SEM-0343 Processos de Usinagem. Professores: Renato Goulart Jasinevicius

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1 SEM-0343 Processos de Usinagem Professores: Renato Goulart Jasinevicius

2 Processo de Alargamento Alargamento é uma operação relativa ao processo de furação usada para aumentar o diâmetro de furos em bruto, p.e., obtidos através de fundição ou forjado,

3 Processo de Alargamento Furação A broca penetra axialmente na peça e corta um furo cego ou passante com diâmetro igual àquele da ferramenta. A broca é uma ferramenta multicortante com ponta. A broca helicoidal é a ferramenta mais usada, porém existem outros tipos de brocas, tais como as brocas de centro ou de pré-furo. 1,6-6,3Ra (0,8-12,5Ra) Tolerância IT11 a IT14 Diâmetro <0,1 : 0,05mm 0,10 Diâm. 0,25 : 0,075mm 0,25 Diâm. 0,50 : 0,075-0,0125mm 0,50 Diâm. 1,00 : 0,125mm Diâmetro 1,00 : 0,125-0,250mm

4 Operações Realizadas com Alargadores Alargar furo Escarear e facear furo Centrar furo Escarear furo

5 Operações Realizadas com Alargadores Alargamento O alargador entra axialmente na peça préfurada e alarga o furo para a dimensão da ferramenta. O alargador é uma ferramenta multicortante que possui várias arestas que podem estar dispostas de forma retilínea ou helicoidal. No alargamento remove-se uma quantidade mínima de material e é geralmente realizada após a furação com objetivo de se obter um diâmetro mais preciso com melhor acabamento. 0,8 a 3,2 Ra (0,4-6,3 Ra) Tolerância IT5 a IT7 Diâmetro <0,5 : 0,025mm 0,50 Diâm. 1,00 : 0,025-0,05mm Diâmetro 1,00 : 0,05-0,125mm

6 Tipos de Alargadores

7 Processo de Alargamento As brocas convencionais não são muito recomendadas, por causa da existência de apenas 2 guias na periferia não garante a orientação necessária da broca nesses casos. Os alargadores de desbaste helicoidais possuem 3 ou mais canais, com respectivas arestas e guias.

8 Processo de Alargamento Distinguem-se das brocas helicoidais pelo fato de não terem aresta transversal, pois a ponta é interrompida por um plano normal ao eixo da broca. Alargadores com haste cilíndrica (ABNT-PB-297), têm diâmetros 5 a 30 mm, de mm em mm, e submedidas. Alargadores com cone morse (ABNT-PB-291) têm diâmetros nominais de 9 a 50 mm, de mm em mm, e submedidas.

9 Processo de Alargamento A escolha do diâmetro do alargador de desbaste deve ser feita em função do diâmetro do furo e do acabamento e precisão requeridos. Se a última operação for feita com alargadores de desbaste, este é escolhido com o mesmo diâmetro do furo desejado. Quando se quer usar uma operação adicional com alargador de acabametno, utilizam-se alargadores de desbaste com submedida. Esta varia entre 0,2 e 0,4 mm, dependendo do furo.

10 Processo de Alargamento Para se conseguir furos mais precisos deve-se realizar as seguintes operações: a) Centrar, b) Furar, c) Mandrilar, e d) Alargar. Para se melhorar ainda mais a exatidão e o acabamento, o furos devem ser retificados e brunidos.

11 Processo de Alargamento Momento torsor, potência e força de corte para alargadores podem ser calculados de modo análogo aos das brocas. h fz s b d 2 ap d o d 1 Com ferramenta de HSS, os avanços em mm/rev usados para a maioria dos materiais situam-se ao redor de 1% do diâmetro do furo, reduzindo-se progressivamente a 0,5% para furos maiores que 50mm.

