ESTUDO DA INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS DE USINAGEM NO ACABAMENTO SUPERFICIAL E NA TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA DE PEÇAS TORNEADAS

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1 ESTUDO DA INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS DE USINAGEM NO ACABAMENTO SUPERFICIAL E NA TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA DE PEÇAS TORNEADAS Daniel Fabião Setti 1, José Eduardo Ferreira de Oliveira 2, Luiz Roberto Oliveira da Silva 3 1 Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Rio de Janeiro, Brasil, 2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Pernambuco, Brasil, 3 Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, Rio de Janeiro, Brasil, Resumo: Este trabalho tem como objetivo estabelecer correlações entre o acabamento superficial e o desvio de circularidade, considerando-se os parâmetros de fabricação para o torneamento cilíndrico externo. A metodologia utilizada consiste em se variar os parâmetros de usinagem e verificar como se comporta a rugosidade e o desvio de circularidade. Em seguida, objetivou-se comparar os parâmetros de usinagem com o desvio de circularidade, diâmetro e rugosidade. Este estudo foi desenvolvido no Laboratório de Metrologia Dimensional (LAMDI) do CEFET-RJ. Palavras chave: Rugosidade, tolerância geométrica, usinagem. 1. INTRODUÇÃO Ao se realizar a operação de torneamento cilíndrico externo, a superfície da peça apresenta irregularidades quando observada em detalhes. Essas imperfeições são conseqüências de sulcos ou marcas deixadas pela ferramenta que atuou na peça, dos parâmetros de fabricação utilizados, de vibração, etc. No torneamento cilíndrico são atribuídos diversos parâmetros, tanto para operações de desbaste quanto para as de acabamento. Tais parâmetros são: a velocidade de corte, avanço e profundidade de corte. A variação desses parâmetros interfere de certa forma no acabamento superficial das peças torneadas causando imperfeições indesejáveis cabíveis de serem previstas ao manter o controle destes parâmetros e atribuindo as condições operacionais necessárias para obter um resultado satisfatório. A análise dos parâmetros de usinagem em relação ao acabamento superficial e à tolerância geométrica proporcionará uma seleção dos parâmetros mais realística na fase de projeto da fabricação. A importância deste estudo aumenta à medida que cresce a precisão e a exatidão entre as peças a serem acopladas, onde somente a precisão dimensional, não é suficiente para garantir a funcionalidade do par acoplado. A rugosidade e o desvio de circularidade sofrem influência do material, geometria da ferramenta de corte e dos parâmetros de usinagem. Dentro deste contexto, há a necessidade de conhecer a influência dessas variáveis para obter a rugosidade e desvio de circularidades ideais, após as operações de desbaste e acabamento. 2. METODOLOGIA Inicialmente, foram fabricados seis pontas de eixo em dois tornos diferentes, visando se estudar, à princípio, se havia alguma relação entre o acabamento superficial, o diâmetro e o desvio de circularidade.. Os parâmetros de usinagem foram estabelecidos de acordo com as condições de mínimo custo. Os parâmetros utilizados na usinagem das amostras selecionadas para este estudo foram os seguintes na tabela 1: Peça Tabela 1 Resumo dos parâmetros Velocidade de corte (Desbaste) [m/min] Avanço (Desbaste e Acabamento) Velocidade de corte (Acabamento) [m/min] 1 0, , , , , , As peças foram então medidas no Laboratório de Metrologia Dimensional do CEFET- RJ (LAMDI). Foram avaliadas as possíveis fontes de erro provenientes da temperatura ambiente e dos dispositivos de medição utilizados. Foram utilizados neste estudo a máquina de medição por coordenadas e um rugosímetro. As medições de diâmetro e desvio de circularidade foram realizadas pela Máquina de medição por coordenadas DEA MH3D 4.5.4, da marca TESA TECHNOLOGY, conforme apresentado na figura 1.

