EFEITO DE VARIÁVEIS DE PROCESSO NA ALTAS VELOCIDADES DE CORTE (HSM).
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- Bento Castro Lencastre
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1 EFEITO DE VARIÁVEIS DE PROCESSO NA TOPOGRAFIA DE SUPERFÍCIES USINADAS EM ALTAS VELOCIDADES DE CORTE (HSM).
2 Objetivo O objetivo do ensaio, é avaliar a influência da profundidade de corte na topografia da superfície em operação de acabamento, utilizando a tecnologia de usinar em altas velocidades d (HSM/HSC).Produzir uma superfície com caracteristicas topográficas, que atenda as exigências de acabamento de um moldes para injeção de polímeros. Levar em consideração o desgaste de flanco da pastilha. Produzir a melhor superficie num menor tempo. Para tanto definimos cinco níveis de profundidade de corte: Ap=(0 (0,5 04 0,4 03 0,3 02 0,2 0,1 mm), baseado nas informações do fabricante da ferramenta.
3 Corpo de Prova Material aço ferramentra VH13 (DIN WNr1.2344) com dureza de 54 HRc Composição Quimica C Mn Cr M0 V 0,40% 0,35% 5,00% 1,50% 1,00%
4 Máquina Máquina High Speed Machine, modelo HSM-800 fabricante Mikron. Velocidade no fuso de rot/min. Velocidade de avanço de mm/min. Potência disponível 30 Kw. Fixação HSK50-E.
5 Sístema de Fixação e Ferramenta CoroGrip HSK50-E CoroMill R216F-16 Ferramenta esférica de 16 mm (CoroMill 216F), com corpo fabricado em metal duro. Utiliza uma pastilha de carboneto de tungstênio (metal duro) micro-grão, revestida com óxido de alumínio (Al2O3). A fixação da ferramenta sera feita por um dispositivo iti hidro-mecânico i (CoroGrip), que garante um batimento radial de 0,005 mm e balanceado para rot/min. Ferramentas produzidas pela Sandvik Coromant.
6 Parâmetros de Corte Grupo de Materiais Velocidade Espessura máx. Cavaco, hex (mm) de Corte Dados ISO CMC HB ve m/min Ap Ae P Aços sem Ligas x D 0.07 x D 0, ,13 0,13 0, Aços de Baixas Ligas x D 0.05 x D 0,07 0,07 0,09 0,11 0,11 0,13 0,13 0, Aços de Alta-Ligas M Aços Inoxidáveis x D 0.05 x D 0,07 0,07 0,09 0,09 0,09 0,11 0,11 0,11 S Ligas Resistentes t ao Calor , , , , , , , , x D 0.03 x D Ligas de Titânio ,07 0,07 0,09 0,1 0,1 0,12 0,12 0,12 H 04 Aços Endurecidos (VH13) 55 HRC Aços Endurecidos 63 HRC x D 0.03 x D 0,05 0,05 0,07 0,09 0,09 0,1 0,1 0,1 K Ferros Fundidos Maláveis x D 0.10 x D 0,12 0,12 0,15 0,18 0,18 0,21 0,21 0, Ferros Fundidos Nodulares x D 0.07 x D 0,10 0,10 0,12 0,16 0,16 0,18 0,18 0, Ferros Fundidos Cinzentos x D 0.10 x D 0,12 0,12 0,15 0,18 0,18 0,21 0,21 0,21 N Alumínio x D 0.15 x D 0,18 0,18 0,22 0,25 0,25 0,29 0,29 0,29
7 Altura de Crista x Avanço p/ dente Rotação = rot/min, Ferramenta de Corte ø6 mm fz / ae 0,05 0,075 0,1 0,15 0,2 0,25 Vf (mm/min) Crista h 0, , , , , , Tempo 10 4,44 2,5 1,11 0,62 0,4 R = Raio da Ferramenta - h = Altura de Crista h = R- R² - ( ae / 2)²
8 Altura de Crista X=R - h Y=ae / 2 X R Ae = 2 R - X h Y 2 2 ae
9 Parâmetros de Cortes TESTE Nr hex Vc zn ap ae fz (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) , , , ,20 2 0, ,4 0,25 0,20 3 0, ,3 0,25 0,20 4 0, ,2 0,25 0,20 5 0, ,1 0,25 0,
10 Estratégia de Usinagem Sentido de corte adotado: Zig Zag. n Rotação do fuso (rpm) n Vf Velocidade da mesa (mm/min ap ap Profundidade de corte (mm) ae Passo lateral (mm) ae
11 Vc x 1000 n = D x Pi Vf = n x fz x zn FÓRMULAS TÉCNICAS h max fz = 2 x (ae/d) x 1 - (ae/d) Def.ang = D x cos ß h=r R- R² - ( ae / 2)² Q= Vf x ap x ae / 1000 Qtotal = Vf x L / 1000 Def = 2 x ap x (D-ap) ae = 2 x R² x (R- h)² L= Bx(A/ae) ae² Tc =( L / Vf ) x 60 h = 8R
12 Equipamentos de Controle Rugosímetro: Surfcorder SE1700 (Kosakolab) Microscópio Óptico Digital ii com Ampliação de 50x Microscópio Digital com Ampliação de 10x
13 Parâmetros de Corte TESTE DFresa D_Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h A B L Nr (mm) (mm) (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm) (mm) (mm) ,57 0, ,5 0,25 0, , ,00 0, ,4 0,25 0, , ,34 0, ,3 0,25 0, , ,56 0, ,2 0,25 0, , ,52 0, ,1 0,25 0, , ae A B
