Método para ensaios de avaliação de usinabilidade de materiais metálicos utilizando torno CNC e torno convencional (mecânico)

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Vergílio Philippi Santiago
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VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS 03-04 maio de 2007, 44-48 Método para ensaios de avaliação de usinabilidade de materiais metálicos utilizando torno CNC e torno convencional (mecânico) F.

1 VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS maio de 2007, Método para ensaios de avaliação de usinabilidade de materiais metálicos utilizando torno CNC e torno convencional (mecânico) F. R. Faustino, J. O.Santos, I. F. Machado Laboratório de Fenômenos de Superfície LFS, Departamento de Engenharia Mecânica, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo USP. para contato: francisco.faustino@poli.usp.br Resumo É de conhecimento geral que a usinagem constitui-se num dos mais importantes processos de fabricação da indústria metal-mecânica. Justamente por este motivo, a preparação de equipamentos, tanto quanto a aferição dos instrumentos, apresentamse como fundamentais para a realização dos processos de usinagem. Um outro aspecto importante é a usinabilidade dos materiais. Neste trabalho, apresentam-se parâmetros de ensaio, onde são utilizadas diferentes velocidades de corte e mantida a relação entre o avanço (f) e profundidade de corte (cp), para que o estado plano seja alcançado. A ferramenta utilizada é do tipo plana sem quebra cavacos. Também são utilizados um torno com Comando Numérico Computadorizado e torno mecânico convencional. Este método permite a avaliação da usinabilidade de materiais metálicos. Palavras-chave: Usinagem,usinabilidade e esforços de corte.. Resumen Es de conocimiento general que el maquinado constituye uno de los procesos de fabricación más importantes de la industria metal-mecánica. Justamente por esta razón, la preparación de equipos asi como la calibración de los instrumentos, son fundamentales para la realización de los procesos de maquinado. Otro aspecto importante es la maquinabilidad de los materials. En este trabajo, se presentan parámetros de ensayo, donde son utilizadas diferentes velocidades de corte y sostenida la relación entre el avance (f) y la profundidad de corte (cp), para que otro estado plano pueda ser alcanzado. La herramienta utilizada es del tipo plana sin quiebra de viruta. También son utilizados un torno de Control Numérico Computarizado y torno mecánico convencional. Este método permite la evaluación de la maquinabilidad de materiales metálicos. Palabras clave: Maquinado, maquinabilidad, esfuerzos de corte. 1. INTRODUÇÃO Os processos de usinagem envolvem a remoção de material para a produção de um determinado componente ou peça. Esta remoção de material visa: obtenção das formas finais, acabamento superficial adequado e se alcançar os valores de tolerância requeridos [1]. Por exemplo, há alguns anos atrás havia uma estimativa de que 1 milhão de toneladas de aço inoxidável era usinados por ano [2].

F. R. Faustino et al. / VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS, 44-48 45 Dentre os processos de usinagem estão o torneamento, fresamento, aplainamento e furação [1, 3].

2 F. R. Faustino et al. / VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS, Dentre os processos de usinagem estão o torneamento, fresamento, aplainamento e furação [1, 3]. Cada um desses processos apresenta características específicas. Este trabalho da ênfase ao processo de torneamento. O processo de torneamento consiste na utilização de ferramentas com corte em um único ponto, o qual é fixo. A ferramenta remove material de uma peça gira. O material produzido durante o corte nos processos de usinagem é chamado de cavaco. Em princípio, o cavaco é assumido como sendo uma fita contínua de largura constante, com um plano de cisalhamento bem definido, o que na verdade não ocorre [3, 4]. A formação de cavaco é um fenômeno que ocorre periodicamente. 2. MÉTODOLOGIA A Figura 1 apresenta a montagem completa do torno CNC, para a realização dos ensaios para a avaliação da usinabilidade. a) b) 2.1 Equipamentos Figura 1. Torneamento cilíndrico externo em diferentes ângulos. A Figura 2 apresenta o dispositivo (porta-ferramentas) com a pastilha ou inserto fixado utilizado para a para a realização dos ensaios para a avaliação da usinabilidade. Figura 2. Porta ferramentas instrumentado para medir os esforços de corte, pastilha TPUN BA55. A seta indica a pastilha.

