Mecanismo de Formação: O cavaco é formado continuamente, devido a ductilidade do material e a alta velocidade de corte;

Transcrição

1 ESTUDO DOS CAVACOS Cavaco é o material removido do tarugo (Billet) durante o processo de usinagem, cujo objetivo é obter uma peça com forma e/ou dimensões e/ou acabamento definidas. Exemplo: -lápis é o tarugo; -lamina do apontador é a ferramenta de corte; -material removido é o cavaco. 1 Etapas de mecanismo de formação de cavaco: 1) Recalque, devido a penetração da ferramenta na peça; 2) O material recalcado sofre deformação plástica, que aumenta progressivamente, até que tensões cisalhantes se tornem suficientemente grandes para que o deslizamento comece; 3) Ruptura parcial ou completa, na região de cisalhamento, dando origem aos diversos tipos de cavacos; 4) Movimento sobre a superfície de saída da ferramenta. Tipos de cavacos: Cisalhado (segmentado); De ruptura (descontínuo); Contínuo; Cavaco contínuo com aresta postiça de corte (APC) As Figuras mostram os tipos de cavacos: 2

2 3 4

3 Tipos de cavacos. CAVACO CONTÍNUO: Mecanismo de Formação: O cavaco é formado continuamente, devido a ductilidade do material e a alta velocidade de corte; Acabamento Superficial: Como a força de corte varia muito pouco devido a contínua formação do cavaco, a qualidade superficial é muita boa. 5 CAVACO CISALHADO: Mecanismo de Formação: O material fissura no ponto mais solicitado. Ocorre ruptura parcial ou total do cavaco. A soldagem dos diversos pedaços (de cavaco) é devida a alta pressão e temperatura desenvolvida na região. O que difere um cavaco cisalhado de um contínuo (aparentemente), é que somente o primeiro apresenta um serilhado nas bordas. Acabamento Superficial: A qualidade superficial é inferior a obtida com cavaco contínuo, devido a variação da força de corte. Tal força cresce com a formação do cavaco e diminui bruscamente com sua ruptura, gerando fortes vibrações que resultamn uma superfície com ondulações. 6

4 CAVACO DE RUPTURA (ARRANCADO) Mecanismo de Formação: Este cavaco é produzido na usinagem de materiais frágeis como o ferro fundido, bronze duro e latão. O cavaco rompe em pequenos segmentos devido a presença de grafita (FoFo), produzindo uma descontinuidade na microestrutura. Acabamento Superficial: Devido a descontinuidade na microestrutura produzida pela grafita ( no caso do FoFo), o cavaco rompe em forma de concha gerando uma superfície com qualidade superficial inferior. 7 Quanto à forma, os cavacos são classificados como: Em fita; Helicoidal; Espiral; Em lasca ou pedaços. Formas de cavacos produzidos na usinagem dos metais. Entretanto, a norma ISO 3685 faz uma classificação mais detalhada da forma dos cavacos, de acordo com a Figura

5 fragmentado Formas de cavacos produzidos na usinagem dos metais. 9 Os cavacos do tipo contínuos (em fita) trás sérios inconvenientes, entre eles destacam: Pode ocasionar acidentes, visto que eles se enrolam em torno da peça, da ferramenta ou dos componentes da máquina; Dificulta a refrigeração direcionada, desperdiçando o fluido de corte; Dificulta o transporte (manuseio), ocupa muito volume; Ele prejudica o corte, no sentido de poder afetar, o acabamento, as forças de corte e a vida útil das ferramentas. O material da peça é o principal fator que vai influenciar na classificação quanto à forma dos cavacos. Quanto às condições de corte: maior v c (velocidade de corte), f (avanço) e γ (ângulo de saída) tende a produzir cavacos em fitas (ou contínuos, quanto ao tipo). O f é o parâmetro mais influente e o ap é o que menos influencia na forma de cavacos. A Figura 4.5 ilustra a influência destes parâmetros na forma do cavaco. 10

6 Influência do f e do a p na forma dos cavacos. Apesar das condições de corte poderem ser escolhidas para evitar ou pelo menos reduzir a tendência de formação de cavacos longos em fita (contínuo ou cisalhado). Até o momento, o método mais efetivo e popular para produzir cavacos curtos é o uso de dispositivos que promovem a quebra mecânica deles, que são os quebra-cavacos. Os tipos mais comuns de quebra-cavacos estão ilustrados na Figura a 11 seguir. a) b) c) Tipos mais comuns de quebra-cavacos. a) Quebra-cavaco fixado mecanicamente; b) Quebra-cavaco usinado diretamente na ferramenta; c) Quebra-cavaco em pastilha sinterizada. Como vantagens do uso de quebra-cavacos podemos enumerar: Redução de transferência de calor para a ferramenta por reduzir o contato entre o cavaco e ferramenta; Maior facilidade de remoção dos cavacos; Menor riscos de acidentes para o operador; Obstrução menor ao direcionamento do fluido de corte sobre a aresta de corte da ferramenta. 12