14 Teste nr.01 DFresa D_Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h L Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (mm) (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm) (cm3) (min) 16 5,57 0, ,5 0,25 0, , ,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0,09
15 Teste nr.02 DFresa D_ Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h L Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (mm) (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm) (cm3) (min) 16 5,00 0, ,4 0,25 0, , ,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0,08
16 Teste nr.03 DFresa D_ Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h L Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (mm) (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm) (cm3) (min) 16 4,34 0, ,3 0,25 0, , ,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0,05
17 Teste nr.04 DFresa D_ Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h L Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (mm) (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm) (cm3) (min) 16 3,56 0, ,2 0,25 0, , ,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0,03
18 Teste nr.05 DFresa D_ Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h L Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (mm) (mm) (m/min) (dentes) (mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm) (cm3) (min) 16 2,52 0, ,1 0,25 0, , ,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,02
19 ap Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) 0,5 0,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0,090 0,4 0,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0,075 0,3 0,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0, , , , , , ,68 0, ,1 0,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Resultados Prof.Corte fc X Rugosidade d (Ra) Prof. Corte Rugosidade Ra Prof. Corte (m mm) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, ,8 06 0,6 0,4 02 0,2 0 Rugo osidade (Ra) Nr. Amostras
20 ap Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) 0,5 0,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0,090 0,4 0,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0,075 0,3 0,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0,050 0,2 0,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0,032 0,1 0,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Resultados Prof.Corte X Rugosidade (Rz) Prof.corte Rugosidade Rz 0,6 5 Pro of.corte (m mm) 0,5 04 0,4 0,3 0,2 0,1 0, (Rz) Rug gosidade Nr. Amostras
21 ap Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) 0,5 0,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0, , , , , , ,59 0, ,3 0,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0,050 0,2 0,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0,032 0,1 0,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Resultados Prof.Corte X Rugosidade (Rt) Prof.Corte Rugosidade (Rt) 0,6 5 Porf f.corte (m mm) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, osidade (Rt) Rug Nr. Amostras
22 ap Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) 0,5 0,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0,090 0,4 0,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0,075 0,3 0,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0,050 0,2 0,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0,032 0,1 0,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Resultados Prof.Corte x Rugosidade Ra,Rz,Rt Prof.de Corte Ra Rz Rt 0,8 0,6 0,4 02 0,2 0, Nr.de Amostras 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00
23 ap Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) 0,5 0,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0,090 0,4 0,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0,075 0,3 0,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0,050 0,2 0,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0,032 0,1 0,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Resultados Prof.Corte X Tempo de Usinagem Prof.Corte Tempo de Usinagem 0,6 2,50 f.corte (m mm) Pro 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, ,00 1,50 1,00 0,50 0,00 e min) Tempo de nagem (m T Usin Nr. Amostras