2 40,046 0,007 40,053 0,004 40,047 0,007 40,053 0,006 40,048 0,006 40,053 0,006 40,049 0,006 40,054 0,005 40,048 0,005 40,053 0,005 Figura 1 - Máquina de medição por coordenadas do LAMDI Para a determinação do parâmetro de rugosidade Ra foi utilizado o rugosímetro da marca Taylor Hobson, pertencente ao Laboratório de Metrologia Dimensional da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio, conforme figura 2. Tabela 3 Dados obtidos na peça 2 pela 40,148 0,006 40,156 0,006 40,151 0,003 40,157 0,005 40,149 0,007 40,157 0,003 40,149 0,007 40,158 0,004 40,150 0,003 40,157 0,004 40,149 0,003 40,159 0,004 40,150 0,006 40,160 0,005 40,152 0,004 40,160 0,004 40,152 0,004 40,160 0,004 40,151 0,004 40,159 0,002 40,152 0,003 40,161 0,003 40,153 0,004 40,161 0,004 40,153 0,004 40,162 0,004 40,155 0,004 40,161 0,004 40,155 0,004 40,162 0,005 Figura 2 Rugosímetro Taylor Hobson da PUC-RJ 3. RESULTADOS No processo de medição do diâmetro e do desvio de circularidade foram realizadas 30 (trinta) medições para cada peça, conforme tabelas de 2 a 7. Os dados obtidos foram importados para o programa Origin, na tentativa de inicialmente, se encontrar uma relação entre a rugosidade Ra e o desvio de circularidade. Tabela 2 Dados obtidos na peça 1 pela Máquina de Medir por Coordenadas. 40,043 0,003 40,049 0,006 40,044 0,005 40,049 0,006 40,045 0,007 40,050 0,005 40,044 0,004 40,050 0,007 40,045 0,005 40,050 0,005 40,047 0,006 40,051 0,008 40,044 0,006 40,050 0,005 40,044 0,006 40,053 0,006 40,046 0,007 40,051 0,006 40,046 0,007 40,052 0,004 Tabela 4 Dados obtidos na peça 3 pela. 40,059 0,003 40,053 0,007 40,058 0,003 40,054 0,005 40,060 0,006 40,052 0,006 40,058 0,005 40,051 0,005 40,055 0,008 40,052 0,003 40,057 0,006 40,051 0,007 40,057 0,006 40,051 0,004 40,057 0,002 40,051 0,003 40,057 0,004 40,051 0,003 40,057 0,003 40,050 0,004 40,056 0,004 40,051 0,004 40,054 0,006 40,049 0,005 40,056 0,007 40,049 0,003 40,055 0,004 40,048 0,005 40,053 0,003 40,046 0,004

3 Tabela 5 Dados obtidos na peça 4 pela 39,835 0,008 39,834 0,008 39,833 0,005 39,830 0,006 39,841 0,007 39,834 0,008 39,833 0,006 39,835 0,007 39,836 0,009 39,833 0,005 39,836 0,006 39,831 0,008 39,838 0,005 39,830 0,005 39,836 0,007 39,834 0,009 39,838 0,006 39,832 0,008 39,837 0,008 39,830 0,005 39,836 0,007 39,831 0,007 39,837 0,005 39,836 0,009 39,835 0,006 39,832 0,005 39,832 0,005 39,834 0,009 39,832 0,004 39,833 0,006 Tabela 6 Dados obtidos na peça 5 pela 39,845 0,007 39,839 0,005 39,842 0,004 39,840 0,005 39,841 0,005 39,840 0,003 39,844 0,006 39,838 0,008 39,844 0,008 39,840 0,005 39,839 0,007 39,842 0,005 39,841 0,010 39,838 0,004 39,840 0,004 39,840 0,006 39,841 0,004 39,839 0,004 39,839 0,008 39,837 0,006 39,842 0,003 39,836 0,005 39,840 0,007 39,838 0,007 39,839 0,004 39,839 0,005 39,837 0,007 39,841 0,010 39,839 0,004 39,837 0,005 39,854 0,005 39,853 0,006 39,856 0,007 39,851 0,006 39,855 0,003 39,851 0,007 39,857 0,007 39,853 0,005 39,852 0,008 39,852 0,005 39,854 0,006 39,853 0,004 39,859 0,006 39,852 0,005 39,855 0,009 39,851 0,004 39,853 0,007 39,855 0,007 A tabela 8 apresenta os valores médios dos dados obtidos experimentalmente, visando a obtenção de uma curva de correlação, utilizando regressão linear ou polinomial. Peça Tabela 8 Resumo dos dados experimentais Ra Médio ( m) Médio 1 1, ,049 0, , ,155 0, , ,054 0, , ,834 0, , ,840 0, , ,854 0, DISCUSSÃO Média As figuras 3, 4 e 5 apresentam os gráficos obtidos da relação entre circularidade e diâmetro, circularidade e rugosidade e diâmetro com rugosidade. Tabela 7 Dados obtidos na peça 6 pela 39,858 0,005 39,858 0,008 39,855 0,007 39,856 0,006 39,857 0,007 39,855 0,003 39,859 0,009 39,853 0,007 39,856 0,005 39,852 0,008 39,856 0,003 39,851 0,008 Figura 3 Gráfico X Através da distribuição de pontos que representam as peças, verificou-se uma relação entre o desvio de circularidade e o diâmetro para cada peça, através de um regressão linear. Como visto na figura 3, as peças com diâmetros maiores possuem desvios de circularidade menores, tornando assim inversamente proporcional a relação circularidade x diâmetro.

