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M Ó D U L O
METALMECÂNICA
TORNEARIA MECÂNICA
Aprendi na
vida que a
maioria dos
problemas
complexos
tem soluções
simples
A l e i d e s TA p i A s
Parâmetros de corte
NESSE CAPíTULO vOCê ENCONTRA
NESSE CAPíTULO vOCê ENCONTRA
Principais parâmetros de corte para o processo de torneamento Avanço (A) Profundidade de corte (P) Área de corte (s) Tabela de tensão de ruptura (Tr) Pressão específica de corte (Ks) força de corte (fc) Velocidade de corte (Vc)
Tempo de fabricação Tempo de corte (Tc) cálculo do tempo de corte (Tc) Torneamento longitudinal Torneamento transversal
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Principais parâmetros de corte para o processo de torneamento Parâmetros de corte são grandezas numéricas que defi- nem, na usinagem, os diferentes esforços, velocidades, etc. a serem empregados. Eles nos auxiliam na obtenção de uma perfeita usinabilidade dos materiais, com a utili- zação racional dos recursos oferecidos por uma determi- nada máquina-ferramenta. No Quadro 1 estão os parâmetros de corte utilizados para as operações de torneamento.
Vejamos, então, cada parâmetro de corte se- paradamente e sua respectiva utilização nas ope- rações de torneamento.
avanço (a) O avanço, por defi nição, é a velocidade de deslo- camento de uma ferramenta em cada volta de 360° de uma peça (avanço em mm/rotação), con- forme Figura 1, ou por unidade de tempo (avan- ço em mm/minuto), conforme Figura 2.
quadro Parâmetros de corte 11 parÂMetro sÍMBolo
avanço profundidade de corte área de corte tensão de ruptura pressão específi ca de corte Força de corte Velocidade de corte potência de corte
a p s tr ks Fc Vc pc
BATER DE FRENTEBATER DE FRENTE
Na maioria das publicações que tratam do assunto Usinagem, o símbolo para a força de corte é Pc e para a potência de corte é Nc. Adotamos, porém, a simbologia que está no Quadro 1 para efeito didático.
Parâmetros de corte são grandezas numéricas que defi- nem, na usinagem, os diferentes esforços, velocidades, etc. a serem empregados. Eles nos auxiliam na obtenção de uma perfeita usinabilidade dos materiais, com a utili- zação racional dos recursos oferecidos por uma determi-
BATER DE FRENTEBATER DE FRENTEBATER DE FRENTEBATER DE FRENTEBATER DE FRENTE
Na maioria das publicações que tratam do assunto Usinagem, o símbolo para a força de corte é para a potência de corte é a simbologia que está
FIGura Avanço em mm/rotação 1
Avanço em mm/min
FIGura
(^1 ) 10
Ferramenta Ferramenta
3
a = 3mm/rot. (a cada volta de 360° da peça, a ferramenta se desloca 3mm)
a = 10mm/min. (a cada minuto de usinagem, a ferramenta se desloca 10mm)
Fique ligado! Veja no CD em anexo um vídeo sobre Ajustando o parâmetro de corte****.
TEM FILME NO CD NÃO PERCA
TEM FILME NO CD NÃO PERCA
Ajustando o parâmetro de corte
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Profundidade de corte (P) Trata-se da grandeza numérica que defi ne a penetra- ção da ferramenta para a realização de uma determi- nada operação, possibilitando a remoção de certa quantidade de cavaco (Figura 3).
LIGAÇÃO DIRETA
LIGAÇÃO DIRETA
Estes são os dados da Figura 4:
P = mm A = mm/rot.
Concluímos que a Área de corte ( S ) é a relação entre a Profundidade de corte ( P ) e o Avanço ( A ).
FIGura Profundidade de corte (P) 33
Área de corte (S) Constitui a área calculada da secção do cavaco que será retirada, definida como o produto da profundidade de corte ( P ) com o avanço ( A ) (Figura 4).
