NOMENCLATURA E GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE

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1 NOMENCLATURA E GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE 3.1. INTRODUÇÃO A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores, na usinagem dos metais. É necessário portanto definir a ferramenta através dos ângulos da cunha cortante. A norma brasileira que trata desse assunto é a norma da ABNT NBR 6163/80 Conceitos da Técnica de Usinagem Geometria da Cunha Cortante Terminologia [1]. As definições apresentadas a seguir são baseadas nesta norma DEFINIÇÕES As seguintes definições adotadas são necessárias para a determinação dos ângulos da cunha cortante de uma ferramenta de usinagem. As definições são melhor compreendidas através das figuras 3.1 a Cunha de Corte: é a cunha formada pelas superfícies de saída e de folga da ferramenta. Através do movimento relativo entre a peça e a ferramenta, formam-se os cavacos sobre a cunha de corte. Superfície de Saída Aγ: é a superfície da cunha de corte sobre a qual o cavaco se desliza. Superfície de Folga: é a superfície da cunha de corte, que determina a folga entre a ferramenta e a superfície em usinagem. Distinguem-se a superfície principal de folga Aα e a superfície secundária de folga A α. Arestas de Corte: são as arestas da cunha de corte formada pelas superfícies de saída e da folga. Deve-se distinguir a aresta principal de corte S e a aresta secundária de corte S : - Aresta Principal de Corte S: é a aresta de corte cuja cunha de corte, observada no plano de trabalho, e para um ângulo da direção de avanço ϕ = 90 o, indica a direção de avanço. - Aresta Secundária de Corte S : é a aresta de corte cuja cunha de corte, observada no plano de trabalho, e para o ângulo da direção de avanço ϕ = 90 o, indica a direção contrária a direção de avanço. Ponta de Corte: parte da cunha de corte onde se encontram as arestas principal e secundária de corte. Ponto de Corte Escolhido: ponto destinado à determinação das superfícies e ângulos da cunha de corte, ou seja as definições se referem a um ponto da ferramenta, dito ponto de corte escolhido ou Ponto de Referência. 16

2 Figura 3.1. Cunha de Corte da Ferramenta. Figura 3.2. Arestas de corte e superfícies da parte de corte de uma ferramenta de torno. Figura 3.3. Arestas de corte e superfícies das pontas de corte de uma fresa frontal. 17

3 Figura 3.4. Arestas de corte e superfícies das pontas de uma broca helicoidal SISTEMAS DE REFERÊNCIA UTILIZADOS NA DETERMINAÇÃO DOS ÂNGULOS DA CUNHA CORTANTE. Para a determinação dos ângulos na cunha de corte é necessário empregar um sistema de referência. Normalmente são empregados dois sistemas de referência, para um estudo racional dos ângulos da ferramenta e dos ângulos efetivos ou de trabalho: - SISTEMA DE REFERÊNCIA DA FERRAMENTA - SISTEMA EFETIVO DE REFERÊNCIA O sistema de referência da ferramenta é necessário para a determinação da geometria da cunha de corte da ferramenta, durante o projeto, execução e controle da mesma. O sistema efetivo de referência é necessário para a determinação da geometria da cunha de corte da ferramenta, durante o processo de usinagem. Além destes, outro sistema de referência poderá ser necessário para a determinação do posicionamento da ferramenta em relação à máquina. 18

4 No sistema de referência da ferramenta, os planos são identificados pela palavra ferramenta e recebem o símbolo P, com um índice para a sua diferenciação. No sistema de referência efetivo, os planos são identificados pela palavra efetivo e os mesmos símbolos do sistema de referência da ferramenta, além do índice e Planos do Sistema de Referência As definições dadas a seguir correspondem às figuras 3.5 e 3.6. Plano de Referência: Plano de Referência da Ferramenta - P r : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à direção admitida de corte. Esta é escolhida de maneira que o plano de referência da ferramenta seja o mais possível paralelo ou perpendicular à uma superfície ou eixo de ferramenta. Plano de Referência Efetivo - P re : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à direção efetiva. Nas ferramentas de torneamento e aplainamento, o plano de referência da ferramenta P r é um plano paralelo ou perpendicular à superfície de apoio do cabo. Nas ferramentas de fresamento ou furação, ele é um plano que contém o eixo. Plano de Corte: Plano de Corte da Ferramenta - P s : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta de corte e perpendicular ao plano de referência da ferramenta. Plano de Corte Efetivo - P se : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta de corte e perpendicular ao plano de referência efetivo P re. Plano Ortogonal: Plano Ortogonal da Ferramenta - P o : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência e de corte da ferramenta. Plano Ortogonal Efetivo - P oe : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência e de corte da ferramenta. O plano ortogonal é conhecido na maioria das literaturas como PLANO DE MEDIDA. Plano de Trabalho: Plano Admitido de Trabalho - P f : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular ao plano de referência e paralelo à direção admitida de avanço. É escolhido de tal forma que fique o mais possível paralelo ou perpendicular à uma superfície ou eixo da ferramenta, respectivamente. Plano de Trabalho Efetivo - P fe : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, contém as direções de corte e de avanço. Neste plano se 19

