UNIFEI EME005 - ecnologi de Fbricção IV Fresmento 6 Fbricção de engrengens em dentdors Fresndo pelo processo Renâni Aul 6 Prof. José Hmilton Ches Gorgulho Júnior https://www.youtube.com/wtch?=-dli7sdk6q Ferrments d Renâni (Fres Crcol) Ferrments d Renâni (Fres Crcol)
Ferrment Renâni e Engrengens Máquin Renâni Fresmento por gerção (Método Renâni) A fres e o disco de ço onde são usindos os dentes d engrengem presentm moimento de rotção. Fresmento por gerção (Método Renâni)
Fbricção de engrengens em dentdors Fresmento por gerção (Método Fellows) Utilizm fress semelhntes engrengens cilíndrics de dentes retos, presentndo cunh de corte nos dentes. Fresndo pelo processo Fellows https://www.youtube.com/wtch?=jd94q-vhku Fresmento por gerção (Método Fellows) Fresmento por gerção (Método Fellows)
Fresmento por gerção (Método Fellows) Ferrments d Fellows Processo Fellows Moimento lterntio erticl. Moimento de rotção (sincronizdo pr helicoidl). Profundidde de nço (ltur do dente). Quis são os prâmetros de usingem? Rotção (d ferrment); Anço; Profundidde. Afstmento pr recuo d ferrment.
Cálculo d rotção n [rpm] = Vc [m/min] 1000 π d [mm] Onde: Vc = elocidde de corte; d = diâmetro d ferrment; n = rotção d ferrment. Ftores que interferem n seleção d elocidde de corte Mteril d ferrment; Mteril usinr; Nturez d operção; Presenç ou não de refrigerção. Escolh d elocidde de corte pr fress de ço rápido Mteril ser usindo Velocidde de corte em m/min Desbste té profundidde de Acbmento 8 mm 5 mm 1.5 mm Aço té 60 kgf/mm 2 16-20 22-26 32-36 Aço de 60 à 90 kgf/mm 2 14-16 20-24 26-30 Aço de 90 à 110 kgf/mm 2 12-14 18-22 22-26 Aço cim de 110 kgf/mm 2 8-12 14-16 16-20 Ferro fundido té 180 HB 18-22 24-28 18-32 Ferro fundido cim de 180 HB 10-14 12-18 18-22 Ltão 32-48 46-72 60-120 Metis lees 220-320 280-480 400-520 Cobre 40-50 60-80 80-100 Cálculo d elocidde de nço A elocidde de nço ( ) depende d cpcidde de remoção de mteril de cd rest cortnte ( Z ), do número de rests de corte (Z) e d rotção d ferrment (n). [mm / olt] = z [mm / dente]* Z [mm / min] = [mm / olt]* n[rpm] Ftores que interferem n seleção d elocidde de nço Acbmento; Solicitção nos dentes: Mteril ser cortdo; ipo d fres; Mteril d fres; Nturez d operção.