FIGura Área de corte (S) (^44)
Tabela de tensão de ruptura (Tr) É a máxima tensão (força) aplicada em um determinado material, antes do seu completo rompimento, tensão es- ta que é medida em laboratório, com aparelhos especiais. A unidade de tensão de ruptura é o kg/mm². Apresentamos, na página ao lado, o Quadro 3 com os principais materiais comumente utilizados em usinagem e suas respectivas tensões de ruptura. Ela serve para con- sultas constantes em nosso estudo.
S = P. A
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Pressão específica de corte (Ks) É, por definição, a força de corte para a unidade de área da seção de corte ( S ). Também é uma variável medida em laboratório, obtida mediante várias experiências, onde se verificou que a pressão específica de corte depende dos seguintes fatores:
Material em pregado (resistência) Secção de corte Geometria da ferramenta Afiação da ferramenta Velocidade de corte Fluido de corte Rigidez da ferramenta
Na prática, utilizam-se tabelas e diagramas que sim- plificam o cálculo desse parâmetro de corte. Apresenta- mos, a seguir, uma tabela, na Figura 5, para a obtenção direta da pressão específica de corte ( Ks ), em função da resistência (tensão de ruptura) dos principais materiais e dos avanços empregados comumente nas operações de torneamento, bem como para ângulo de posição da fer- ramenta de 90°. Para diferentes ângulos de posição da ferramenta, não há necessidade de correção do valor de Ks , pois as dife- renças não são significativas.
quadro Tensão de ruptura (Tr) (^33) Material que será usinado
alumínio-bronze (fundido) alumínio Bronze-manganês Bronze-fósforo inconel Metal (Monel) (Fundido) nicrome Ferro Fundido especial Ferro Maleável (Fundido) aço sem liga aço-liga fundido aço-carbono: sae 1010 (laminado ou forjado) sae 1020 (laminado ou forjado) sae 1030 (laminado ou forjado) sae 1040 (laminado ou forjado) sae 1060 (laminado ou forjado) sae 1095 (laminado ou forjado) aço-carbono de corte fácil: sae 1112 (laminado ou forjado) sae 1120 (laminado ou forjado) aço-manganês: sae 1315 (laminado ou forjado) sae 1340 (laminado ou forjado) sae 1350 (laminado ou forjado)
aço-níquel: sae 2315 (laminado ou forjado) sae 2330 (laminado ou forjado) sae 2340 (laminado ou forjado) sae 2350 (laminado ou forjado) aço-cromo-níquel: sae 3115 (laminado ou forjado) sae 3135 (laminado ou forjado) sae 3145 (laminado ou forjado) sae 3240 (laminado ou forjado) aço-molibdênio: sae (laminado ou forjado) sae 4140 (laminado ou forjado) sae 4340 (laminado ou forjado) sae 4615 (laminado ou forjado) sae 4640 (laminado ou forjado) aço-cromo: sae 5120 (laminado ou forjado) sae 5140 (laminado ou forjado) sae 52100 (laminado ou forjado) aço-cromo-vanádio: sae 6115 (laminado ou forjado) sae 6140 (laminado ou forjado) aço-silício-manganês: sae 9255 (laminado ou forjado) aço inoxidável
tensão de Material que será usinado ruptura (kg/MM²) 46 a 56 42 42- 35 42 53 46 28 a 46 39 49 63-
40 46 53 60 74 102
50 49
51 77 84
60 67 77 92
53 74 81 102
54 92 194 58 84
70 81 106
58 93
94 84-
tensão de ruptura (kg/MM²)
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Finalmente aplicamos esses valores na Figura 5 (na pá- gina ao lado) de Ks. A partir da abscissa (eixo denomina- do Avanço – mm/rotação) traçamos uma reta vertical até atingirmos a reta diagonal com número 12 (obtido ante- riormente). Nesse ponto de intersecção, seguir com uma reta horizontal e paralela ao eixo das abscissas até tocar um ponto no eixo das coordenadas (Pressão específica de corte). A reta tocou no valor 250, o que significa que te- mos um Ks = 250 kg/mm².
Força de corte (Fc) A força de corte Fc (também conhecida por força princi- pal de corte) é, por defi nição, a projeção da força de usi- nagem sobre a direção de corte, conforme a Figura 6.
