SEM-0534 Processos de Fabricação Mecânica. Aula 6. Professor Alessandro Roger Rodrigues

Transcrição

1 SEM-0534 Processos de Fabricação Mecânica Aula 6 Professor Alessandro Roger Rodrigues

2 Tipos de Corte no Fresamento (a) Fresamento Tangencial (b) Fresamento Frontal Penetração de trabalho Profundidade de usinagem

3 Tipos de Corte no Fresamento O eixo da fresa está disposto paralelamente à superfície da peça. Arestas de corte colocadas na periferia da parte cilíndrica. Fresamento tangencial

4 Tipos de Corte no Fresamento O eixo da fresa é perpendicular à superfície de trabalho. Fresamento frontal

5 Tipos de Corte no Fresamento Tangencial Concordante Discordante

6 Operações de Fresamento Faceamento geral Faceamento de alumínio Faceamento com altos avanços

7 Operações de Fresamento Fresamento de cantos a 90 profundos Faceamento de cantos a 90 Fresamento de cantos a 90

8 Operações de Fresamento Fresamento de perfis (acabamento/semi) Faceamento de perfis (acabamento) Fresamento de perfis (desbaste/semi)

9 Operações de Fresamento Canais frontais Roscas externas Canais tangenciais Roscas internas

10 Faceamento Faceamento Tangencial Tangencial

11 Fixação da Peça na Fresadora Mesa divisora Morsa giratória Morsa angular Morsa pneumática Morsa de precisão

12 Fixação da Peça na Fresadora Grampos Base Magnética Grampos

13 Tipos de Fresadoras Horizontais Verticais

14 Universal Tipos de Fresadoras

15 Ferramenteira Tipos de Fresadoras

16 Máquinas CNC Centro de Usinagem Multi-tarefa

17 Tipos de Fresadoras (Especiais) Copiadora

18 Tipos de Fresadoras (Especiais) Fellows fresa engrenagem

19 Tipos de Fresadoras (Especiais) Renânia

20 Ferramenta Multicortante Partes constituintes da ferramenta

21 Ângulos

22 Ângulos

23 Ângulos

24 Ângulos

25 Ângulos

26 Tipos de Fresas Fresas de Topo São utilizadas na construção cavidades tais como: rasgos de chavetas, rasgos em T e cavidades em moldes.

27 Tipos de Fresas Fresas de Topo

28 Tipos de Fresas Fresas de Periféricas

29 Tipos de Fresas Fresas Woodruff Usadas para rasgos T e rasgos de chaveta

30 Tipos de Fresas Fresas de Perfil Constante São utilizadas para abrir canais, superfícies côncavas e convexas ou gerar engrenagens.

31 Escolha das Ferramentas de Fresamento Tipo W Tipo N Tipo H γ = 25 º, β = 57 º, α = 8 o γ = 10 º, β = 73 º, α = 7 o γ = 5 º, β = 81 º, α = 4 o Cunha menos resistente. É recomendada para usinar materiais não-ferrosos de baixa dureza, como o alumínio, bronze e plásticos. Cunha de resistência intermediária. É recomendada para usinar aços com até 700 N/mm² de resistência à tração. Cunha mais resistente. Recomendada para se usinar metais duros e quebradiços como aços com mais de 700 N/mm² de resistência à tração.

32 Ângulo de Posição

33 Ângulo de Saída Forma e expulsa melhor o cavaco da zona de corte Usado no fresamento de alumínio e aços dúcteis (cavacos longos) Requer menor potência de usinagem

34 Ângulo de Saída Mais econômica devido ao uso dos dois lados do inserto Aplicado em ferros fundidos e aços tratados termicamente (cavacos curtos) Condições de fresamento com impacto Requer maior potência de usinagem

35 Ângulo de Saída Empregada em grandes avanços por dente e profundidade de usinagem Requer potência intermediária de usinagem

