AULA 35 QUESTÕES DE REVISÃO: PARTE 2 AULA 36 PROVA P2

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273 35. QUESTÕES DE REVISÃO: PARTE 2 PROCESSOS DE USINAGEM 35.1. Processo de Torneamento 1. Identifique as operações básicas desempenhadas por uma mesma máquina-ferramenta na geração de geometrias circulares externas ilustradas abaixo. 1 z 2. Um estudante resolveu testar a equação empírica de Kienzle ( F K h b ) na determinação da força de corte no torneamento de ferro fundido (K s1 = 2060 e z = 0,19) usando a mesma ferramenta de metal-duro com cobertura adotada pelo seu orientador (geometria usada nos ensaios para obtenção dos dados tabelados: = 5 o, r = 83 o, = 2 o, s = -4 o e r = 90 o ) e as mesmas condições de corte (corte a seco com f = 1,4 mm/volta, a p = 1 mm e v c = 120 m/min). Entretanto, o estudante desconfiou que o torno convencional com potência P m = 7,1 kw não era capaz de executar o teste. O que você acha? Justifique sua resposta. 3. Deseja-se tornear um eixo de aço ABNT 1040 ( t = 620 MPa, z = 0,17 e K S1 = 2110) com 100 mm de diâmetro usando profundidade de corte igual a 2,0 mm, avanço de 0,5 mm/volta. Para tanto, destinou-se uma ferramenta de corte de metal-duro com ângulo de posição 75º e ângulo de saída 12º. Se a potência fornecida pelo motor da máquina-ferramenta é 10 CV (7,5 kw): a) determine o valor da velocidade de corte para que o rendimento do torno seja superior a 90%; b) se a rotação da máquina for igual a 545 rpm, determine o valor do ângulo de posição da ferramenta para que o rendimento seja aproximadamente igual a 85%. 4. Calcular a potência requerida na máquina-ferramenta ( = 95%) para o torneamento de ferro fundido (Ks1 = 2060; z = 0,19) usando uma ferramenta de metal-duro K10 com = 6º e r = 70º. Condições de operação: f = 0,5 mm/volta, a p = 3 mm e v c = 80 m/min. c s1

Desgaste de Flanco [mm] Força Passiva [N] 274 5. Uma peça de ferro fundido GG26 (C v = 125 m/min) deve ser usinada com ferramenta de metalduro de alta qualidade (i = 0,20; g = 0,10; y = 0,25) usando f = 0,3 mm/volta e a p = 3 mm. Determinar o tempo de vida da aresta de corte para v c = 180 m/min. 6. Observando a figura, cite os três fatores que melhor representam o fim de vida da ferramenta em questão. Justifique sua escolha. 0,4 1000 0,3 VB [mm] Fp [N] Valor Limite IT 8 750 0,2 IT 7 500 0,1 IT 7 e IT 8 = Qualidades da Superfície Usinada 250 0 0 0 4 8 12 16 20 Tempo de Corte [min] Figura da Questão 3 Ferramenta de metal-duro P20 revestida com TiN na usinagem de aço ABNT 1040 com v c = 350 m/min; f = 0,3 mm/volta; a p = 1,5 mm. 7. Calcule o custo mínimo de produção de um lote (Z) de 500 peças de ferro fundido GG26 para um diâmetro requerido de 60 mm usando L = 150 mm, f = 0,3 mm/volta e a p = 3 mm com insertos de metal-duro K10. O custo por vida da ferramenta (K ft ) vale R$ 3,50/gume e a soma das despesas com mão-de-obra e com máquina (C 2 ) vale R$ 45,00/hora. A soma de todos os tempos improdutivos (t 1 ) vale 36 s e o tempo de troca da aresta cortante (t ft ) vale 30 s. 8. Dispõe-se de duas pastilhas de metal duro classe P20 (x = 5; i = 0,28; g = 0,14) para o torneamento cilíndrico externo de um lote de 500 peças em aço ABNT 1045 em um turno único de 8 horas. O diâmetro requerido é de 50 mm e o percurso de avanço longitudinal é de 200 mm a 0,3 mm/volta usando profundidade de corte de 1,5 mm. Ao considerar a soma de todos os tempos improdutivos igual a 0,6 min e o tempo de troca do inserto em 0,5 min, o Engenheiro de Processos calculou o tempo mínimo de produção do lote. Não satisfeito com o resultado encontrado com a pastilha A (CV = 120 m/min), ele resolveu mudar para uma pastilha B (Cv = 160 m/min). a) O engenheiro agiu certo? Por quê? Justifique sua resposta com base na diferença de tempo de usinagem do lote para as pastilhas A e B. b) Não satisfeito, o Engenheiro de Processos resolveu calcular o custo mínimo de produção do referido lote. Ele considerou a soma das despesas com mão-de-obra e com máquina igual a R$ 45,00/hora, o custo por vida da pastilha A igual a R$ 3,50/aresta e o custo por vida da pastilha B em R$ 4,50/aresta. Na substituição da pastilha A pela B, houve aumento ou diminuição do custo mínimo de produção do lote? Justifique. 9. Com base na análise das condições econômicas de usinagem, discuta a seguinte afirmação: nem sempre aumentar a velocidade de corte significa aumentar a produção de peças, e nem sempre diminuir a velocidade de corte implica em diminuir os custos de produção.

