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1- MOVIMENTOS, GRANDEZAS E GEOMETRIA DA FERRAMENTA NO PROCESSO DE USINAGEM Numa definição simples podemos definir usinagem como sendo o processo de fabricação onde há a remoção do cavaco. Numa definição mais abrangente podemos dizer que é operação que ao conferir à peça a forma, as dimensões , o acabamento, ou ainda, a combinação destes itens , produzem cavacos. A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais popular do mundo, transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda a produção de metais, e empregando dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo. Os movimentos entre ferramenta e peça durante a usinagem são aqueles que permitem a ocorrência do processo, tais movimentos são considerados durante o projeto e a fabricação de máquinas ferramentas que realizarão este trabalho. Por convenção, os movimentos sempre estarão ocorrendo supondo-se a peça parada, portanto, todo movimento é entendido como sendo realizado pela ferramenta. Esta norma visa padronizar o os sinais algébricos aos movimentos, tendo sempre a peça como referência, isso facilita o estudo dos movimentos principalmente quando a usinagem envolve ferramentas com geometrias complexas. 2- PRINCIPAIS PROCESSOS DE USINAGEM: TORNEAMENTO FRESAMENTO FURAÇÃO ALARGAMENTO REBAIXAMENTO MANDRILAMENTO SERRAMENTO BROCHAMENTO ROSCAMENTO LIMAGEM RASQUETEAMENTO TAMBORAMENTO RETIFICAÇÃO BRUNIMENTO ESPELHAMENTO POLIMENTO SUPERACABAMENTO LAPIDAÇÃO LIXAMENTO JATEAMENTO AFIAÇÃO DENTEAMENTO
Conceitos Básicos
3- Cavaco Raspas ou pedaços extraídos do material bruto. Desbaste Fase inicial da usinagem Acabamento Fase final da usinagem 4- Aresta de corte A superfície da ferramenta de corte que entra em contato com a peça 5- MOVIMENTOS DE UMA MÁQUINA FERRAMENTA Os movimentos podem ser classificados como ativos e passivos. Os movimentos ativos são aqueles que promovem a remoção do material, gerando cavacos, são eles: Movimento principal de corte é o movimento entre a ferramenta e a peça que, sem a ocorrência simultânea do movimento de avanço, provoca a remoção do cavaco durante uma única rotação ou num curso da ferramenta Movimento de avanço Movimento relativo entre a peça e a ferramenta que, juntamente com o movimento de corte, origina a remoção contínua ou repetida do cavaco durante várias rotações ou curso da ferramenta. Pode ser contínuo, como no caso do torneamento e da furação ou intermitente, como no caso do aplainamento
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Figura 01 –
Movimento Efetivo de corte é o movimento entre a peça e a ferramenta, a partir do qual resulta o processo de usinagem. Quando o movimento de avanço é contínuo o movimento efetivo resulta dos movimentos de corte e avanço realizados ao mesmo tempo. Quando o movimento de avanço é intermitente, o movimento efetivo é o próprio movimento de corte Movimentos passivos São aqueles que, apesar de fundamentais no processo de usinagem, não tomam parte direta na formação do cavaco: Movimento de ajuste - é o movimento entre a ferramenta e a peça. Na qual é predeterminada a espessura do material a ser removida. Nos processos de sangramento, furação e brochamento, este movimento não ocorre, pois a espessura do material a ser removida está definida pela geometria da ferramenta; Movimento de correção - é o movimento entre a ferramenta e a peça, empregado para compensar alterações do posicionamento que, normalmente, ocorrem durante o processo (desgaste de ferramenta, variações térmicas, deformações plásticas, etc.); Movimento de aproximação – aquele no qual a ferramenta é aproximada da peça antes da usinagem. Movimento de recuo - é o movimento entre a ferramenta e a peça com o qual a ferramenta, após a usinagem, é afastada da peça. Movimento de ajuste É aquele que compensa o desgaste da ferramenta.
A todos esses movimentos são associados direções, sentidos, velocidades e percursos. As direções são suas direções instantâneas, os sentidos são aqueles resultantes quando se considera a peça parada e a ferramenta realizando todo o movimento e as velocidades do movimento são suas velocidades instantâneas.
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ELEMENTOS DA FERRAMENTA
Corpo parte da ferramenta que contém as lâminas de corte ou partilhas intercambiáveis, ou onde são formadas as arestas de corte Haste - Parte na qual a ferramenta é fixada; Furo - Onde a ferramenta pode ser colocada ou fixada num eixo, árvore ou mandril. Eixo da Ferramenta- Linha reta imaginária com relações geométricas definidas com superfícies de locação usadas para a fabricação e afiação da ferramenta ou para fixá-la para a utilização. Geralmente é a linha de centro da haste ou do furo da ferramenta. Partes ativas - Partes funcionais ou cortantes da ferramenta e que compreende os elementos geradores de cavaco (gumes, faces e flancos) Base- Superfície plana na haste da ferramenta, paralela ou perpendicular ao plano de referência da ferramenta, utilizada para colocar ou orientar a ferramenta na sua fabricação, afiação e medição. Nem todas as ferramentas tem base claramente definidas. Cunha- Porção da parte ativa da ferramenta incluída entre a face e o flanco
Sistema de Referência da Ferramenta
Plano de Referência da Ferramenta ( Pr ) – Plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à direção admitida de corte. É escolhido de forma a ser o mais paralelo ou perpendicular possível a uma superfície ou eixo da ferramenta. Plano Admitido de Trabalho (Pf ) – Plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular ao plano de referência da ferramenta ( Pr ) e é paralelo à direção admitida de avanço. É escolhido de forma a ser o paralelo ou perpendicular possível a uma superfície ou eixo da ferramenta.