Escolh do nço por dente pr fress cilíndrics de ço rápido (DIN 884) Fress que só cortm n periferi cilíndric, gerndo superfícies plns prlels o eixo d ferrment. São crcterizds pelo diâmetro externo, lrgur e tipo (W, N ou H). Exemplo: 50 x 40 N DIN 884. Escolh do nço por dente pr fress cilíndrics de ço rápido (DIN 884) Mteril ser usindo Velocidde de nço em mm/dente Desbste té profundidde de Acbmento té 8 mm 5 mm 1 mm Aço té 60 kgf/mm 2 0,22 0,26 0,10 Aço de 60 à 90 kgf/mm 2 0,20 0,24 0,08 Aço de 90 à 110 kgf/mm 2 0,17 0,22 0,06 Aço cim de 110 kgf/mm 2 0,10 0,12 0,04 Ferro fundido té 180 HB 0,22 0,30 0,08 Ferro fundido cim de 180 HB 0,18 0,20 0,06 Ltão 0,24 0,28 0,10 Metis lees 0,10 0,12 0,04 Cobre 0,26 0,26 0,08 Escolh do nço por dente pr fress cilíndrics de ço rápido (DIN 841 e 1880) DIN 841 - chet longitudinl Fress de topo pr mndril, corte à direit e hélice à direit. Ângulo de hélice de 15º. Exemplo: 50 x 40 N DIN 884. DIN 1880 - chet trnsersl Escolh do nço por dente pr fress cilíndrics de ço rápido (DIN 841 e 1880) Mteril ser usindo Velocidde de nço em mm/dente Desbste té profundidde de Acbmento té 8 mm 5 mm 1 mm Aço té 60 kgf/mm 2 0,25 0,30 0,12 Aço de 60 à 90 kgf/mm 2 0,22 0,27 0,10 Aço de 90 à 110 kgf/mm 2 0,22 0,24 0,08 Aço cim de 110 kgf/mm 2 0,12 0,14 0,08 Ferro fundido té 180 HB 0,25 0,34 0,10 Ferro fundido cim de 180 HB 0,18 0,22 0,08 Ltão 0,25 0,30 0,10 Metis lees 0,12 0,16 0,06 Cobre 0,26 0,30 0,10
Profundidde Critérios pr profundidde Dee ser mior possíel. É limitd: Pel rigidez dos componentes; Pels crcterístics construtis d ferrment. Critérios pr profundidde Critérios pr profundidde Pr fresmento próximo o limite máximo (0,9 x d l ) recomend-se utilizr fress com diâmetros miores que 5 mm.
Dee-se sempre erificr se o conjunto de prâmetros seleciondos não excede potênci disponíel no equipmento Potênci e Forç no Fresmento Potênci consumid no corte Genericmente tem-se: P [W] = F [N] V [m / s] Rendimento A potênci de corte é fornecid por um motor, ms deido às perds por trito (mncis, engrengens, polis, correis etc.), não são iguis. N usingem: V = elocidde de corte; F = Forç de corte. Pc [W] = P [W] η Pc [ W] = Fc [N] Vc [m /min] 60 Pc: potênci de corte [W] P: potênci do cionmento [W] η: rendimento [%]
Forçs de corte no fresmento Forçs no fresmento Fc (Forç de Corte): mesmo sentido e direção d elocidde de corte (Vc). É responsáel pel mior prte d potênci de corte. Ff (Forç de nço): mesmo sentido e direção d elocidde de nço ( ). É mior responsáel pel deflexão d ferrment. Fp (Forç pssi): componente de F perpendiculr o plno de trblho Pf (onde estão Fc e Ff). Fc = kc A = b h Forçs no fresmento A Substituindo 2 em 1: Fc = kc b h 2 Fc: forç de corte [N] kc: pressão específic de corte [N/mm2] A: seção de usingem [mm2] b: comprimento do gume tio [mm] h: espessur do cco [mm] 1 3 k Forçs no fresmento Kienzle propõe um formulção semelhnte. A constnte kc1.1 e o expoente 1-mc são determindos experimentlmente e tbeldos. 1 mc c = KC1.1 h 4 Fc kc b h = 3 Substituindo 4 em 3: Fc 1 mc = kc1.1 b h 5 Aço (ABN) σ r [Mp] K c1.1 1-mc 1020 500 1800 0,83 1030/1035 520 1990 0,74 1040/1045 620 2110 0,83 1060 770 2130 0,82 kc1.1: pressão específic de corte [N/mm 2 ] pr um cco de seção 1 mm x 1 mm 1-mc: expoente de Kienzle