12 Sistema de Forças Usando a Fórmula de Kienzle para a determinação do Momento Torsor na furação em cheio M M C 1 t t Fc ap K K s1 s1 k senχ 4 senχ s1 2 D 4 sen 1 z b h χ 1 z D 2 f senχ K 1 z s1 D 2 senχ C 1 D x1 f f senχ y1 1 z D 2 D = Diâmetro da Broca [mm] F = avanço [mm/volta] C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça.

13 Sistema de Forças em Broca Helicoidais Formula de Kronemberg para a determinação do Momento Torsor na furação em cheio M t C 1 D x1 f y1 D = Diâmetro da Broca [mm] F = avanço [mm/volta] C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça.

14 Sistema de Forças em Broca Helicoidais M t C 1 D x1 f y1 Aço C1 x1 y ,2 ± 0,5 2,05 0, ,1 ± 0,4 2,22 0, ,3 ±0,9 2,05 0, ,9 ± 0,3 2,01 0, ,9 ± 0,6 1,87 0, ,8 ± 0,9 1,97 0,77 VM20 48,6 ± 1,2 1,77 0,72 VND 26,2 ± 0,8 2,13 0,78 VS60 10,9 ± 0,8 2,33 0,70

15 Formula de H. Daar para a determinação do da força de avanço na furação em cheio F f C 2 D x2 f y2 Aço C1 x2 y ± 8 1,02 0, ,5 ± 0,4 1,32 0, ,6 ± 0,8 1,07 0, ,0 ± 0,5 1,32 0, ,4 ± 0,8 1,21 0, ,9 ± 0,8 1,41 0,66 VM20 27,3 ± 0,6 1,3 0,59 VND 55,1 ± 1,4 1,29 0,72 VS60 42,7 ± 1,0 1,35 0,70

16 Força máxima de corte P Porém F e V cdisp c max c Pc P m η 2 M t D π D n 1000 Fc Vc 4500 max

17 Rebaixar e Facear Furo Rebaixadores: são ferramentas usadas para aplainar as superfícies adjascentes a furos, a fim de dar, p.e., bom apoio para arruelas, parafusos e porcas. Para tais fins, usa-se ferramentas de corte frontal (Figura). No caso de rebaixos cilindrícos de maior profundidade para esconder parafusos de sextavado interno (tipo Allen), os rebaixadores devem ser levemente cônicos, para formar um ângulo de posição na aresta secundária ou ter guias ou ranhuras periféricas

18 Rebaixar e Facear Furo Rabaixar e Escarear (counterbore) Rebaixador penetra na peça axialmente e alarga a porção superior de um furo pré-existente para o diâmetro da ferramenta. O escareamento é realizado após a furação para gerar espaço para embutir a cabeça de um parafuso. A ferramenta de escarear possui um pino guia para guiar a ferramenta no furo pré-existente.

19 Operações Realizadas com Alargadores Escareadores: São ferramentas usadas para remover rebarbas e produzir um pequeno chanfro nas entradas e saídas de furos (Figura) Escarear furo

20 Escareamento de Furo Escareador de furo (countersinking) O escareador de cilindro entra axialmente na peça e alarga o pré-furo na parte superior deixando um abertura com formato cônico. O escareamento de cilindro é realizado após a furação para embutir a cabeça de um parafuso. O ângulos de ponta dos escareadores de cilindro estão na seguintes dimensões: 60º, 82º, 90º, 100º, 118º, 120º

21 Alargadores de Acabamento São ferramentas destinadas ao acabamento de furos com grande precisão e medidas e bom acabamento. Possuem em geral um no. par de dentes distribuídos na periferia. Geralmente os dentes são retos.

22 Alargadores de Acabamento No caso de se alargar furos com interrupções na parede (rasgos de chaveta, furos e fenda) deve-se usar alargadores com dentes helicoidais. A hélice é direita quando olhando-se o alargador de cima, normalmente ao eixo, a hélice se desenvolve para direita. O sentido de corte se verifica olhando o alargador de topo. Se o dente inferior corta da esquerda para direita, diz-se que o corte é a direita. Neste caso, o alargador corta em sentido anti-horário.

