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Relatório de atividade prática sobre aplainamento e furação
Tipologia: Exercícios
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Santa Bárbara D’ Oeste – SP Abril / 2009
Ivan De Latorre Monfrinato RA: 0609248 Lucas Jacette RA: 0605667 Rubens da Silveira Lara Jr. RA: 0605667
PROFESSOR: Antonio Fernando Godoy
Relatório de Experimento apresentado para avaliação da Disciplina de Processos de Fabricação e Metrologia do 7º semestre, do Curso de Engenharia de Controle e Automação, da Universidade Metodista de Piracicaba sob orientação do Prof. Antônio Fernando Godoy.
Data da realização: 15/04/ Data da entrega: 29/04/
Santa Bárbara D’ Oeste – SP Abril / 2009
A) Processo de Aplainamento
1 OBJETIVO
Realizou-se a prática a fim de compreender o funcionamento da plaina limadora bem como o próprio processo de aplainamento analisando seus tipos de movimentos e suas possíveis operações.
O processo de eletroerosão teve seu início durante a segunda guerra mundial, sendo utilizado para recuperação de peças com ferramentas quebradas. Atualmente esse processo é muito utilizado na fabricação de peças complexas, porém em baixas escalas de produção, no máximo em pequenas séries. A eletroerosão é um processo térmico de fabricação caracterizado pela remoção de material conseqüente a sucessões de descargas elétricas que ocorrem entre um eletrodo e uma peça, através de um líquido dielétrico. Nesse processo A peça é submersa em um líquido, onde não existe força de corte, pois não há contato entre a ferramenta e a peça não formando as tensões comuns dos processos convencionais de usinagem.
2.1 Funcionamento do Processo de Eletroerosão
A ferramenta que produz a erosão, ou seja, o desbaste da superfície usinada é o eletrodo. Para que a eletroerosão ocorra, a peça e o eletrodo são mergulhados num recipiente que contém um fluido isolante, isto é, não condutor de eletricidade, chamado dielétrico. Em geral, são utilizados como dielétricos o óleo mineral e o querosene, porém deve se atentar ao querosene, pois apesar de nocivo, ele é inflamável. Tanto a peça como o eletrodo, estão ligados a uma fonte de corrente contínua por meio de cabos. Geralmente, o eletrodo tem polaridade positiva e a peça, polaridade negativa. Um dos cabos está conectado a um interruptor, que aciona e interrompe o fornecimento de energia elétrica para o sistema. Ao ser ligado o interruptor, forma-se uma tensão elétrica entre o eletrodo e a peça. A princípio não há passagem de corrente, já que o dielétrico atua como isolante, porém a partir do momento em que a ferramenta se aproxima da peça, o dielétrico passa a atuar como condutor, formando uma “ponte” de íons entre o eletrodo e a peça, produzindo uma “faísca” que superaquece a superfície do
A duração da descarga elétrica e o intervalo entre uma descarga e outra são medidos em microssegundos e controlados por comandos eletrônicos. Descargas sucessivas, ao longo de toda a superfície do eletrodo, fazem a usinagem da peça. A freqüência das descargas pode alcançar até 200 mil ciclos por segundo. Na peça fica reproduzida uma matriz, que é uma cópia fiel do eletrodo, porém invertida.
2.2 Eletroerosão por Penetração
O processo mais comum da eletroerosão é o processo por penetração que se baseia na penetração do eletrodo na peça, tendo a imagem do eletrodo transferida na mesma. Esse processo é muito utilizado pelas indústrias automotivas, indústrias de estampagem, usinagem de metais duros, usado na fabricação de peças de geometrias complexas e indústrias de moldes e matrizes.
2.3 Eletroerosão a Fio
Os princípios básicos deste processo são semelhantes aos da eletroerosão por penetração. A diferença é que, neste processo, um fio de latão ionizado, atravessa a peça submersa em água desionizada, em movimentos constantes, provocando descargas elétricas entre o fio e a peça, as quais cortam o material. Para permitir a passagem do fio, é feito previamente um pequeno orifício no material a ser usinado. O corte a fio é programado por computador, que permite o corte de perfis complexos, com exatidão, praticamente sem distorções ou alterações na micro- estrutura. Porém, com esse processo, há uma baixa taxa de remoção de material e uma produção de superfícies com camadas refundidas, além das dificuldades no descarte dos fluidos utilizados no processo. Esse processo é muito utilizado na confecção de matrizes para estampas de corte, fieiras para trefilação, fabricação de ferramentas de metal duro, além de
capacidade de usinar materiais muito duros e de difícil usinagem pelos processos tradicionais.
Figura 2.2 Eletroerosão a fio. (Figura retirada do site da empresa Constru Mold – Usinagem Técnica)
2.4 Importância Para o Setor de Ferramentaria
Sua importância ao setor de ferramentaria se dá devido ao fato que processo de eletroerosão é um processo de precisão, muito utilizado atualmente na fabricação de matrizes, utilizada também para cortes em materiais muito duros e resistentes. Caracteriza-se pela complexidade dos perfis e das tolerâncias que produz, frente a outros processos de usinagem bem mais dispendiosos e de menor precisão. Algumas peças de complexidade altas só são possíveis através deste processo. Uma vantagem adicional desse processo é a automatização das máquinas de eletroerosão, o que permite a obtenção de estreitos limites de tolerância, pois é possível ter um controle rigoroso das ações da ferramenta.