5 realizam os movimentos responsáveis pela retirada de cavaco, como definido no Capítulo 2. Plano Dorsal: Plano Dorsal da Ferramenta - P p : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência da ferramenta e admitido de trabalho. Plano Dorsal Efetivo - P pe : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência efetivo e de trabalho. Além destes planos são definidos ainda no sistema de referência da ferramenta: Plano Normal a Aresta de Corte P n (ou PLANO EFETIVO NORMAL À ARESTA DE CORTE P ne ): plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à aresta de corte S. Plano Ortogonal à Superfície de Saída P g : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à superfície de saída e ao plano de referência da ferramenta. Ângulo de Posição do Plano Ortogonal à Superfície de Saída δ r : ângulo entre o plano admitido de trabalho e plano ortogonal à superfície de saída, medido no plano de referência da ferramenta. Plano Ortogonal à Superfície de Folga P b : plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à superfície de folga e ao plano de referência da ferramenta. Ângulo de Posição no Plano Ortogonal à Superfície de Folga θ r : ângulo entre o plano admitido de trabalho e o plano ortogonal à superfície de folga, medido no plano de referência da ferramenta. Veja a seguir as figuras 3.5 a

6 Figura 3.5. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta. 21

7 Figura 3.6. Planos do Sistema de Referência Efetivo. 22

8 Figura 3.7. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa ferramenta de torneamento. 23

9 Figura 3.8. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa ferramenta de torneamento. 24

10 Figura 3.9. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa fresa cilíndrica. 25

11 Figura Planos do Sistema de Referência Efetivo numa fresa cilíndrica. 26

12 Figura Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa broca helicoidal. 27

13 Figura Planos do Sistema de Referência Efetivo numa broca helicoidal. 28

14 Ângulos da Cunha Cortante Os ângulos da cunha cortante destinam-se à determinação da posição e da forma da cunha de uma ferramenta. Devem-se distinguir os ângulos do sistema de referência da ferramenta dos ângulos do sistema de referência efetivo. No primeiro, os ângulos são identificados com o acréscimo da palavra ferramenta e os símbolo representativo como o índice identificador do plano, no qual são medidos, no segundo é adicionada a palavra efetivo, e acrescenta-se ainda o índice e no símbolo. Se o ângulo for referente à uma aresta secundária de corte, os símbolos recebem um apóstrofo ( ). As definições apresentadas a seguir são mostradas nas figuras 3.13 a Ângulos Medidos no Plano de Referência Ângulo de Posição da Ferramenta χ r : ângulo entre o plano de corte da ferramenta P s e o plano admitido de trabalho P f, medido no plano de referência da ferramenta. É sempre positivo e situa-se sempre fora da cunha cortante, de forma que o seu vértice indica a ponta de corte. Este ângulo indica a posição da aresta de corte. Ângulo de Posição Efetivo χ re : ângulo entre o plano de corte efetivo P se e o plano de trabalho P fe, medido no plano de referência efetivo P re. Ângulo de Posição Secundário da Ferramenta χ r : ângulo entre o plano de corte secundário da ferramenta P s e o plano admitido de trabalho P f, medido no plano de referência da ferramenta. É sempre positivo e situa-se sempre fora da cunha cortante, de forma que o seu vértice indica a ponta de corte. Este ângulo indica a posição da aresta secundária de corte. Ângulo de Posição Secundário Efetivo χ re : ângulo entre o plano de corte secundário efetivo P se e o plano de trabalho P fe, medido no plano de referência efetivo P re. Ângulo de Ponta da Ferramenta ε r : ângulo entre os planos principal de corte P s e secundário de corte P s medido no plano de referência da ferramenta. Vale portanto a seguinte relação: o χ + ε + χ = 180 (3.1) r r r Ângulos Medidos no Plano de Corte: Ângulo de Inclinação da Ferramenta λ s : ângulo entre a aresta de corte e o plano de referência da ferramenta P r, medido no plano de corte da ferramenta P s. Ângulo de Inclinação Efetivo λ se : ângulo entre a aresta de corte o plano de referência efetivo P re, medido no plano de corte efetivo P se. O ângulo de inclinação é sempre um ângulo agudo, cujo vértice indica a ponta de corte. Ele é positivo quando, observando-se a partir da ponta de corte, a aresta de corte encontra-se na região posterior em relação ao plano de referência, orientando-se para tanto segundo o sentido de corte. 29

