: é o ângulo entre a aresta de corte e o plano de referência, medido no plano de corte. O ângulo de inclinação situa-se sempre de forma que o seu vértice indica a ponta de corte. É positivo quando a interseção de um plano paralelo ao de referência (que passa pela ponta da ferramenta) com o plano de corte fica fora da cunha cortante. A ponta de corte adianta-se em relação aos outros pontos da aresta cortante, no sentido da velocidade de corte. No caso de haver várias ou nenhuma ponta de corte, a posição do ângulo de inclinação é fixada em particular. 33

34 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE CORTE 34

35 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE NEDIDA DA CUNHA CORTANTE Ângulo de Folga α: também é chamado de ângulo de incidência, é o ângulo entre a superfície de folga e o plano de corte, medido no plano de medida da cunha cortante. Ângulo de Cunha β: é o ângulo entre a superfície de folga e a superfície de saída, medido no plano de medida da cunha cortante. Ângulo de Saída γ: é o ângulo entre a superfície de saída e o plano de referência, medido no plano de medida da cunha cortante. 35

36 GEOMETRIA DA CUNHA DE CORTE ANGULOS MEDIDOS NO PLANO DE NEDIDA DA CUNHA CORTANTE 36

37 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL São os mais comuns e mais usados freqüentemente. Em função da dificuldade que apresenta na mudança de ferramentas não oferecem grandes possibilidades de fabricação em série. 37

38 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Barramento - Suporta todas as partes principais do torno. Esta apoiado sobre a base (pés) do torno. O carro porta ferramentas e o cabeçote móvel deslocam-se sobre as suas guias. 38

39 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Barramento 39

40 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Cabeçote fixo - nele, está montado o sistema que permite estabelecer e fornecer o movimento de rotação da árvore principal. A maioria das vezes, a árvore é furada através da qual pode passar a barra que será usinada. A parte do topo ou cabeça da árvore principal possui uma rosca que serve para prender o dispositivo de fixação das peças (placa). O formato cônico do furo nesta parte permite a utilização de um ponto. O número de rotações é estabelecido na caixa de velocidades, podendo ser feito através de sistemas de engrenagens, correias e polias ou hidráulico. 40

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42 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Cabeçote móvel - É utilizado como encosto ou apoio para montagem entre pontos no torneamento de peças compridas. Em operações como, por exemplo, furar a ferramenta é colocada no lugar da contraponta. No interior do corpo do cabeçote móvel mostrado há uma haste (mangote) que tem no seu lado esquerdo uma abertura cônica para ajustar a contraponta. Com a alavanca de fixação do mangote liberada, a contraponta pode ser movimentada longitudinalmente pala ação de um volante manual. A base e o corpo do cabeçote móvel são fixados nas guias do barramento através de um parafuso de fixação, liberando-se este parafuso podemos mover o cabeçote ao longo do barramento. 42

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44 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Carro porta ferramenta - É composto por: - Carro longitudinal: o carro possui uma sela que se movimenta ao longo do barramento. Na frente da sela esta localizado o avental que é atravessado pelo fuso. 44

45 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Carro transversal: pode ser movimentado transversalmente ao barramento. Sobre a sela do carro longitudinal está montada a guia do carro transversal com o mecanismo de avanço do mesmo. 45

46 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL - Carro superior ou de espera: está montado sobre o carro transversal e possui um limbo graduado e uma guia de espera que pode movimentar o porta ferramenta. - Porta ferramenta: é o local para fixar a ferramenta, através de um parafuso que também fixa o porta ferramenta na espera. 46

47 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL As manivelas de avanço transversal e do carro superior possuem colares graduados que indicam a profundidade de corte da ferramenta, em frações de milímetros permitindo avançar a ferramenta na profundidade desejada em cada passe. O suporte do carro superior possui um tambor graduado (limbo) sobre o qual pode girar. Os movimentos: longitudinal (avanço) e transversal (profundidade) podem ser produzidos manualmente através do volante do avental e da manivela do carro transversal. Estes movimentos também podem ser automáticos. 47

48 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Placa universal Neste tipo de placa, as castanhas são movimentadas simultaneamente pela ação da chave introduzida em um dos furos existentes. Estas placas servem para fixar peças de seção circular ou poligonais regulares. 48

49 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Placa universal 49

50 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Fixação entre pontas (com placa de arraste) Serve para o torneamento de peças longas; São necessários furos de centro nas extremidades das peças; Movimento de rotação transmitido à peça por meio de ressaltos na contra-ponta ou por grampo. 50