OLHA AÍ! OLHA AÍ!
Então, para aços até 50 kg/mm², temos a reta número 12. O avanço já foi dado = 0,2mm/rot.
CHOQUE DE ORDEM CHOQUE DE ORDEM
Exemplo
Usinar uma peça cujo
material é aço SAE 1020,
forjado, com um avanço
de 0,2 mm/rot. Vamos
até à tabela da tensão
de ruptura e localizamos o
material e sua respectiva Tr.
Aço-carbono: SAE 1010 (laminado ou forjado) SAE 1020 (laminado ou forjado) SAE 1030 (laminado ou forjado) SAE 1040 (laminado ou forjado) SAE 1060 (laminado ou forjado) SAE 1095 (laminado ou forjado)
Para aços SAE 1020, forjado Tr = 46 kg/mm²
Com o valor de Tr = 46 kg/mm² (resistência), vamos até a tabela de Ks e determinamos a reta do material empregado.
Para isso, devemos verifi car na legenda do quadro o número da reta indicada para o material com Tr = 46kg/mm^2.
de ruptura e localizamos o
material e sua respectiva Tr.
FIGura Força de corte (^66)
Força de usinagem
até 50 kg/mm², temos a reta número 12. O avanço já foi dado = 0,2mm/rot.
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Esse parâmetro resulta do produto da pressão especi- fi ca de corte ( Ks ) com a área de corte ( S ). A unidade é da- da em kgf. Então:
Velocidade de corte (Vc) Por definição, a velocidade de corte ( Vc ) é a velocidade circunferencial ou de rotação da peça. Em cada rotação da peça a ser torneada, o seu perímetro passa uma vez pe- la aresta cortante da ferramenta, conforme a Figura 7. A velocidade de corte é importantíssima no estabele- cimento de uma boa usinabilidade do material (quebra de cavaco, grau de rugosidade e vida útil da ferramenta) e varia conforme o tipo de material; classe do inserto; a ferramenta e a operação de usinagem. É uma grandeza numérica diretamente proporcional ao diâmetro da pe- ça e à rotação do eixo-árvore, é dada pela fórmula que es- tá no quadro Para calcular ou velocidade de corte.
FIGura Representação do 77 movimento circunferencial
A maioria dos fabricantes de ferramenta informa,
em tabela, a Vc em função do material e da classe
do inserto utilizado. Nesse caso, calcula-se a rotação
do eixo-árvore pela fórmula destacada abaixo.
UMA LUZ
UMA LUZ
Vc = Velocidade de corte (metros/minuto) π = Constante = 3, D = diâmetro (mm) N = rotação do eixo-árvore (rpm)
π. D. N
Vc =
Para calcular a velocidade de corte
Vc. 1. π. D
N =
pois
lembrando: P = profundidade de corte (mm) A = avanço (mm/rot.)
Fc = Ks. S
S = P. A
ou Fc = Ks. P. A
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Para determinar a N (rpm) necessária para usinar um cilindro de aço 1020, com uma ferramenta de aço rápido, conforme desenho da Figura 8, onde o valor de Ø100, “maior”, é para desbaste, enquanto o de Ø95, “menor”, é para acabamento.
NA LINHA DO VENTO
NA LINHA DO VENTO
Vamos a um exemplo
prático, considerando
desbaste e acabamento,
tomando os Quadros 4 e 5
e as fórmulas já
apresentadas.