275 10. O acabamento da superfície usinada não é levado em conta no cálculo das condições ótimas de usinagem. O conhecimento de suas relações com as variáveis do processo é principalmente de natureza qualitativa. Por isso, na prática, estabelecem-se apenas os parâmetros de modo a se obter a máxima produção no menor custo possível baseada no aproveitamento da potência disponível na máquina e na vida da ferramenta. Assim, se na aplicação destas condições for verificado que o acabamento é insatisfatório, deve-se procurar um reajustamento das variáveis até que o problema seja sanado. Muitas das tentativas de reajuste poderão ser eliminadas se os efeitos das condições de corte (velocidade, avanço e profundidade), do fluido de corte, da ferramenta de corte e do material da peça forem devidamente considerados. Quais são estes efeitos? 35.2. Processo de Furação 11. Os ângulos de folga ( ), de ponta ( ) e de saída ( ) são os ângulos que dão à broca uma maior ou menor resistência à quebra. Com isto, é possível classificá-la em três tipos (H, N e W). Indique qual o tipo de broca é mais apropriado para a furação de peças de alumínio, aço e ferro fundido. Justifique sua escolha, baseando-se na função desses ângulos na usinagem das peças citadas. 12. Cite e explique quais as características que uma furadeira deve ter para efetuar roscas com machos. 13. Deve-se furar chapa fina de aço-carbono. Há brocas padrão (tipo N) com ângulos = 80º, =118º e =140º. Qual a sua escolha? Justifique. 14. A figura mostra a variação do avanço máximo permissível com o diâmetro da broca, para a furação do aço ABNT 1025, tendo em vista a resistência da broca e a força de avanço máxima da máquina. Dados: C x y 1 372 1,87 0,77 2 328 1,21 0,60 Determine: a) A tensão admissível da broca usada [N/mm 2 ]. b) A força de penetração máxima na furação [N]. c) A velocidade de corte máxima permissível v c [m/min], considerando uma potência de corte máxima da furadeira igual a 5,5 kw. d) As forças de corte [N] e de avanço [N] máximos permissíveis no sistema furadeira-broca-peça. e) Com base nos resultados encontrados no item (d), indique qual parâmetro de corte (f [mm/volta] ou v c [m/min]) tem maior influência sobre a resistência à penetração da broca.

276 15. Deseja-se efetuar furos com profundidade de 250 mm e diâmetro de 20 mm. Cite os três inconvenientes deste procedimento. Justifique sua escolha. 16. Explique, justificando, porque no processo de furação em cheio as condições de corte na região central da broca são desfavoráveis. 17. Sabe-se que a medição da Força de Avanço (F f ) e do Momento Torçor (M t ) possibilita uma determinação bem aproximada do desgaste da broca helicoidal na furação em cheio. Cite e explique qual destas duas grandezas permite a melhor indicação dos desgastes: (a) nas arestas principais de corte e (b) na aresta secundária de corte. 18. Por que a componente passiva da força de usinagem pode ser desprezada na medição dos esforços no processo de furação em cheio? 19. Quais são as cinco formas de desgastes comuns de uma boca helicoidal? Dentre estas, quais são as duas mais importantes e por quê? Cite e explique qual destes desgastes é utilizado como critério de fim de vida de uma broca. 20. Efetuou-se o monitoramento indireto da largura máxima da marca de desgaste de flanco de uma broca helicoidal de aço-rápido de 10 mm na furação em cheio do aço ABNT 1025 a uma rotação de 1000 rpm em uma furadeira com potência máxima de 1,2 kw através do momento torçor. Observou-se no início da vida da broca (VB max = 0) que M t = 8,2 N m e no fim de vida da mesma VB max = 0,8 mm que M t = 10,5 N m. Determine: a) A razão entre os rendimentos da máquina para a broca nova e para a broca desgastada. b) A eficiência da furadeira para a broca nova e para a broca desgastada. c) O avanço máximo permissível para a potência máxima gerada com o desgaste. d) Explique de que maneira a aplicação de lubrirrefrigerante e a execução de um préfuro poderiam influenciar no comportamento do gráfico. 35.3. Processo de Fresamento 21. Os ângulos de folga ( ), de cunha ( ) e de saída ( ) são os ângulos que propiciam na fresa uma maior ou menor resistência à quebra. Com isto, é possível classificá-la em três tipos (H, N e W). Indique qual o tipo de fresa é mais apropriado para o fresamento de alumínio, aço e ferro fundido. Justifique sua escolha, baseando-se no tempo de vida da fresa e no acabamento da peça usinada. 22. Cite e explique de maneira clara e objetiva as principais diferenças, vantagens e limitações dos métodos de fresamento concordante e discordante. Faça um esquema ilustrando os dois métodos. 23. Quais as vantagens das fresas de dentes helicoidais em relação às fresas de dentes retos?