51 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Fixação com pinças Serve para o torneamento de peças pequenas; Torneamento de peças de precisão; Elevada precisão de rotação e baixas deformações induzidas a peça. 51

52 TORNO MECÂNICO HORIZONTAL Forma correta de fixação 52

53 Aulas Práticas HÁBITOS DE TRABALHO SEGUROS EVITAM ACIDENTES Toda máquina é perigosa. Trabalhar com segurança é uma das primeiras competências a serem adquiridas pelo operador da máquina, pois, usualmente, é o caminho correto e eficiente para a realização da tarefa. Muitos acidentes são causados por hábitos ou ambiente de trabalho pouco seguros. É mais fácil e inteligente desenvolver hábitos de trabalho seguros que enfrentar as conseqüências de um acidente. 53

54 Aulas Práticas Acidentes não têm que ocorrer; eles são causados. As causas são usualmente descuido em alguma parte da cadeia produtiva. Os acidentes podem ser evitados e um profissional sendo treinado para operar máquinas operatrizes deve antes, desenvolver hábitos seguros de trabalho. 54

55 Aulas Práticas Em um ambiente de trabalho deve-se: Ser responsável por si próprio; Respeitar o bem estar alheio; Ter satisfação em executar o trabalho com segurança e acurácia. 55

56 56 Aulas Práticas Cuidados Pessoais Nunca use roupas largas perto de uma máquina. Previna-se para que partes de sua roupa não fiquem presas na máquina; Não use relógio, anéis, pulseiras etc. Eles podem ficar presos na máquina; Cabelos longos devem ser protegidos por uma touca ou rede. Lembre-se que um dos mais comuns acidentes com máquinas operatrizes é o cabelo preso em partes móveis das máquinas operatrizes; Use óculos protetores quando estiver operando a máquina; Use tênis ou sapato fechado; Use roupas que protejam todo o corpo.

57 57 Aulas Práticas Cuidados com o Ambiente de Trabalho Sempre pare a máquina antes de limpá-la; Mantenha a máquina operatriz sempre limpa; Superfícies com óleo podem ser perigosas; Cavacos na superfície da mesa podem afetar a peça em execução; Não deixe ferramentas na mesa da máquina; Mantenha o piso livre de óleo; Remova os cavacos do piso com freqüência. Eles podem prenderem-se na sola do calçado e provocar escorregões, principalmente em pisos cerâmicos lisos. Nunca coloque ferramentas ou materiais próximos à máquina que possam interferir com o deslocamento do operador.

58 58 Aulas Práticas Cuidados com a Peça Antes de manusear uma peça remova as rebarbas e cantos vivos com uma lima; Não tente mover objetos pesados que estejam acima de sua capacidade; Para objetos pesados siga práticas seguras. Use os músculos das pernas para levantá-los e não os das costas; Assegure-se que a peça está presa com segurança na placa ou mesa da máquina; Sempre que a peça estiver presa assegure-se que os parafusos estão apertados e os dispositivos de fixação devidamente aplicados; Nunca dê partida na máquina sem estar seguro que a ferramenta de corte e/ou as partes da máquina não estão interferindo no movimento da peça; Use chaves de boca apropriadas para o trabalho e substitua as porcas com as quinas gastas; É mais seguro puxar uma chave de boca que empurrá-la.

59 Aulas Práticas Cuidados Durante a Operação da Máquina Nunca opere uma máquina sem antes conhecer seu funcionamento e como pará-la rapidamente; Mantenha suas mãos distantes das partes móveis. Nunca use as mãos para parar a máquina; Sempre pare a máquina para efetuar as medidas, verificações, limpeza ou fazer ajustes; Nunca opere a máquina sem que os dispositivos de segurança estejam devidamente montados; Nunca use ganchos perto de partes móveis da máquina; Nunca tenha mais de uma pessoa operando a máquina ao mesmo tempo. Cuide rapidamente de qualquer ferimento, mesmo que o considere insignificante. 59

60 Aulas Práticas HÁBITOS DE TRABALHO SEGUROS EVITAM ACIDENTES SEMPRE TRABALHE E PENSE COM SEGURANÇA 60

61 Aulas Práticas PAQUÍMETRO 61

62 Aulas Práticas PAQUÍMETRO Formas de medir 62

63 Aulas Práticas 63

64 Aulas Práticas 64

65 Aulas Práticas 65