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Plano Dorsal da Ferramenta – Plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular r aos planos de referência da ferramenta ( Pr ) e admitdo de trabalho (Pf). Também chamado de plano passivo da ferramenta
GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE
Geometria do corte é uma série de propriedades geométricas das ferramentas de corte capaz de influenciar a vida útil da ferramenta, a formação e a evacuação de cavacos, a estabilidade e a segurança. Basicamente, a boa geometria do corte é um ajuste em que a formação de cavacos ocorre de maneira correta sem muito esforço. O processo de corte bem executado envolve a formação e a evacuação eficazes dos cavacos. Esse procedimento é determinado pela geometria básica da ferramenta de corte, ou seja, a forma de posicionamento da aresta de corte no porta ferramentas ou na fresa. A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores na usinagem dos metais. É necessário, portanto, definir a ferramenta através dos ângulos da “cunha” para cortar o material.
Figura 07-Princípio da cunha cortante
Figura 08 - Ângulo de saída (γ) para uma ferramenta de torno.
O ângulo de cunha é dimensionado de acordo com a resistência que o material usinado oferece ao corte. Essa resistência será tanto maior quando maior for a dureza e a tenacidade do material.
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Ângulo de cunha ( β ) O ângulo de cunha é dimensionado de acordo com a resistência que o material usinado oferece ao corte. Essa resistência será tanto maior quando maior for a dureza e a tenacidade do material.
Ângulo de folga (α) e de saída (γ) para uma ferramenta de corte de plaina
Angulo de direção do gume (Ângulo de posição) ( χ ) Ângulo entre o plano de corte (Ps) e o plano de trabalho (Pf). O ângulo de posição possui as seguintes funções e características: Influi na direção de saída do cavaco; Se χ diminui, o ângulo de ponta (ε) aumenta , aumentando a resistência da ferramenta e a capacidade de dissipação de calor; O controle de χ reduz as vibrações, uma vez que as forças de corte estão relacionadas com este ângulo. Geralmente o ângulo χ está entre 30° e 90°;
Ângulo de inclinação ( λ ) Ângulo entre a aresta de corte e o plano de referência. É medido no plano de corte Funções do ângulo “λ”: controlar a direção de saída do cavaco; proteger a quina da ferramenta contra impactos; atenuar vibrações;
geralmente λ (ângulo de inclinação) tem um valor de –4° a 4°.
ELEMENTOS DA FERRAMENTA
9- SUPERFÍCIE FACE: Superfície da cunha sobre a qual o cavaco escoa. FACE REDUZIDA: É uma superfície que separa a face em duas regiões - face e face reduzida - de modo que o cavaco entre em contato somente com a face reduzida. FLANCO: Superfície da cunha voltada para a peça. FLANCO PRINCIPAL: Superfície da cunha voltada para a superfície transitória da peça. FLANCO SECUNDÁRIO: Superfície da cunha voltada para a superfície usinada da peça.
Somente o ângulo de cunha não garante que o material seja cortado com sucesso, outros ângulos também assumem papel importante e estão relacionados com a posição da ferramenta em relação a peça. A figura anterior ilustra uma ferramenta de corte (ferramenta de plaina) com os ângulos de folga(α), e de saída(γ).
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QUEBRA CAVACO: São alterações presentes na face reduzida com o objetivo de controlar o tamanho do cavaco de modo que não ofereça risco ao operador e não obstrua o local de trabalho. 10- GUMES E QUINA Usado como referência para medir os ângulos da ferramenta
GUME: É o encontro da face com o flanco, destinada a operação de corte.
GUME PRINCIPAL: Interseção da face e do flanco principal. GUME SECUNDÁRIO: Interseção da face e do flanco secundário. GUME ATIVO: É a parte do gume que realmente está cortando. GUME PRINCIPAL ATIVO: É a parte do gume principal que realmente está cortando. GUME SECUNDÁRIO ATIVO: É a parte do gume secundário que realmente está cortando. QUINA: É o encontro do gume principal com o gume secundário. 11- SUPERFÍCIES DE CORTE As seguintes definições adotadas são necessárias para a determinação dos ângulos da cunha cortante de uma ferramenta de usinagem
Cunha de corte É a cunha formada pelas superfícies de saída e de folga da ferramenta. Através do movimento relativo entre peça e ferramenta, formam-se os cavacos sobre a cunha de corte. Superfície de Saída - ( Aγ ) É a superfície da cunha de corte sobre o qual o cavaco desliza. Superfície de folga (Aα) É a superfície da cunha de corte, que determina a folga entre a ferramenta e a superfície de usinagem. Distinguem-se a superfície principal de folga Aα e a superfície secundária de folga Aα’. Arestas de corte São as arestas da cunha de corte formadas pelas superfícies de saída e de folga. Deve-se distinguir a aresta principal de corte S e a aresta secundária de corte S’. Ponta de corte Parte da cunha de corte onde se encontram a aresta principal e a aresta secundária de corte. Ponto de corte escolhido Ponto destinado à determinação dos planos e ângulos da cunha de corte, ou seja, as definições se referem a um ponto da ferramenta, dito ponto de corte escolhido ou “Ponto de Referência”.