7 A temperatura na ponta da aresta de corte chega a 800ºC devido ao impacto e à fricção. As classes de metal duro que suportam essas altas temperaturas são mais bem sucedidas. O metal duro moldado em diferentes formas mais conhecido é o inserto indexável. Insertos indexáveis são utilizados em formas variadas de suportes e são selecionados de acordo com o formato do material a ser usinado e o método de usinagem. 13 Distribuição típica de temperatura na ponta de uma ferramenta de metal duro 14

8 FERRAMENTAS DE CORTE DUREZA 15 No desenho abaixo apresentamos os ângulos da ferramenta e os respectivos planos e superfícies de trabalho. 16

9 A figura abaixo apresenta uma ferramenta em operação. Apresentamos no desenho os ângulos da ferramenta que são: κ = ( capa ) Angulo de posição ε = ( epsolon)angulo de ponta α = ( alfa) Angulo de folga: Diminui o atrito entre a peça e a ferramenta β = (beta) Angulo da cunha: Corta o material γ = (gama) Angulo de saída: Facilita a saída do cavaco

10 Força de Usinagem Componentes da força de usinagem 19 Ks1 e z tabelados NIF 001 de acordo com o material da peça área da secção do cavaco h = f. sen K b = p / sen K P C = Potência de Corte F C. V C ( CV) Fc = Força de Corte (Kgf) Vc = Velocidade de Corte (m/min) 20

11 Potência do Motor: η - rendimento do motor 21 22

12 Ferramenta de Aço Rápido Ferramenta de Metal Duro Peça Tipo de Operação Veloc. de Corte (m/min) Avanço (mm) Penetração (mm) Veloc. de Corte (m/min) Avanço (mm) Penetração (mm) Aço macio Desbaste Aço macio Acabamento Aço liga Desbaste Aço liga Acabamento Ferro fundido Desbaste Ferro fundido Acabamento Metal não ferroso Desbaste Metal não ferroso Acabamento Metal leve Desbaste Metal leve Acabamento Plástico Desbaste Plástico Acabamento EXERCÍCIOS 1-)Para tornear em desbaste a peça do desenho a abaixo, Determine: a-) A velocidade de Corte conforme tabela NIF. b-) A rotação da peça. São dados: Diâmetro inicial do blank= 220 mm Material da Peça: Aço ABNT 1045 Ferramenta: Pastilha de metal duro 24

13 2-) Calcular o tempo de corte para tornear as superficies indicadas da peça a baixo: Dados: f = 0,04 mm/rot n = 112 rpm 25 3-)Calcular o tempo total de corte para usinar a peça do desenho a baixo. O diâmetro do blank é 72 x 102mm de comprimento: Dados: Vc= 320m/min f = 0,45 mm/rot 26

14 4) Calcular a Força de Corte, a Potencia de Corte e o Tempo de corte para usinar em desbaste a peça do desenho ao lado: Dados : Material da peça:aço ABNT 1030 Ks1= 211 Kgf /mm2 D=68mm d=32mm f = 0,6 mm/rot L = 58mm Vc= 325 m/min K = 90 o 27 5) A Força de Corte em uma ferramenta é de 250 Kgf e a velocidade de Corte é Vc= 25 m/min. a-) Calcular a potência de Corte b-) Se o rendimento é de 70%, qual a potência do motor? 28

15 6-Calcule o gpm para aplainar uma peça de 120 mm de comprimento considerando a folga de entrada e de saída da ferramenta de 40 mm, sabendo que a velocidade de corte é de 10 m/min. 7-Quantas rotações por minuto devem ser empregadas para desbastar no torno um tarugo de aço 1045 de 50 mm de diâmetro, se uma ferramenta de aço rápido for usada? Use vc = 20 m/min. 8-Sabendo que a velocidade de corte indicada é de 15 m/min, qual é o número de rpm que a fresa de aço rápido de 40 mm de diâmetro deve atingir para fresar uma peça de aço 1045? 9-Calcule o número de rotações por minuto para desbastar no torno uma peça de ferro fundido duro de 200 mm de diâmetro com ferramenta de metal duro. A velocidade indicada na tabela para ferramenta de aço rápido é de 18 m/min. 10-Qual a rpm para furar uma peça de aço 1020 com uma broca de aço rápido com 12 mm de diâmetro, se a velocidade da tabela é de 25 m/min? 11-Calcule a rpm do rebolo de 240 mm de diâmetro para retificar uma peça de aço de 100 mm de diâmetro, sabendo que a velocidade de corte é de 27 m/seg. 12-Calcule o gpm para aplainar uma peça de 200 mm de comprimento, considerando a folga de entrada e saída da ferramenta de 40 mm, sabendo que a velocidade de corte é de 8 m/min. 13- Quais os fatores que a velocidade de corte depende? Explique cada item. 29