3.1 Materiais Utilizados
3.2 Método Primeiramente, nos foi apresentado o processo de aplainamento, ressaltando informações sobre os tipos de operações que esta máquina ferramenta pode realizar, os cuidados a serem observados para o seu funcionamento, os movimentos fundamentais, a fixação da peça e da ferramenta. Foi feito também uma breve análise do processo de fabricação da peça, a escolha das condições de usinagem (números de golpes da ferramenta, velocidade de avanço e recuo, ferramenta) e a confecção e inspeção da peça. Após a apresentação do processo, foi apresentada a máquina que iria ser utilizada, no nosso caso, uma Plaina Limadora Horizontal constituída de uma mesa vertical manual, engrenagens principais e eixo excêntrico, os quais realizam o movimento da máquina, bem como a manivela e a sapata (transforma movimento circular em linear). Essa máquina tem um movimento automático “medido” em golpes por minuto, variação do curso e a variação do avanço são feitas manualmente, além de possuir também um cabo de aço em sua parte superior a qual puxa a ferramenta de corte.
Figura 3.1 Plaina utilizada na prática.
Figura 3.2 Condições de usinagem (Número de golpes por minuto e ferramenta utilizada.)
Após uma breve apresentação sobre a máquina, foi explicado sobre o movimento de avanço e recuo. Nesse ponto foi explicado as angulações descritas pela sapata durante esses movimentos, que no caso seriam de cerca de 240º no movimento de avanço e 120º no movimento de recuo. Em seguida foi fixada uma peça de aço 1020, através de uma morça, na base da plaina e deu-se início ao processo de aplainamento.
Como resultado obteve-se uma peça plana, porém com muitas marcas de usinagem. A figura 4.1 a baixo mostra o resultado obtido com a variação do avanço da mesa.
Figura 4.1 Resultado final do aplainamento. Lado A indica acabamento com baixa velocidade de avanço. Lado B indica acabamento com alta velocidade de avanço.
Lado A (^) Lado B
Em relação aos resultados obtidos, pode-se afirmar que a peça final ficou com o acabamento razoável, devido às diferentes velocidades de avanço que foram utilizadas, porém mesmo em velocidade baixa, o acabamento não ficou muito bom, devido à afiação da ferramenta e também da rusticidade do processo. Porém em casos onde o acabamento não se faz necessário, a plaina é muito indicada, pois é um processo barato e fácil para a remoção de material.
Figura 6.1 Polia dentada e ângulos de avanço (240°) e retorno (120°).
Cálculo da velocidade: Durante todo o processo de aplainamento, foi utilizado uma velocidade de 56 golpes por minuto (G.P.M.), portanto, 1 golpe (ciclo) do torpedo era realizado em:
Então, em 1 golpe, percorre-se toda a circunferência da polia dentada, ou seja, percorre os 360º, portanto, o tempo para percorrer 1º da polia é de:
Para o avanço, temos:
Para o retorno, temos:
240º
120º
6.3 Cite os tipos de operações de usinagem que são possíveis de serem realizadas numa plaina. As operações possíveis de se realizar com uma plaina são: aplainamento de superfícies planas, aplainamento de superfícies côncavas, aplainamento de guias, rebaixos, perfis, cunhas, rasgos de chavetas, rasgos em T, e muitas vezes ainda, dependendo da ferramenta, é possível realizar dentes em engrenagens.
6.4 Quais as condições de usinagem empregadas? Explique como se calcula a velocidade de corte pata uma operação de aplainamento. As condições de usinagem empregadas foram: Retirada de material: 1mm por golpe; Ferramenta: bit de aço rápido com ponta afiada em cunha; Nº de golpes da ferramenta: 56 golpes por minuto; Avanço lateral da mesa: 1mm por golpe. Em relação à velocidade de corte em operações de aplainamento, pode se dizer que a velocidade de corte é o resultado do deslocamento da ferramenta diante da peça, considerado no tempo. Portanto pode-se dizer que a velocidade de corte será dividida em velocidade de avanço e velocidade de recuo, tendo como fórmulas: Va = comprimento do curso da ferramenta x tempo de avanço [m / min] Vr = comprimento do curso da ferramenta x tempo de recuo [m / min]
6.5 A peça da prática poderia ser confeccionada numa fresadora? Caso afirmativo, quais seriam as vantagens e/ou desvantagens. Primeiramente, deve-se comentar que a peça realizada na prática não foi a mesma que constava no roteiro de aulas práticas. O único processo realizado na prática foi o aplainamento, então, esse processo pode sim ser realizado numa fresadora, pois uma das funções da fresadora também é o aplainamento, utilizando-se de uma ferramenta multi-cortante. A vantagem de a peça ser feita na fresadora seria o acabamento, uma vez que o acabamento gerado por uma fresadora é muito melhor do que um acabamento gerado por uma plaina.