Forçs no fresmento Com equção (5) pode-se clculr Fc pr tornemento. No fresmento há s seguintes complicções: Espessur do cco riáel (cálculo de h); Diferenç entre o fresmento frontl e o periférico (cálculo de φs: ângulo de contto fres); Ferrment é multicortnte (ários dentes cálculo de Zc); Vriedde de geometris de ferrment e de gume (cálculo de b). 1. Cálculo de h O cco tem form de írgul. Pr ler em cont rição d espessur do cco, us-se su espessur médi. h m 360 f = z e sen( κr ) 6 φ π D s h m : espessur médi do cco [mm] f z : nço por dente [mm/dente] e : penetrção de trblho [mm] φs: ângulo de contto ferrment peç [grus] D: diâmetro d fres [mm] κ r : ângulo de direção do gume principl [grus] 2. Cálculo de φ s n fresgem frontl 2. Cálculo de φ s n fresgem tngencil φ s = φ 1 + φ 2 7 φ φ 1 2 2 e1 = rcsen D 2 e2 = rcsen D φ s 2 = rccos 1 D e 7b
3. Cálculo de Zc A forç de corte depende do número de dentes em contto com peç. φ Zc = Z s 360 Zc: número de dentes em contto com peç [dentes] Z: número de dentes d fres [dentes] Se Zc não for inteiro signific que o número de dentes em contto oscil entre dois lores. Assim forç de corte tmbém oscil. Us-se então o mior dos dois lores. 8 4. Cálculo de b A forç de corte é diretmente proporcionl o comprimento do gume tio. p b = 9 sen( κr ) b: comprimento do gume tio [mm] κ r : ângulo de direção do gume principl [grus] p : profundidde de corte [mm] A riedde de geometris de ferrment dificult o cálculo de b. Pr um ferrment de dentes retos tem-se: κ r = 90 λs = 0 b = λ s : ângulo de inclinção do gume principl [grus] p Forç de Corte A equção d forç de corte no fresmento é, então, modificd prtir d equção do tornemento, pr ler em cont s prticulriddes do processo. Dentes retos Dentes helicoidis ornemento Fc Fc 1 mc = kc1.1 b h 5 Fresmento 1 mc = kc1.1 b zc h 10 m
Forç de corte n fresgem Reunindo s equções mostrds cheg-se o resultdo (pr fress de dentes retos). Fc = k c1.1 x b x z c x h m 1-mc p b = sen( κ ) φs Zc = Z 360 r 1 h m 360 f e = z sen( κr ) φ π D s φ φ s s 2 = rccos 1 D = φ + φ 1 2 φ 1 e ( 2 e /D) ( 2 /D) = rcsen 2 2 φ1 = rcsen e1 Em função d dificuldde do cálculo d forç de corte, métodos lterntios são utilizdos Cálculo d potênci de corte bsedo no ftor de remoção (Kn) Kn = Ftor de remoção [cm 3 /Kw.min] Potênci necessári pr remoer 1 cm 3 de mteril por minuto. Pc = p e 1000 K p : profundidde de corte [mm] e : penetrção de trblho [mm] f: elocidde de nço [mm/min] f z : nço por dente [mm/dente] z: número de dentes d fres [dentes] n: rotção d ferrment [rpm] n f = p e f z 1000 K z n n Cálculo do tempo de corte espço[mm] c [min] = [mm/min] posição finl posição inicil ~R comprimento d peç (cp) ~R