LINHA
VENTO
LINHALINHALINHALINHA
VENTOVENTOVENTOVENTO
desbaste e acabamento,
tomando os Quadros 4 e 5
quadro Rotações por minuto (rpm) 55 V M/Min (^6) 318 477 636 794 1 108 1 114 1 272 1 483 1 588 1 908 2 120 2 382 2 650 2 860 3 176 3 440 4 600 4 475 6 352 12 900
6 9 12 15 19 21 24 28 30 36 40 45 50 54 60 65 72 85 120 243
191 287 382 477 605 669 764 892 954 1 146 1 272 1 431 1 590 1 720 1 908 1 070 2 292 2 710 3 816 7 750
96 144 191 238 303 335 382 446 477 573 636 716 795 860 954 1 035 1 146 1 355 1 908 3 875
64 96 127 159 202 223 255 297 318 382 424 477 530 573 636 690 764 903 1 272 2 583
48 72 96 119 152 168 191 223 238 286 318 358 398 430 477 518 573 679 945 1 938
38 57 76 96 121 134 152 178 190 230 254 286 318 344 382 414 458 542 764 1 550
32 48 64 80 101 112 128 149 159 191 212 239 265 287 318 345 382 452 636 1 292
27 41 54 68 86 95 109 127 136 164 182 205 227 245 272 296 327 386 544 1 105
24 36 48 60 76 84 96 112 119 143 159 179 199 215 239 259 287 339 477 969
21 32 42 53 67 74 85 99 106 127 141 159 177 191 212 230 255 301 424 861
19 29 38 48 60 67 76 89 95 115 127 143 159 172 191 207 229 271 382 775
16 24 32 40 50 56 64 75 80 96 106 120 133 144 159 173 191 226 318 646
diÂMetro do Material eM MilÍMetros
FIGura Desgaste e acabamento (^88)
Ø95Ø
OLHA AÍ!OLHA AÍ!OLHA AÍ! OLHA AÍ!OLHA AÍ!OLHA AÍ!OLHA AÍ!
Na página ao lado você encontra os dados e a solução para debaste. Confi ra e acompanhe.
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Potência de corte (Pc)
Potência de corte é a grandeza despen- dida no eixo-árvore para a realização de uma determinada usinagem. É um pa- râmetro de corte que nos auxilia a esta- belecer o quanto podemos exigir de uma máquina-ferramenta para um má- ximo rendimento, sem prejuízo dos componentes dessa máquina, obtendo- se assim uma perfeita usinabilidade.
É diretamente proporcional à velocidade de cor- te ( Vc ) e à força de corte ( Fc ).
Reúnem-se todos os dados necessários
Para desbaste
Para acabamento
A velocidade de corte obtém-se no Quadro 3. Monta-se a fórmula e substituem-se os valores.
Ø de desbaste
Vc de desbaste Ø de acabamento
Vc de acabamento
UMA LUZ
UMA LUZ
Vc. 1. π. D
- 1.000 mm π mm. min. 100
mm
N = = = 80
Vc. 1. N = π. D
- 1.000 mm
- π mm. min
N = (^) mm
N ≅ 80 rpm
Valor obtido na Figura 8
Valor obtido na Tabela 3
D = 100 mm
m Vc = 25min
Para materiais de aço 0,35%C o desbaste com ferramentas de aço rápido indica Vc = 25
Valor obtido na Figura 8 D = 95 mm
N ≅ 100 rpm
m min
Vc = 30
Valor obtido na Tabela 3
LUZLUZ LUZLUZLUZ
Vc. 1.
Valor obtido na Figura 8
Valor obtido na Tabela 3
D = 100 mm
Vc = 25
Solução para desbaste Solução para acabamento (^) onde: Ks = pressão específica de corte (kg/mm²) P = profundidade de corte (mm) A = avanço (mm/rot.) Vc = Velocidade de corte (m/min) = rendimento da máquina (%) Pc = potência de corte (CV)
Fc. Vc . 60. 75
Pc =
Ks. P. A. Vc . 4.
Pc =
Fc = Ks. P. A
LIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETA
Pc (potência de corte) é dada em CV (cavalo-vapor), utilizando-se corretamente os parâmetros em suas unidades mencionadas acima.
LIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETA
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Tempo de fabricação O tempo de fabricação abarca desde o começo até a en-
trega do produto de uma tarefa que não tenha sofrido in- terrupção anormal em nenhuma de suas etapas.
O tempo de fabricação engloba tempos de caracterís- ticas diferentes, dentre os quais consta o tempo de usina-
gem propriamente dito, tecnicamente chamado tempo de corte ( Tc ).