23 Alargadores de Acabamento Em geral os alargadores são de corte a direita. Usando-se uma hélice a esquerda o cavaco é emprurrado para frente, evitando que prejudique a superfície usinada. Nesse caso ocorre um empuxo axial que fixa melhor a ferramenta no corte e elimina eventuais folgas da máquina 0,100 0,800 0,100 0,800 0,100 0,800 Estrias paralelas Estrias a esquerda Estrias a direita

24 O emprego de uma hélice direita com alargador de corte a direita faz com que o cavaco seja puxado para cima onde, se penetrar entre as paredes do furo e as guias do alargador provoca arranhões. O empuxo é no sentido de arrancar o alargador do mandril. Por isso, a hélice à direita só é usada no alargametno de furos cegos, nos quais o cavaco, jogado para frente, não encontra espaço para se alojar

25 Alargador de Máquina e Manual Todo o processo de remoção de material ocorre pela ação dos chanfros do alargador (Figura). Metal a remover Alargador de Máquina Metal a remover Alargador manual

26 Alargador de Máquina Os de arestas de corte duplo, uma faz o desbaste e a outra faz o acabamento (Fig.b, c e d). 45º 45º 45º 45º 10º -15º 2º - 4º 45º Tipos de chanfros de alargadores de máquina.

27 Alargador de Máquina Ângulo de chanfro Comprimento do chanfro Folga do Chanfro Ângulo de saída radial Largura frontal da guia Superfície de folga Ângulo de hélice Superfície de saída Ângulo frontal de folga Metal a remover Alargador de Máquina

28 Diâmetro efetivo Alargador Manual Cone de entrada Comprimento do chanfro Ângulo de saída radial Largura frontal da guia Superfície de folga Superfície de saída Ângulo frontal de folga Metal a remover Alargador manual

29 Alargador Manual Alargador Manual distinguem-se dos de máquina pelo chanfro. Chanfro de 45 o nesses alargadores não cortam, servem apenas de guia, para facilitar a entrada da ferramenta. O chanfro secundário é bem comprido, abrangendo até cerca de ¼ do comprimento do alargador Recomenda-se chanfro secundário = ao diâmetro até 20mm. Decresce até 12 mm no diâmetro, para alargadores de 75 mm. O diâmetro de entrada do alargador é de 93 a 98% do diâmetro nominal

30 Ferramenta para alargar Ângulo de chanfro Comprimento do chanfro Folga do Chanfro Ângulo de saída radial Largura frontal da guia Superfície de folga Ângulo de hélice Superfície de saída Ângulo frontal de folga Haste Ângulo de posição (alargador manual) Comprimento da entrada (Alargador manual) Comprimento do quadrado Largura do quadrado

31 Ferramenta para alargar Estrias helicoidais Haste cilíndrica Alargador de máquina corpo Diâmetro do Alargador Comprimento da Haste Ângulo de hélice Haste paralela Alargador de máquina Comprimento do chanfro Comrpimento das estrias Comprimento da Haste Comprimento total Guia Chanfro de entrada Diâmetro do Alargador Estrias retas Guia Haste quadrada Alargador com haste e guias Comprimento da estria Comprimento da Haste Comprimento total

32 Ferramenta para alargar Canal Quina Ângulo de saída frontal positivo Furo de Centro Ângulo de saída frontal negativo Ângulo de saída: Para aço: 6 o Para FoFo: 3 o Para Fofo duro e latão: 0 o Alumínio e ligas: 8-12 o

33 Alargadores Ajustáveis São constituídos de lâminas de aço rápido em ranhuras de profundidade variável, permitindo variar o diâmetro a ser alargado dentro de uma faixa de valores. Podem ser de haste paralela ou cônica

34 Operação de Alargamento Na operação de alargamento a remoção de material é muito pequena. Para metais dúcteis, o alargador remove geralmente 0,2 mm no diâmetro de um furo. Para metais mais duros remove-se 0,13 mm Tentar remover menos que isso pode ser prejudicial pois o alargador pode ser danificado ou o acabamento do furo ser arruinado. Nesses casos recomenda-se realizar operações como brunimento ou lapidação interna. A velocidade de corte deve ser de metade da de furação e o avanço três vezes maior.