36 Choque Térmico

37 Choque Mecânico Entrada na peça Saída da peça

38 Número de Arestas Ativas Passo fino + potência (acúmulo cavaco) Danos na peça (acabamento) Danos na ferramenta (quebra) Materiais de cavaco curto: frágeis, Fofo, etc. Passo largo + vibração Acabamento ruim Imprecisão dimensional (peça) Desgaste da ferramenta Materiais de cavaco longo: dúcteis, alumínio, etc. Passo médio Primeira escolha Materiais de dureza intermediária

39 Materiais para Ferramenta de Fresamento

40 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Tipos Básicos de Mandris: Jacobs Porta-pinça Porta-Ferramenta Mandril Jacobs

41 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril Porta-Pinça

42 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril Porta-Ferramenta

43 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril Porta-Barra

44 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Eixo Porta Fresa - Usado para fixar a fresa no eixo-árvore. Fresa tipo Disco ( corte ou fenda) Fresa tipo Disco ( corte ajustável ) Mandril ou adaptador

45 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Mandril para fixação térmica Mandril para fixação hidráulica

46 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Cone ISO

47 Fixação das Ferramentas: Mandris e Adaptadores Cone HSK

48 Parâmetros de Corte Velocidade de Corte (v c ) Avanço (f) Profundidade de usinagem (a p )

49 Parâmetros de Corte Existem dois movimentos de corte: movimento primário de corte (rotação) movimento de avanço

50 Grandezas Fresamento Tangencial a e = penetração de trabalho (mm) a p = profundidade de usinagem (mm) v c = velocidade de corte (m/min) v f = velocidade de avanço (mm/min) n = rotação (rpm) f = avanço (mm/rev) f z = avanço por dente (mm/dente) d n v c 1000 v f f f n f z Z f z Z n d = diâmetro da fresa; Z = número de dentes da fresa

51 Grandezas Fresamento Frontal n Fresa a p = b v f Peça a e = penetração de trabalho a p = profundidade de usinagem b = largura de corte a e v f = velocidade de avanço n = rotação da fresa

52 Definição de Profundidade de Usinagem (ap) e Penetração de Trabalho (ae) a p : profundidade de penetração da ferramenta em relação à peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (mm); a e : profundidade de penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de trabalho e perpendicularmente à direção de avanço (mm).

53 Grandezas Largura e Profundidade de Usinagem Fresa de Facear f z ae Radial (e) fz Fresa tipo disco Corte ou Fenda f z a(e) e Radial f z PT ap Axial (p) ae PT Radial (e) Fresas de Topo f z f z Axial a p (p) a p Axial (p) PT

54 Velocidades de Corte Recomendadas Material Peça Aço Carbono Resistência Fresas de Topo Demais Tipos (kgf/mm 2 ) AR MD AR MD <

55 Cálculo do Tempo de Usinagem T l v m f Onde l m = percurso da ferramenta (mm) e v f = velocidade de avanço (mm/min). n fresa peça n fresa l m v f

56 Força e Potência no Fresamento Tangencial

57 Força e Potência no Fresamento Tangencial

58 Força e Potência no Fresamento Tangencial Ângulo de contato fz (D/2)-ae ae o f cos o D,a D 2 e a D 2 e 1 2.a D e Espessura de corte D = diâmetro da fresa - mm a e = penetração de trabalho - mm f z = avanço por dente mm/dente h max f z.sen o 2.f z a e D a e D 2

59 Força e Potência no Fresamento Tangencial F c K hb s h fz.sen vf h sen logo, n.z vf Fc Ks b.sen n.z f z = f/z v f = f.n fz (D/2)-ae ae f z = v f /n.z

60 Força e Potência no Fresamento Tangencial F c K s vf n.z sen b Como h = f(ψ) K s = f(ψ) F c é variável em direção e módulo Segundo Kienzle K s = K s 1h -z K s1 e 1-z (tabelados) F c K hb s F c 1 z z 1 z f K h hb K h b K b sen 1 z s1 s1 s1 v n.z

61 Força e Potência no Fresamento Tangencial Usando pressão específica de corte média K m Determina-se h m = f z.sen(ψ o /2) K m (Tabelado) Calcula-se a força de corte pela expressão F ' c K m hb K m v f n.z b. sen