24 ap Q Tc Ra Rz Rt Vb (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) 0,5 0,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0,090 0,4 0,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0, , , , , , ,94 0, ,2 0,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0,032 0,1 0,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Pro ofundidade Corte (mm) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Resultados Prof.Corte X Desgaste de Flanco Profundidade Corte 0,090 0,075 0,050 Desgaste de Flanco 0, , Nr. Amostras
25 Resultados TESTE DFresa D_Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h A B L Q Tc Ra Rz Rt Vb Nr (mm) (mm) (mm) (m/min)(dentes)(mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm)(mm) (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) ,57 0, ,5 0,25 0, , ,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0, , , , , , , , , , , ,59 0, ,34 0, ,3 0,25 0, , ,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0, ,56 0, ,2 0,25 0, , ,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0, ,52 0, ,1 0,25 0, , ,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Ø Efetivo x Prof.Corte x Rotação x Avanço øefetivo de Corte Prof.de Corte Rotação Veloc.de Avanço orte ) Ø Efet.C (mm) 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, anço in) Veloc.Ava (mm/m Nr. de Amostras
26 ) Resumo TESTE DFresa D_Eef hex Vc zn ap ae fz n Vf h A B L Q Tc Ra Rz Rt Vb Nr (mm) (mm) (mm) (m/min)(dentes)(mm) (mm) (mm) (rot/min) (mm/min) (mm) (mm)(mm) (mm) (cm3) (min) (um) (um) (um) (mm) ,57 0, ,5 0,25 0, , ,72 2,08 0,72 4,06 4,73 0, ,00 0, ,4 0,25 0, , ,64 1,87 0,65 3,00 3,59 0, ,34 0, ,3 0,25 0, , ,55 1,62 0,63 3,27 3,94 0, ,56 0, ,2 0,25 0, , ,45 1,33 0,43 2,25 2,68 0, ,52 0, ,1 0,25 0, , ,32 0,94 0,46 2,14 2,77 0,020 Prof.Corte x Rugosidade Ra,Rz,Rt Prof.de Corte Ra Rz Rt Ø Efetivo x Prof.Corte x Rotação x Avanço øefetivo de Corte Prof.de Corte Rotação Veloc.de Avanço 0,8 0,6 04 0,4 0,2 0, Nr.de Amostras 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 et.corte mm) Ø Efe (m 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Nr. de Amostras Avanço m/min) Veloc. (mm Prof.Corte X Tempo de Usinagem Pro of.corte (mm) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Prof.Corte Tempo de Usinagem Nr. Amostras 2,50 2,00 1,50 1, ,50 0,00 Tempo de nagem (min) T Usi e Corte Profundidad (mm) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Prof.Corte X Desgaste de Flanco Profundidade Corte Desgaste de Flanco 0,090 0,075 0,050 0,032 0, Nr. Amostras
27 5. Bibliografia 1 El-Khabeery, M.M; Fattouh, M. Residual stress distribuition caused by milling. Int. J. Mach. Tools Manufact, v.29 n.3, p , Liu, C.R.; Barash, M.M. The mechanical state of the sub layer of a surface generated by chip-removal process part 1. Journal of Engineering for Industry Transaction of the ASME, p november Griffiths, B.J. Manufacturing surface design and monitoring for performance. Surface Topography 1 p 61-69, Field, M.; Kahles, J.F. Review of surface integrity of machined components. Annals of the CIRP, v.20, n.2, p , Axinte, D.A.; Dewes, R.C. Surface integrity of hot work tool steel after high speed milling-experimental data and emperical models. Journal of Materials Processing Technology, v127, p , Stemmer, C.E. Ferramentas de usinagem dos metais. 2.ed., Florianópolis : Ed. UFSC Diniz, A.E; Marcondes, F.C.; Coppini, N.L. Tecnologia da usinagem dos materiais.são Paulo. Ed. MM De Mello, J.D.B; Costa, H. L.; Xavier, R.W. Caracterização estatística da topografia de superfícies modificadas contendo óxidos Uberlândia: UFU. Disponível em: Acesso em: 20 fev Gadelmawla, E.S. Koura, M.M. Roughness parameters. Journal of Material Processing Technology., v.123p , 2002.
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29 Linhas de Investigações
30 Linhas de Investigações
31 Linhas de Investigações
32 Linhas de Investigações
33 Linhas de Investigações
34 Linhas de Investigações
35 Linhas de Investigações
36 Linhas de Investigações
37 Linhas de Investigações
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