Senão, vejamos: preparar e desmontar a máquina se faz uma única vez por tarefa; já o corte se repete tantas
vezes quantas forem as peças. Fixar, medir, posicionar resultam em tempo de mano-
bra, operações necessárias, mas sem dar progresso na conformação da peça. Também podemos ter desperdícios
de tempo ocasionados por quebra de ferramentas, falta de energia etc.
Tempo de corte (Tc)
Também chamado tempo principal, é aquele em que a peça se transforma tanto por conformação (tirar mate-
rial) como por deformação. Nesta unidade só trataremos do cálculo do tempo de
corte ( Tc ) em que a unidade usual e adequada é o segun- do ou o minuto.
PARA BOTAR NA MOLDURA PARA BOTAR NA MOLDURA
Cálculo do tempo de corte (Tc) Inicialmente, antes de vermos o tempo de corte propriamente dito, vamos recordar como se processa o cálculo do tempo em física.
O tempo ( t ) necessário para que um objeto realize
um movimento é o quociente de uma distância S
(comprimento) por uma velocidade V. Se pensarmos
no nosso trabalho, especifi camente, o tempo para que a ferramenta execute um movimento está representando na equação
PARA BOTAR NA MOLDURAPARA BOTAR NA MOLDURA PARA BOTAR NA MOLDURAPARA BOTAR NA MOLDURAPARA BOTAR NA MOLDURA
recordar como se processa o cálculo do tempo em física.
Tc = [s; min]
Vamos então, ao estudo de uma variável importante para a determinação do tempo de fabricação: Tempo de Corte (Tc).
BATER DE FRENTE
BATER DE FRENTE
O tempo de fabricação abarca desde o começo até a en-
trega do produto de uma tarefa que não tenha sofrido in-
O tempo de fabricação engloba tempos de caracterís- ticas diferentes, dentre os quais consta o tempo de usina-
gem propriamente dito, tecnicamente chamado tempo
BATER DE FRENTE
BATER DEBATER DEBATER DEBATER DE FRENTEFRENTEFRENTEFRENTE
S (comprimento) V (avanço)
OLHA AÍ!OLHA AÍ!OLHA AÍ! OLHA AÍ!OLHA AÍ!OLHA AÍ!OLHA AÍ!
A seguir vamos apresentar um exemplo prático.
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BOLA NA REDEBOLA NA REDE BOLA NA REDE
Exemplo
Um comprimento de 60mm deve ser
percorrido por uma ferramenta com a
velocidade (avanço) de 20 mm/min.
Qual o tempo necessário para
percorrer essa distância?
Solução
Fórmula geral
Vejamos agora, a fórmula do Tc , considerando tais re- lações entre comprimento e velocidade. O avanço ( a ) é caracterizado por milímetros de deslo- camento por volta. Através da fórmula do tempo, vemos que velocidade de avanço ( Va ) pode ser determinada pe- lo produto do avanço ( mm ) e da rotação ( rpm ).
Portanto, a fórmula para o cálculo do tempo de corte pode ser:
60mm. min t = 20mm
S
V
t =
min
Va = a. n mm.
S
Tc = (^) a. n [ min ]
L. i a. N
Tc = [ min ]
Conforme o desenho e a notação da Figura 9, e levan- do em conta o número de passes ( i ), podemos ter a fór- mula completa:
LIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETA
Veja na página ao lado um exemplo de aplicação desta fórmula em um processo de torneamento longitudinal. Observe a Figura 9.
LIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETALIGAÇÃO DIRETA
Veja na página ao lado um exemplo de aplicação desta fórmula em um processo de torneamento longitudinal. Observe a Figura 9.
onde: L = eixo de comprimento i = nº de passes (movimentos) a = avanço N = rotação por minuto
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FIGura Torneamento transversal 1010
ANOTE E GUARDE
d d D
d 2
L = D – d 2
L =
BOLA NA REDEBOLA NA REDE BOLA NA REDE
Agora que terminamos a
apresentação dos diversos elementos
e procedimentos envolvidos no
torneamento, vamos à prática.
Aproveite o espaço ao lado para
suas anotações.
ANOTE E GUARDE