35 Operação de Alargamento Sobremedidas recomendadas para alargamento de furos Diâmetro dos furos Aço e FoFo Zn, Cu e Ligas de Al Plásticos Até 5 mm 0,1 a 0,2 0,5 0,2 5 a 20 mm 0,2 a 0,3 0,6 a 0,8 0,4 20 a 50 mm 0,3 a 0,5 0,5 Maior que 50 mm 0,5 a 1,0

36 Operação de Alargamento Material Refrig. Velocidade Corte (m/min) Avanços em mm por rotação para alargadores de diâmetro: até 10 mm até 20 mm > 20mm SAE1020 OR ou E 12 a 15 0,1 a 0,2 0,3 0,4 SAE1040 OR ou E 10 a 12 0,1 a 0,2 0,3 0,4 Aço Liga 700/900 OR 6 a 8 0,1 a 0,2 0,3 0,4 Aço Liga 900/1100 OR 3 a 5 0,1 a 0,2 0,3 0,4 FoFo Cinz. Seco 6 a 18 0,3 0,3 a 0,5 0,6 FoFo duro Seco 6 a 10 0,2 0,2 0,3 Aço inox OR 3 a 5 0,2 0,2 0,3 Latão ductil OR ou seco 20 a 25 0,4 0,5 0,6 Latão tenaz OR 12 a 20 0,4 0,5 0,6 Metal leve OR 30 a 50 0,2 a 0,3 0,3 0,4 Ligas de Al OR 12 a 15 0,2 0,3 0,4 Cu OR 10 a 20 0,2 0,3 0,4 Plástico 5 a 10 0,4 0,6 0,8 OR: óleo refrigerante E: emulsão O avanço é determinado pelo grau de Q da superfície. Para alargadores especiais com ângulo de hélice pequeno, as velocidades e avanços indicados podem ser dobrados

37 Processo de Rosqueamento (Definições) Rosqueamento A ferramenta macho entra axialmente no furo e gera filetes de uma rosca. O furo pré-existente é geralemente produzido com a dimensão adequada à ferramenta de roscar. A ferramenta macho é selecionada baseado em um diâmetro maior e no passo da rosca. A rosca deve ser cortada com uma profundidade específica no furo ou a uma profundidade completa ao longo de todo o furo.

38 Processo de Rosqueamento (Definições) Rosca Métrica grossa e fina Rosca Whitworth grossa (BSW) e fina (BSF)

39 Processo de Rosqueamento (Definições)

40 Machos de Rosquear (Terminologia) São ferramentas de múltiplo corte, específicas para a execução de roscas internas.

41 Machos de Rosquear (Terminologia)

42 Machos de Rosquear (Terminologia) Ângulos de Saída Canal Nervura carga Medição tangencial - =0 o + Medição pela Corda Medição de ângulo de saída negativo Medição de ângulo de saída neutro Medição de ângulo de saída positivo Medição de ângulo de saída curvo

43 Machos de Rosquear (Terminologia) Ângulos de Folga

44 Machos de Rosquear (Terminologia) Forma, Número e Direção de Canais Canais assimétricos: maior alojamento de cavaco sem fragilizar o núcleo. Machos de 5 mm (manual) e 25 mm (máquina): 3 canais. Machos maiores têm 4 a 6 canais. Canais retos em furos passantes e helicoidais para furos cegos. Semicircular, reto, 4 canais Assimétrico, reto, 3 canais Assimétrico, reto, 4 canais

45 Machos de Rosquear (Tipos) Regulares: empregados na produção de roscas feitas em máquina. São fornecidos em jogo de 3 machos, diferenciados apenas pelo comprimento do chanfro de entrada. 3º 2º 1º 1º 2º 3º