277 24. Além dos diversos fenômenos que causam o desgaste da ferramenta em usinagem (condições de usinagem, geometria da ferramenta etc.), o fresamento possui algumas características peculiares que incentivam o aparecimento de trincas e quebras na fresa. Diante disso, complete com (A) Variação da Temperatura ou (B) Variação de Esforços Mecânicos. ( ) Redução do avanço minimiza o efeito. ( ) Influenciada pelo meio lubri-refrigerante. ( ) Pode ser maior no fresamento discordante. ( ) Pode ser maior no fresamento concordante. ( ) Trincas provocadas por tensões na ferramenta. ( ) Trincas provocadas por fadiga no material. ( ) Gera trincas paralelas ao gume. ( ) Gera trincas perpendiculares ao gume. 25. As figuras (A) e (B) ilustram as duas maneiras de se efetuar o fresamento de superfícies. (A) (B) Complete as alternativas abaixo conforme as especificações (A) e (B) das figuras: ( ) Fresamento tangencial em fresadora horizontal. ( ) Eixo de rotação da fresa é perpendicular à superfície da peça. ( ) A superfície fresada não tem relação com o contorno dos dentes. ( ) A largura de corte (a p ) é bem maior que a penetração de trabalho (a e ). ( ) Por sua maior produtividade, deve ser preferida sempre que possível. ( ) Fresamento frontal em fresadora vertical. ( ) Eixo de rotação da fresa é paralelo à superfície da peça. ( ) A seção transversal da superfície fresada corresponde ao contorno da fresa. ( ) A penetração de trabalho (a e ) é bem maior que a profundidade de corte (a p ). ( ) A superfície usinada é gerada pelo gume principal da fresa. 26. Quais as condições de corte recomendadas para a usinagem de acabamento de uma matriz ou molde de aço-ferramenta endurecido por meio de fresamento em altas velocidades de corte (HSM)? Justifique sua resposta considerando as tolerâncias requeridas e a produtividade. 27. A seleção do material da fresa se dá em função do material da peça. Indique qual o material é o mais adequado no fresamento de latão, ligas de alumínio-silício, aço ao carbono com baixa dureza e ferro fundido vermicular.