62 Força e Potência no Fresamento Tangencial

63 Força e Potência no Fresamento Tangencial Potência de Corte (Pc) P c = 2, K m. b. a e. v f v f = f. n = f z. Z. n e n = (1000.v c )/(. D)

64 Força e Potência no Fresamento Tangencial 30 Exemplo Material da peça: Aço St70 Fresa: Aço rápido D = 150 mm Z = 12 dentes Condições de corte v c = 25 m/min f z = 0,1 mm/dente a e = 30 mm; b=a p 100 mm

65 Força e Potência no Fresamento Tangencial Cálculo de F cmax F c = K s1. h (1-z). b F c = F cmax h = h max = f z.sen o cos o = 1 - (2ae)/D = 1 - (60)/150 = 0,6 o = 53 e sen o = 0,8 h max = f z. sen o = 0,1. 0,8 = 0,08 mm St 70 K s1 = 220 kgf/mm 2 Tabela 1-z = 0,80

66 Força e Potência no Fresamento Tangencial F cmax = 220. (0,08) 0, = 2916 kgf Cálculo de F cmax F cmax = K m. h max. b K m é dado em função de h m h m = f z. sen( o /2) = 0,1. sen(53/2) = 0,045 mm h m = 0,045 mm K m = 500 kgf (Tabelado) F cmax = , = 4000 kgf

67 Força e Potência no Fresamento Tangencial Cálculo da Potência de Corte P c P c = 2, K m. b. a e. v f v f = f. n = f z. Z. n e n = (1000.v c )/(. D) n = ( )/ (. 150) = 53 rpm v f = 0, = 64 mm/min logo, P c = 2, = 21,3 CV

68 Força e Potência no Fresamento Frontal

69 Força e Potência no Fresamento Frontal Corte A-B sen χ = ap/b f ' z f z.sen h f ' z.sen logo h f z.(sen )(sen ) χ = Ângulo de posição

70 Força e Potência no Fresamento Frontal F c = K s hb Segundo Kienzle K s = K s 1h -z F c = K s 1bh 1-z ou ainda F K b(f.sen sen 1 z c s1 z ) K s1 e 1-z (tabelados)

71 Força e Potência no Fresamento Frontal h m f z.sen cos cos 1 2 F c = K m.b.h K m (tabelado)

72 Força e Potência no Fresamento Frontal Potência de Corte (Pc) P c = 2, K m. a p. a e. v f v f = f. n = f z. Z. n e n = (1000.v c )/(. D)

73 Condições de Operação As condições de operação controlam 3 variáveis importantes no corte dos metais: 1. Taxa de remoção de material 2. Vida da ferramenta e 3. Acabamento Cada uma dessas variáveis pode ser estimada através das seguintes fórmulas: 1. Q = (a p a e vf )/1000 (cm 3 /min) 2. v c T y =C (como visto na aula de torneamento) 3. R max teórica = f 2 /(8 R) (fresamento tangencial) Onde T é a vida da ferramenta (min), C é a velocidade de corte para uma vida de 1 min (m/min) e R e o raio da fresa (mm).

74 Condições de Operação Rugosidade Ra ( m) Graduação de Rugosidade 50 N12 25 N11 12,5 N10 6,3 N9 3,2 N8 Acabamento de Superfície através de fresamento Valores comuns: 0,8 até 12,5 m 1,6 N7 0,8 N6 0,4 N5 0,2 N4 0,1 N3 0,05 N2 0,025 N1

75 Rugosidade para o Fresamento Tangencial R max 2 fz 8 R R a 18 f 2 z 3 R onde f z é o avanço por dente (mm/z) e R é o raio da fresa

76 Rugosidade para o Fresamento Frontal R max fz tan(c) cot(d) onde f z é o avanço por dente (mm/z)

77 Referências Nelson, D.H.; Schneider Jr, G. Applied Manufacturing Process Planning. Pratice Hall, 720p, DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia da usinagem dos materiais. 2. Ed. São Paulo: Artliber, p. FERRARESI, D. Fundamento da usinagem dos metais. 1. ed. São Paulo: Edgard Blücher, p.