46 F. R. Faustino et al. / VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS, 44-48 A Figura 3 (a) mostra o sistema de aquisição de dados, o torno CNC, e instrumentos de metrologia.

3 46 F. R. Faustino et al. / VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS, A Figura 3 (a) mostra o sistema de aquisição de dados, o torno CNC, e instrumentos de metrologia. A Figura 3(b) mostra torno convencional com corpo-de-prova. a) b) Figura 3. a) Sistema completo de ensaio CNC. b) Torno mecânico convencional 2.2 Corpos-de-prova (CP) Para a realização do ensaio são utilizados corpos-de-prova de materiais metálicos com diâmetros variados e com comprimento variando de mm, com sobremetal para fixação na placa e na contra-ponta 2.3 Método O método utilizado para avaliação da usinabilidade consiste no torneamento cilíndrico externo. O torneamento pode ser feito usando o torno mecânico ou CNC, em função das especificações desejadas. Neste método são utilizadas diferentes velocidades de corte e mantida a relação entre o avanço (f) e profundidade de corte (cp), para que o estado plano seja alcançado. No torneamento em torno mecânico, o processo de preparação deste equipamento obedece às seguintes etapas: 1. verifica-se o paralelismo da ferramenta, com o uso da ponta giratória. A ferramenta esta referenciada em relação ao centro da placa ao coincidir a ponta da ferramenta e da ponta giratória; 2. fixa-se manualmente o CP na placa.3. passa-se o relógio comparador no CP, que esta preso à placa e à ponta giratória para se verificar o paralelismo. 4. inicia-se o torneamento. No torneamento em torno CNC, a forma de preparação é diferenciada daquela utilizada sob torno convencional, uma vez que o CNC dispõe de uma linguagem ISO de preparação, que obedece aos seguintes passos : 1. referenciam-se os eixos X e Z, com o objetivo de localizar o ponto "zero" ou referência dos eixos; 2. prende-se o CP na placa e na ponta giratória. Neste caso, trata-se de corpos-de-prova que já sofreram uma pré-usinagem em torno convencional.3; referencia-se o ponto "zero" da peça, assim como o das ferramentas. 4; o programa é carregado para a operação; inicia-se a operação usando o comando automático [5]. A figura 1 mostra o processo de torneamento.

4 F. R. Faustino et al. / VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS, RESULTADOS OBTIDOS NOS ENSAIOS DE USINAGEM 3.1 Medidas das forças de corte. A figura 7 mostra as forças de usinagem e suas componentes na operação de torneamento. Fc é força de corte, Ft é força de avanço e Fp é força passiva.[4]. Figura 7. Torneamento cilíndrico e suas componentes na operação. 3.2 Acabamento superficial Findado o processo de usinagem, a rugosidade das superfícies torneadas é medida, utilizando um rugosímetro (Mitutoyo SJ 201P), conectado ao computador. 4. CONCLUSÕES Este método de ensaio permite avaliar o comportamento do material durante o processo de usinagem, bem como os resultados dos esforços de corte e acabamento superficial, que são correlacionados com a usinabilidade dos mesmos. O comando numérico CNC é um equipamento eletrônico capaz de receber informações por meio de entrada própria, compilar estas informações e transmiti-las em forma de comando à máquina operatriz de modo que esta, sem a intervenção do operador, realize as operações programadas. Sua aplicação está na fabricação de peças complexas quando precisão e repetibilidade são exigidas. A grande vantagem é o menor tempo do operador ao lado da máquina. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. METALS HANDBOOK - Machining. USA: ASM. v Tessler, M. B.; Barbosa, C. A.. A usinabilidade dos aços inoxidáveis. In: INOX 96 (Seminário Paulo, Núcleo Inox, 1992, pp Brasileiro do Aço Inoxidável), 3., São Paulo, São

5 48 F. R. Faustino et al. / VIII Encontro de Iniciação Científica do LFS, Diniz, A. E.; Marcondes, F. C.; Coppini, N. L. Tecnologia da Usinagem dos Materiais. São Paulo. Editora Artliber. 2ª edição Ferraresi, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais.São Paulo. Edgard Blücher ltda Ferrer.J.G CTPA P programação e comando open cnc. centro SENAI fundação romi. 6. Prof. Francisco rocha.f.,prof. Jose. A. Neves). Programação torno e fresadora Denford comando FANUC Cefet SP.

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