15 Ângulos Medidos no Plano Ortogonal Ângulo de Saída da Ferramenta γ o : ângulo entre a superfície de saída Aγ e o plano de referência da ferramenta P r, medido no plano ortogonal da ferramenta P o. Ângulo de Saída Efetivo γ oe : ângulo entre a superfície de saída Aγ e o plano de referência efetivo P re, medido no plano ortogonal efetivo P oe. O ângulo de saída é sempre um ângulo agudo. Ele é positivo quando, a interseção entre a superfície de saída e o plano ortogonal encontra-se na região posterior em relação ao plano de referência, orientando-se para tanto segundo o sentido de corte. Ângulo de Cunha da Ferramenta β o : ângulo entre as superfícies de saída Aγ e de folga Aα, medido no plano ortogonal da ferramenta P o. Ângulo de Cunha Efetivo β oe : ângulo entre as superfícies de saída Aγ e de folga Aα, medido no plano ortogonal efetivo P oe. Ângulo de Folga da Ferramenta α o : ângulo entre a superfície de folga Aα e o plano de corte da ferramenta P s, medido no plano ortogonal da ferramenta P o. Ângulo de Folga Efetivo α oe : ângulo entre a superfície de folga Aα e o plano de corte efetivo P se, medido no plano efetivo ortogonal P oe. Vale a seguinte relação: o α + β + γ = 90 (3.2) o o o Estes ângulos definidos anteriormente podem ser medidos também em outros planos. As definições apresentadas aqui são consideradas as mais importantes, para maiores informações deve-se consultar a norma NBR

16 Figura Ângulos da Ferramenta numa ferramenta de torneamento. 31

17 Figura Ângulos Efetivos numa ferramenta de torneamento. 32

18 Figura Ângulos da Ferramenta numa fresa de faseamento. 33

19 Figura Ângulos Efetivos numa fresa de faseamento. 34

20 Figura Ângulos da Ferramenta numa broca helicoidal. 35

21 Figura Ângulos Efetivos numa broca helicoidal. 36

22 3.4. FUNÇÕES E INFLUÊNCIA DOS ÂNGULOS DA CUNHA CORTANTE. Ângulos de Folga (α o ) Evitar atrito entre a peça e a superfície de folga da ferramenta. Se α o é pequeno, a cunha não penetra convenientemente no material, a ferramenta perde o corte rapidamente, grande geração de calor e prejudica o acabamento superficial. Se α o é grande, a cunha da ferramenta perde resistência, podendo soltar pequenas lascas ou quebrar. α o depende principalmente de: resistência do material da ferramenta e da peça a usinar. Geralmente 2 o 14 o. Ângulo de Saída (γ o ) Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento superficial e no calor gerado. Quanto maior γ o menor será o trabalho de dobramento do cavaco. γ o depende principalmente de: resistência do material da ferramenta e da peça a usinar. quantidade do calor gerado pelo corte. velocidade de avanço (v f ). γ o negativo é muito usado para corte de materiais de difícil usinabilidade e em cortes interrompidos, com o inconveniente da necessidade de maior força e potências de usinagem e maior calor gerado na ferramenta. Geralmente -10 o γ o 30 o. Ângulo de Inclinação (λ s ): Controlar a direção de saída do cavaco. Proteger a quina da ferramenta contra impactos. Atenuar vibrações. Geralmente -4 o λ s 4 o. Ângulo de Posição (χ r ): Distribui as tensões de corte favoravelmente no início e no fim do corte. Aumenta o ângulo de ponta (ε r ), aumentando a sua resistência e a capacidade de dissipação de calor. Influi na direção de saída do cavaco. Produz uma força passiva na ferramenta, reduzindo vibrações. Geralmente 30 o χ r 90 o. Em perfilamento pode ser maior que 90 o. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 1. ABNT NBR 6163, Conceitos da Técnica de Usinagem - Geometria da Cunha Cortante Terminologia,