Um empres necessit construir em um determind peç, o rebixo presentdo n figur seguir. Exemplo Dispõe de fres de topo em ço rápido com dois dentes e diâmetro de 25 mm. Os prâmetros recomenddos pelo fbricnte são: Velocidde de corte: 30 m/min; Anço por dente: 0,12 mm; Profundidde máxim: 0,7 x diâmetro. A máquin que deerá ser utilizd possui s seguintes crcterístics: Rotções do eixo-árore [rpm]: 45 56 70 90 110 140 170 220 270 330 420 520 650 Anços [mm/min]: 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 182 196 210 224 238 252 266 280 294 308 322 336 350 364 378 392 406 420 434 1. Qunto tempo será necessário pr executr o rebixo em um peç? Cálculo d rotção n [rpm] = Vc [m/min] 1000 π d [mm] Cálculo d elocidde de nço 30 1000 = = 381,972 rpm π 25 n = 420 rpm [mm/min] = fz [mm/ dente] z [dentes] n [rpm] [mm/min] = 0.12 2 420 [mm/min] = 100.8 = 98 [mm/ min]
1. Qunto tempo será necessário pr executr o rebixo em um peç? Cálculo tempo de corte espço [mm] c [min] = [mm/min] c [min] = 125 [mm] 98 [mm/min] 2. Qul o tempo de usingem (hors e minutos) de um lote de 2300 peçs sbendo que dus máquins form disponibilizds e considerndo o tempo médio de preprção (setup) entre peçs de 36 segundos? 1 = U + S = 1.2755102 + 0.6 1 = 1.8755102 min c [min] = 1.2755102 c =1min17 s L = 1 * N P /N M = 1.8755102 * 2300/2 L = 2156.83673 min L = 35 h 57 min 3. Fornecedores presentrm proposts pr o substituir fres originl. Qul seri melhor escolh e por que? em-se: F1: fres de metl duro, diâmetro 20 mm, dois dentes, Vc de 100 m/min e nço por dente 0,05 mm/dente; F2: fres de ço rápido, diâmetro 20 mm, seis dentes, Vc de 30 m/min e nço por dente de 0,1 mm/dente. F1 => 650 rpm, 70 mm/min, 45 h 44 min F2 => 520 rpm, 322 mm/min, 18 h 57 min Exemplo 2 Peç de 40 mm de espessur, resslto de 20 mm de ltur, fres de topo de 20 mm de diâmetro. A fres possui 3 dentes, elocidde de corte de 26 m/min, nço por dente de 0.2 mm e profundidde máxim de corte de 10 mm. Sbendo que 2 máquins form disponibilizds, qul o tempo de usingem (hors e minutos) de um lote de 2450 peçs, considerndo o tempo de setup entre peçs de 33 segundos em médi.
Exemplo 2 Exemplo 2 Exemplo 2 d=20 Z=3 Vc=26 fz=0.2 Nmq=2 L=2450 s=33 n [rpm] = c [m/min] 1000 π d[mm] Rotções disponíeis [rpm]: 45, 56, 70, 90, 110, 140, 170, 220, 270, 330, 420, 520 e 650 26 [m/min] 1000 n [rpm] = = 413.802 π 20[mm] n= 420 [rpm] Exemplo 2 d=20 Z=3 Vc=26 fz=0.2 Nmq=2 L=2450 s=33 [mm/min] = d [mm/ dente] Z[dentes] n[rpm] Velociddes de nço disponíeis [mm/min]: 14, 28, 42, 56, 70, 84, 98, 112, 126, 140, 154, 168, 182, 196, 210, 224, 238, 252, 266, 280, 294, 308, 322, 336, 350, 364, 378, 392, 406, 420 e 434 [mm/min] = 0.2 3 420 = 252 n= 252 [mm/min]
Exemplo 2 F+E1+F+E2+R+L1+R+R+L2+R+R+L1+R+R+L2+R+E1+F+E2+F Folg 2 E2 E1 2Folg Posição Inicil/Finl Distânci 1 =F+E1+F+E2+R+L1+R+R+ +L2+R+R+L1+R+R+L2+R+E1+F+E2+F Distânci 1 =4F+2E1+2E2+8R+2L1+2L2 F=2 mm E1=12.5 mm E2=12.5 mm R=10 mm L1=125 mm L2=50 mm Distânci 1 =488 mm Exemplo 2 Distânci=2.Distânci 1 +2.Verticl Distânci=2.488+2.10 Distânci = 996 mm espco[mm] c [min/ peç] = = [mm/min] c = 3.95238 [min/peç] 996[mm] 252[mm/ min]
Exemplo 2 unitário [min] = c [min] + setup [min] unitário [min] = 3.95238[min] + 0.55[min] unitário = 4.50238 [min/peç] Lote [hs] unitário [min] Lote[peçs] = = num mq 60 4.50238 2450 2 60 Lote = 91.923591 [h] = = 11 dis 3 hors 56 min
