Outros ângulos da ferramenta: ângulo de folga (f): evita atrito entre peça e ferramenta ângulo de saída ou de ataque (s): ângulo de saída do cavaco

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1 USINAGEM (Mar 2007) 1. Características Gerais Obtenção de peças por remoção de material (material removido é chamado cavaco). processo secundário de fabricação: confere melhores tolerâncias dimensionais e acabamentos superficiais às peças fundidas ou forjadas permite obtenção de pouca quantidade de peças a partir de blocos de material metálico fabricação seriada a baixos custos obtenção de detalhes, roscas internas e externas 2. Princípio da usinagem Cisalhamento pelo efeito de ferramenta na forma de cunha, chamada ferramenta de corte. Ângulo de cunha: menor: corte mais fácil, ferramenta menos resistente maior: corte mais difícil, ferramenta mais resistente Outros ângulos da ferramenta: ângulo de folga (f): evita atrito entre peça e ferramenta ângulo de saída ou de ataque (s): ângulo de saída do cavaco O ângulo de saída pode ser positivo, nulo ou negativo. 1

2 3. Materiais da ferramenta aço carbono (operações até 200 o C) aços liga(até 400 o C, adição de cromo, molibdênio, tungstênio) aços rápido (até 600 o C, tungstênio, molibdênio, cobalto e vanádio) ligas não ferrosas (até 900 o C, alto teor de cobalto, são quebradiços) metal duro ou carboneto sinterizado (até 1300 o C, carbonetos de tungstênio, de titânio, de tântalo) Perguntas: 1. Qual é a relação entre o ângulo de cunha das ferramentas de corte e os materiais a serem usinados? Explique 2. Procura-se desenvolver ferramentas que suportem a altas temperaturas para que seja possível aumentar a velocidade de corte. Seria interessante que houvesse ferramenta de corte que suportasse a 2500oC? Explique 4. Movimentos de usinagem movimento de corte ou principal movimento de avanço movimento de penetração Para um torno, por exemplo: movimento de rotação da peça movimento axial da ferramenta profundidade de corte Cada movimento é caracterizado por parâmetros, chamados parâmetros de corte. Pode ser uma velocidade, como a velocidade de corte, ou distâncias como avanço em milímetros (por ciclo) ou profundidade de corte em milímetros. Maiores velocidades de corte aumentam a produtividade mas elevam a temperatura do contato (acelera desgaste da ferramenta) Dependendo dos parâmetros de corte e dos materiais o cavaco se forma de diversas maneiras Cavaco atrapalha o corte pois pode formar aresta postiça e atrapalha o resfriamento. Utilizar quebra-cavaco. 2

3 5. Fluido de corte Fluidos compostos de óleos ou mistura de água e óleos utilizados para: refrigerar peça (melhor acabamento) e ferramenta (menor desgaste) lubrificar contato proteger contra oxidação remover cavaco (evita aresta postiça) O fluido de corte pode ser coletado, filtrado e reutilizado. Perguntas: 1. Para que serve o quebra-cavaco? 2. Quais são as conseqüências do uso de uma velocidade de corte acima da velocidade nominal da ferramenta? 3. Quais são as funções do fluido de corte? 3

4 OPERAÇÕES DE CORTE Geralmente preparação para outras operações de usinagem. 1. Corte de chapas: tesoura manual (até 1mm de espessura) tesoura de bancada (até 1,5mm) guilhotina (3mm ou mais) 2. Serragem: manual 4

5 máquina alternativa máquina de serrar de fita máquina de serrar de disco circular 3. Jato d'água Corte de materiais (metálicos, cerâmicos, poliméricos,...) por jato d'água sob alta pressão adicionado de pó abrasivo. Etapas: a. filtragem da água b. pressurização (4000 bar) e armazenamento em acumulador c. mistura com pó abrasivo d. jateamento e corte e. amortecimento do jato em tanque com água e esferas de aço, cerâmicas ou pedras britas 5

6 Somente água é suficiente para fazer o corte porém seriam necessárias pressões muito elevadas. Noventa por cento do corte é devido ao pó abrasivo. Existem equipamentos tanto manuais como automáticos (CNC). Parâmetros a serem controlados: - diâmetro do orifício do jato - pressão da água - granulação do abrasivo - distância do bico até a chapa (normalmente por volta de 1,5mm) Para parâmetros usuais de diâmetro de orifício e distância entre bico e chapa obtém-se jatos de 0,5 a 2,5 mm de diâmetro. Vantagens: - corte de chapas de até 150mm - bom acabamento superficial - permite corte de materiais cerâmicos - não poluente Desvantagens: - processo relativamente lento - provoca rebarbas em chapas finas - diminui a resistência de peças em materiais cerâmicos 4. Corte a laser Corte de materiais metálicos e não metálicos pela aplicação de laser. Laser: feixe concentrado de luz com raios de propagação paralelos. Forma ponto luminoso de aproximadamente 0,25 mm de diâmetro e 3000W/cm^2. 6