46 Machos de Rosquear (Tipos) Seriados: empregados na abertura manual de roscas, especialmente em furos profundos e em materiais tenazes. São fornecidos em jogo de 3 machos, diferenciados apenas pelo comprimento do chanfro de entrada. Desbaste Intermediário Acabamento

47 Machos de Rosquear (Tipos) Ponta espiral: empregados apenas para produção de roscas em máquina. A ponta espiral joga o cavaco para frente, sendo usado em furos passantes ou furos cegos onde a parte rosqueada é bem menos profunda que o furo.

48 Machos de Rosquear (Tipos) Helicoidais: empregados em geral na produção de roscas em máquina, em furos cegos de materiais macios de cavaco longo, como Al, Mg e Latão.

49 Machos de Rosquear (Tipos) Laminadores (ou de conformação a frio): não tem arestas cortantes e produzem roscas por deformação plástica do material da peça na periferia do furo (sem remoção de material). Geralmente empregado em materiais dúcteis, como latão, cobre, alumínio. Rosca usinada Rosca laminada Liga de Mg Fonte: Carvalho et al. (2012)

50 Formas de Rosquear Manual (Desandador) Furadeira Centro de Usinagem CNC Máquina (Cabeçotes)

51 Formas de Roscar Cuidados ao rosquear manualmente ou em máquina Desalinhado Descentralizado Correto

52 Reafiação de Machos de Corte Desgastes ocorrem normalmente nos dentes do chanfro (2 primeiros). É recomendável reafiar frequentemente, pois machos pequenos quebram quando o torque aumenta. Machos cegos geram roscas fora da tolerância Filetes novos Filetes desgastados Superfície de saída avariada Fonte: Bezerra (2003)

53 Reafiação de Machos de Corte Fonte: Bezerra (2003) 1º furo usinado 408º furo usinado

54 Reafiação de Machos de Corte Regiões de Reafiação 1. Superfície de folga (no chanfro): Forma mais usual e aumenta a vida da ferramenta. Deve-se controlar a excentricidade durante a retificação. Retificação longitudinal em relação à ferramenta. Afiação pela superfície de folga no chanfro Afiação com rebolo perfilado

55 Reafiação de Machos de Corte Regiões de Reafiação 2. Superfície de saída (no canal): Para marcas de desgaste muito pequenas. Não se reafia superfícies de saída com desgastes excessivos. Basta reafiar a região do chanfro.

56 Reafiação de Machos de Corte Regiões de Reafiação A retificação dos canais pode ser feita com dois tipos de rebolo Rebolos perfilados Rebolos tipo copo Os rebolos para reafiação da superfície de saída devem ser constantemente retificados com diamante para evitar a formação dos ressaltos e e b, pois arredondam as arestas de corte dos machos.

57 Velocidades de corte em rosqueamento O processo de rosqueamento é mais complexo que torneamento e fresamento. O avanço f não pode ser escolhido independente da velocidade de corte v c. Fatores influentes nas condições ótimas de corte: avanço como função do passo da rosca, comprimento do chanfro, refrigeração e lubrificação, seção específica do cavaco, força de corte, desalinhamentos, rigidez da máquina, acabamento da rosca, etc. Em furos cegos, a velocidade de corte é limitada pela profundidade do furo e pela rapidez de inversão da rotação. Velocidades de corte excessivas levam a um desgaste prematuro da ferramenta e à má qualidade da rosca usinada. Roscas curtas requerem velocidade de corte altas e roscas profundas, especialmente em furos cegos, exigem velocidades de corte mais baixas.

58 Velocidades de corte em rosqueamento Lipotônio: sulfato de bário + sulfeto de zinco. OA: Óleo animal. OC: Óleo de Colza. E: Emulsão de óleo.

59 Vídeos Ilustrativos Alargamento (1:30) Roscamento por corte (1:20) Roscamento por conformação (1:20)