4 O avanço consiste no movimento de relativo adicional entre a peça e a ferramenta, que, quando somado com ao movimento de corte, leva à remoção repetida de material na forma de cavaco. Figura 4 Gráfico X Ra Na representação da X Ra na figura 5, observa-se que o gráfico se comporta de maneira linear ascendente, o que demonstra a proporcionalidade na relação destes parâmetros. Através da análise, quanto maior o desvio de circularidade ocorrido na peça pelo processo de torneamento, maior será a sua rugosidade superficial. Figura 7 Gráfico Avanço (Desbaste e Acabamento) X Na figura 7, a relação do avanço estabelecido com a circularidade é proporcional à medida que aumentando o avanço da máquina resultará num desvio de circularidade relativamente alto, comparando com peças nas quais utilizaram um valor reduzido para o avanço. Figura 5 Gráfico X Ra Através da análise X Ra na figura 5, ao distribuir os pontos, o comportamento do gráfico originou-se através de uma regressão polinomial de grau 3. Nesta curva, pode-se concluir que há a tendência inversamente proporcional em comparação a esses parâmetros, mas que em determinadas indicações, há uma estabilidade nos valores do diâmetro e grande variação nos valores da rugosidade. As figuras 6, 7 e 8, apresentam os gráficos obtidos da relação dos parâmetros de usinagem com a circularidade, diâmetro e rugosidade. Figura 6 Gráfico Avanço (Desbaste e Acabamento) X Rugosidade Figura 8 Gráfico Avanço (Desbaste e Acabamento) X A figura 8, apresenta o comportamento do diâmetro com o avanço. 5. CONCLUSÃO Pode-se verificar neste trabalho que as peças as quais tiveram mais material retirado apresentaram maiores desvios de circularidade e acabamento superficial menos refinado gerado pelos valores da rugosidade. As peças que tiveram acabamento superficial mais refinado devido ao baixo valor de Ra da rugosidade foram as que apresentaram maiores diâmetros e menores desvios de circularidade, o que possibilita uma conseqüência do baixo desvio de circularidade em peças pouco usinadas (maiores diâmetros). 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] STOETERAU, R. L. Aula 13 Torneamento e tornos. Disponível em: <http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc524

5 0/Aula-13-U torneamento_e_tornosp1.pdf>. Acesso em: 01/2011. [2] PALMA, E. Disponível em: <http://mea.pucminas.br/palma/metrolapostrug os.pdf>. Acesso em: 12/2010. [3] SIQUEIRA, I.L.; LACERDA, H.B.; PIACESI, R.A.; SEPPE JUNIOR, W.; DE OLIVEIRA, F.A.S. Estudo da usinagem das sedes de válvulas de admissão de motores de combustão interna. 17 Simpósio do Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica. FEMEC/UFU, Uberlândia MG. [4] FERRARESI, D., 1981, Fundamentos da Usinagem dos Metais, Editora Edgard Blucher Ltda, Brasil. [5] OLIVEIRA, J. E. F., Desenvolvimento de um programa computacional para a integração de dados de projeto, fabricação e medição de peças torneadas com ênfase na síntese de tolerâncias dimensionais determinísticas. Dissertação de Doutorado. Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Pernambuco, UFPE, Brasil. [6] INFOMETRO TÉCNICA CIÊNCIA, Tolerâncias Geométricas. Disponível em: <http://www.infometro.hpg.ig.com.br>. Acesso em: 09/2010. [7] HEXAGON, Manual de software da Máquina de Medir por Coordenadas, TESA MH3D. Hexagon Metrology. São Paulo-SP, Brasil.

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