7 Ponto focal: chapas finas: sobre sua superfície chapas grossas: logo abaixo de sua superfície Movimentação da máquina é feita automaticamente (CNC). É utilizado gás de assistência para aumentar a temperatura do laser (oxigênio) ou proteger material contra oxidação (nitrogênio). Aumento de velocidade de avanço pode ser feito se aumentada a potência do laser. Porém, alta potência leva à formação de rebarbas. Por outro lado, baixa velocidade faz com que uma maior região da peça seja afetada pelo calor. Vantagens: - corte de chapas de aço de até 20mm - bom acabamento superficial Desvantagens: - chapas de alumínio e cobre limitadas a 6mm - modifica microestrutura do material 5. Oxicorte Corte pelo emprego de calor obtido pela queima de combustível. Geralmente é utilizado o acetileno e por isso a operação também é conhecida por corte oxiacetilênico. Equipamentos similares aos da soldagem a gás. Pode ser manual ou automático. Manual: utiliza-se equipamentos acessórios como carrinhos e cintel Automático: controle por células fotoelétricas ou por microprocessador Processo barato e portátil (quando manual). Acabamento inferior. 7

8 6. Corte Plasma Utilização de montagem similar a da soldagem TIG para provocar arco elétrico, aquecimento e corte. Principal diferença em relação à soldagem TIG: bocal possui diâmetro reduzido para aumentar a velocidade do gás injetado. Gás não é necessariamente inerte. Pode ser utilizado ar comprimido. Mais barato mas provoca oxidação e necessita de eletrodo feito de zircônio ou háfnio. Equipamento pode ser tanto manual como automático. Vantagens: - corte de chapas de até 250mm (normalmente até 50mm) - portátil (quando manual) Desvantagens: - restrito a materiais condutores elétricos (geralmente aços, aço inoxidável, alumínio) - produção de gases tóxicos Costuma-se utilizar uma mufla d'água para reduzir nível de ruído, intensidade de luz, radiação de ultra-violeta e dispersão de gases tóxicos. Perguntas: 1. O processo de serragem manual possui empregabilidade na indústria atual? Explique. 2. Compare os processos de corte por jato d'água, laser, oxicorte e a plasma e identifique as características específicas de cada um. 8

9 FURAÇÃO 1. Introdução Obtenção de furos de baixo grau de exatidão de dimensões variando entre 1 e 50 mm com a utilização de uma broca. 2. Broca haste: fixação à máquina corpo: comprimento útil ponta: extremidade cortante Ângulos: de hélice: ajuda a desprender o cavaco de incidência: reduz atrito entre broca e peça de ponta: ângulo entre as arestas de corte 9

10 3. Brocas especiais broca de centrar: furos iniciais, furo de centro broca escalonada: furos e rebaixos em uma única operação broca canhão: furos profundos (profundidades de 10 a 100 vezes maiores que o diâmetro) broca com furo para fluido de corte: 4. Escareadores e rebaixadores Abertura cônica (escareador) ou cilíndrica (rebaixador) dos furos para embutimento de parafusos. 10

11 Perguntas: 1. Para que servem as seguintes brocas especias: de centro, escalonada e canhão? 2. Para que servem os escareadores e os rebaixadores? Como fica o perfil do furo após o escareamento? E após o rebaixamento? 5. Furadeiras portátil: furadeira manual, versátil, baixa qualidade de furos furadeira de coluna: simples, melhor acabamento que furadeira portátil, avanço pode ser tanto automático como manual furadeira radial: maior possibilidade de movimentação do cabeçote permitindo furar em diversas posições sem mover a peça (bom para peças pesadas) 11

12 furadeira de árvores múltiplas: vários furos são realizados paralelamente. Avanço comum para todos os furos (deve ser ajustado pelo furor de maior diâmetro), rotação de cada árvore pode ser diferente. Economiza tempo de furação. 6. Alargamento Melhoria dimensional (cilindricidade do furo) e de acabamento superficial. Ferramenta: alargador: Operação pode ser realizada manualmente ou com máquina. 12

13 7. Tempo de furação T c = L a n onde: L: percurso total a: avanço em mm/rotação n: rotações por minuto L=l ea ; ea 0,3. d (para aços) onde: n= V c d Vc: velocidade de corte d: diâmetro da broca Exemplo: d = 25mm, a = 0,15mm (ou 0,15mm/volta), Vc = 25m/min, l = 30mm (espessura da peça) Resposta: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS - Chiaverini, V. - Tecnologia Mecânica, Volume II, 2a ed., Makron Books, Kalpakjian, S., Manufacturing Engineering & Tecnology, 4 th ed, Addison Wesley, Groover, M. P., Fundamentals of Moder Manufacturing, Prentice Hall,