278 28. Cite e explique de maneira clara e objetiva as principais diferenças, vantagens e limitações dos tipos de fresamento frontal simétrico e assimétrico. Faça um esquema ilustrando os dois métodos. 29. Observe as figuras e assinale V para as afirmações verdadeiras e F para as afirmações falsas: ( ) As peças (a) e (b) podem ser usinadas em fresadora universal. (a) ( ) As peças (a) e (b) podem ser usinadas em fresadora omniversal. ( ) A peça (a) pode ser usinada em fresadora vertical e a peça (b) em fresadora horizontal. ( ) A peça (a) pode ser usinada em fresadora horizontal e a peça (b) em fresadora vertical. (b) ( ) Rasgos de chaveta só podem ser realizados em fresadoras chaveteiras. 30. Considere uma fresa de topo de aço-rápido com 8 mm, z = 2 dentes; f z = 0,04 mm/dente e v c = 24 m/min com fluido de corte em emulsão para a execução de um rasgo de chaveta em um eixo de aço ABNT 1020 com 8 mm de largura, 3 mm de profundidade e 200 mm de comprimento. Calcule: a) Rotação da árvore da fresadora [rpm]. b) Velocidade de avanço da mesa [mm/min]. c) Tempo de corte [min]. d) Potência consumida [kw] (vide Eq. 30.5). 35.4. Processo de Retificação 31. Se o meio lubrirrefrigerante usado no processo de retificação não for abundante e eficiente, o que pode ocasionar na peça? E por quê? v a 32. Considerando a equação da espessura máxima do cavaco h p max, assinale V para as vc d afirmações verdadeiras e F para as afirmações falsas. ( ) Quando a profundidade de usinagem dobra, a espessura máxima do cavaco aumenta 1,414 vezes. ( ) Se a velocidade do rebolo cresce, os esforços diminuem e a vida do rebolo aumenta. ( ) Se o diâmetro da peça dobra, a espessura máxima do cavaco diminui 0,707 vezes. ( ) Se a velocidade da peça aumenta, os esforços sobre os grãos serão maiores, a vida do rebolo diminui. ( ) Se a velocidade do rebolo cresce, o rebolo se comporta como mais macio; se a velocidade da peça diminui, o rebolo se comporta como mais duro.

279 33. Explique a frase: quanto maior a área de contato rebolo-peça, maior deve ser o tamanho do grão abrasivo, e o rebolo deve ser mais tenaz e mais poroso. 34. Em que situações os rebolos diamantados (grãos mono e policristalinos) e com abrasivos de nitreto de boro cúbico devem ser aplicados? 35. Associe os possíveis problemas do rebolo com suas prováveis causas. PROBLEMAS CAUSAS (A) Desgaste excessivo ( ) Rebolo muito duro; estrutura muito fechada; velocidade de avanço muito baixa. (B) Empastamento ( ) Rebolo muito duro; granulometria muito fina; velocidade periférica muito alta. (C) Espelhamento ( ) Rebolo muito mole; velocidade periférica muito baixa; velocidade de avanço muito alta. 36. Explique a frase: Quanto maior a área de contato entre rebolo e a peça que se está sendo retificada, maior deve ser o tamanho do grão abrasivo, menor deve ser a dureza, e mais aberta deve ser a estrutura do rebolo. 37. Considere os códigos apresentados na figura para a especificação do rebolo. Associe o rebolo da coluna da direita com a sua aplicação na coluna da esquerda: (A) AA60-L6V ( ) Retificação de desbaste (Ra 6,3 m) em ferro-fundido. (B) C80-P3B ( ) Usinagem leve de acabamento médio (R a 1,6 m) em aços. (C) C100-H10B ( ) Usinagem de acabamento (R a 0,2 m) em ligas de alumínio.

280 38. Descreva as características dos rebolos com as seguintes especificações: a) A70 O 8B b) C46 G 12V c) A54 N 5V Sabendo que os mesmos serão usados em retificações cilíndricas, diga qual será usado na retificação de cilindros de motores (blocos de ferro fundido), na retificação fina de cames de eixos de comando de válvula (aço duro) e na retificação de eixos de aço? 39. Descreva as características dos rebolos com as seguintes especificações: a) A46 H 8V b) A60 G 12V c) C30 J 8V d) C16 P 4B Qual deles será usado na retificação de ferro fundido, para o desbaste e para o acabamento de aço temperado, em uma retificadora plana? Qual deles será usado na limpeza de peças de ferro fundido com ferramenta manual de alta velocidade? 40. De acordo com os fatores de influência na seleção do rebolo, assinale V para as afirmações verdadeiras e F para as afirmações falsas: ( ) Aços em geral e suas ligas devem ser retificados usando Al 2 O 3 ou CBN. Ferro fundido, metais não-ferrosos e não-metálicos devem ser retificados com SiC. ( ) A liga resinóide deve ser utilizada quando se deseja um acabamento de médio a grosseiro (retirada de grande quantidade de material), enquanto a liga vitrificada para acabamento fino (alta qualidade). ( ) Materiais duros e frágeis que já receberam o tratamento térmico final devem ser retificados com rebolos de alta dureza, que geram mais calor e, assim, o risco de danificar a estrutura superficial da peça será menor. ( ) Materiais moles e dúcteis, que tendem a formar cavacos longos, devem ser retificados com rebolos de grãos grossos. Grãos grossos são recomendados para operações de desbaste. ( ) Rebolos duros, que tendem a soltar os grãos do rebolo (perda de agressividade), fazem com que as forças aumentem. Assim, devem ser especificados para máquinas de alta potência.