FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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- Valentina Monteiro Amado
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1 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
2 FORÇAS NA USINAGEM A força necessária para formar o cavaco, é dependente da tensão de cisalhamento do material da peça, das condições de usinagem e da área do plano de cisalhamento Força de usinagem: força total resultante que atua durante a usinagem sobre a cunha cortante.
3 FORÇAS NA USINAGEM Influências básicas Influências corrigíveis Material - peça Avanço Profundidade Força de usinagem Geometria Vel. de corte Mat. ferramenta Desgaste
4 FORÇAS NA USINAGEM Componentes: Força de corte (F c ) Força de avanço (F f ) Força de profundidade (F p ) Força de apoio (F ap )
5 FORÇAS NA USINAGEM Força ativa (F t ): Força de corte (F c ) Força de avanço (F f ) Força de apoio (F ap ) F = F + t 2 ap F 2 f
6 FORÇAS NA USINAGEM Força de usinagem (F u ) Força ativa (F t ) Força de profundidade (F p ) F u 2 2 = F + F p t
7 FORÇAS E AS CONDIÇÕES DE CORTE Introduzindo-se um fator de proporcionalidade, obtém uma relação entre as componentes da força de usinagem e a área da seção de corte. O fator de proporcionalidade (K s ) é denominado força específica de corte.
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11 VELOCIDADE DE CORTE π.d.n v c = 1000 Vc = velocidade de corte [m/min] d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm] n = rotação da peça (ferramenta) [rpm]
12 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Cálculo do Ks Propostas: Taylor, ASME, AWF, Kronenberg e Kienzle. Kienzle Ks = f(h)
13 h b K F s c = z s s h K K = 1 K s1 e z constantes do material z s c h b K F = 1 1 K s1 tabelado para algumas condições CÁLCULO DE Ks
14 Cálculo da pressão específica de corte - Ks Material σt t [N/mm²] 1-z Ks1 Aço o , , , , , , , , , , Fofo HRc = 46 0, Prof. Fernando Penteado. 14
15 POTÊNCIAS NA USINAGEM Uma máquina-ferramenta gera potência para girar seu eixo-árvore, executar o movimento de corte e para executar o movimento de avanço. F. V c c Pc = F c [N] e V c [m/min] [ kw ] F. V f f Pf = [ kw ] F f [N] e V c [mm/min]
16 POTÊNCIAS NA USINAGEM A potência de Avanço (P f ) é normalmente muitas vezes menor que a de corte (P c ), chegando até a 140 vezes. É possível então desprezar a potência de avanço no dimensionamento do motor da máquina, nas que somente um motor é responsável tanto pelo movimento de avanço, quanto pelo movimento de corte. P = m P c η η = rendimento da máquina: 60 a 80% em máquinas convencionais Maior que 90% em máquinas CNC
17 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o K s : Material da peça
18 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o K s : Material da peça Material e geometria da ferramenta
19 Ângulos de saída positivos e negativos Prof. Fernando Penteado. 19
20 FERRAMENTA DE CORTE
21 Ângulos de folga (α), de cunha (β) e de saída (γ) κ = ( capa ) Ângulo de posição ε = ( epsolon) Ângulo de ponta
22 Ângulo de inclinação λ
23 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
24 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
25 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o K s : Material da peça Material e geometria da ferramenta Seção de corte
26 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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29 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o K s : Material da peça Material e geometria da ferramenta Seção de corte Velocidade de corte
30 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
31 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o K s : Material da peça Material e geometria da ferramenta Seção de corte Velocidade de corte Estado de afiação da ferramenta Condições de lubrificação e refrigeração
32 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Muitos dos fatores que influenciam os valores da força de corte, também influenciam as forças de avanço e profundidade. Porém alguns fatores como o raio de ponta da ferramenta, os ângulos de posição e de inclinação tem uma influência mais marcante nestas componentes da força de usinagem.
33 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM A medida que o raio de ponta cresce a força de profundidade aumenta e a de avanço diminui.
34 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Com o crescimento do ângulo de posição há um aumento da força de avanço e diminuição na de profundidade
35 FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Com a diminuição do ângulo de inclinação há um aumento da força de profundidade
36 Exemplo 1 A Força de Corte, em uma ferramenta para tornear é de 600N e a Velocidade de Corte Vc = 40m/min. Calcular: a) Potência de Corte; b) Potência Induzida (motor), quando o rendimento η = 0,70.
37 Exemplo 2 Um eixo de aço com resistência mecânica de 600 N/mm 2 (St60) é usinado no torno com a velocidade de corte V C = 16 m/min. Calcule a Potência de corte e a Potência induzida. Dados: Avanço f =1,13mm Profundidade a p = 8mm Ângulo da Ferramenta χ =45 o Rendimento da máquina η=0,70
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