Exemplo 3 Clcule distânci percorrid pel ferrment pr dr cbmento no perfil d peç. A ferrment, de rio R, já está n profundidde dequd e posiciond próximo o cnto inferior esquerdo. Distânci = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J + K + L Onde: A = f1 (folg 1) B = rf (rio d ferrment) C = f2 (folg 2) D = cot (210 mm) E =? F = cot (210 mm) G= rf (rio d ferrment) H = rf (rio d ferrment) I = cot (180 mm) J = f1 (folg 1) K = rf (rio d ferrment) L = f2 (folg 2)
Cálculo de E Comprimento d circunferênci = 2.π.rio No cso de E tem-se: rio = rio d peç + rio d ferrment. Assim, comprimento d circunferênci = 2.π.(rf+R1), onde R1 = 90 mm. Ms tem-se somente 50% d circunferênci. Logo Distânci = f1 + rf + f2 + D + π.(rf+r1) + F + rf + rf + I + f1 + rf + f2 Distânci = 2.f1 + 2.f2 + 4.rf + 210 + 210 + 180 + π.rf + π.90 Distânci = 2.f1 + 2.f2 + (4 + π).rf + 882.7434 Distânci = 2.f1 + 2.f2 + 7.141925*rf + 882.7434 Logo: E = π.(rf+r1) Supondo f1 = f2 = 3 mm, df = 0 mm e =50 mm/min: Distânci = 2x3 + 2x3 + 7.14192529x0 + 882.7422 Distânci = 894.7422 mm empo = 17 min 54 seg Se df = 100 mm : Distânci = 2x3 + 2x3 + 7.14192529x50 + 882.7422 Distânci = 1251.84 mm empo = 25 min 2 seg Exemplo 4 Fres com 25 mm de diâmetro, um corte, 5 dentes, elocidde de corte de 45 m/min, nço por dente de 0.08 mm e profundidde máxim de corte de 10 mm. P1 é o início do corte e P2 o finl. Depois de usinr fres subirá 8 mm, irá em direção à posição P1 e descerá 8 mm à 500 mm/min. Qunts máquins pr entregr 5000 peçs se tempo de setup é 42 segundos e que o przo máximo é de 35 hors (5 dis com 7 hors).
Exemplo 4 Cálculo d rotção d= 25 mm e Vc= 45 m/min n [rpm] = c [m/min] 1000 π d[mm] Rotções disponíeis [rpm]: 45, 56, 70, 90, 110, 140, 170, 220, 270, 330, 420, 520 e 650 45 [m/min] 1000 n [rpm] = = 572.96 π 25[mm] n= 520 [rpm] Exemplo 4 Cálculo do nço n= 520 rpm, Z= 5 dentes e fz=0.08 mm [mm/min] = d [mm/ dente] Z[dentes] n[rpm] Velociddes de nço disponíeis [mm/min]: 14, 28, 42, 56, 70, 84, 98, 112, 126, 140, 154, 168, 182, 196, 210, 224, 238, 252, 266, 280, 294, 308, 322, 336, 350, 364, 378, 392, 406, 420 e 434 [mm/min] = 0.08 5 520 = 208 = 210 [mm/min] Exemplo 4 Cálculo do espço Exemplo 4 Cálculo do espço A= 13+30+12.5 = 55.50 mm B= 5+12.5 = 17.50 mm C=2*π*(15-12.5)/4= 3.92699 mm D= 20.00 mm E= 2*π*(15-12.5)/4= 3.92699 mm F= 5+12.5 = 17.50 mm G=12.5+15+13 = 40.50 mm otl= 158.85398 mm
Exemplo 4 Cálculo do espço Exemplo 4 empo de usingem espço= 158.85398, = 210 mm/min espco [mm] u [min/ peç] = [mm /min] 158.85398[mm] u [min/ peç] = 210 [mm/min] Se fres fosse menor, deixri um prte de mteril sem usinr. u = 0.7564475 [min/peç] Exemplo 4 empo de retorno = 500 mm/min espco [mm] r [min/ peç] = [mm/min] 8 + (13 + 95 + 13) + 8 [mm] r [min/ peç] = = 500 [mm/min] 137 500 Exemplo 4 empo unitário u=0.7564475 min, r=0.274 min, s=42 seg unitário [min] = u [min] + r [min] + setup [min] unitário [min] = 0.7564475 + 0.274 + 42/ 60 u = 0.274 [min/peç] unitário = 1.7304475 [min/peç]
Exemplo 4 Número de máquins u= 1.7304475 min/pç, L=5000 pçs Lote [hs] num mq unitário [min] Lote[peçs] = num mq 60 = unitário [min] Lote[peçs] [hs] Lote 60 1.7304475 5000 num mq = = 4.120 35 60 UNIFEI Num mq = 5 máquins