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1. INTRODUÇÃO
1.1. Processos de Fabricação
Fabricar é transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos. A idéia de fabricar teve início a milhares de anos, quando o homem pré-histórico percebeu que, para sobreviver, precisava de algo mais que pernas e braços para se defender e caçar. Sua inteligência logo o ensinou que se ele tivesse uma pedra nas mãos, seu golpe seria mais forte, e se a pedra tivesse um cabo esse golpe seria mais forte ainda. Se essa pedra fosse afiada poderia cortar a caça e ajudar a raspar a peles dos animais. Foi a partir da necessidade de se fabricar um machado que o homem desenvolveu as operações de desbastar, cortar e furar. Durante centenas de anos a pedra foi a matéria-prima, mas por volta de 4000 A.C. ele começou a trabalhar com metais, começando com o cobre, depois com o bronze e finalmente com o ferro para a fabricação de armas e ferramentas.
Para se ter uma idéia do número de fatores que devem ser considerados num processo de fabricação vejamos, por exemplo, a produção de um simples artigo: o clipe. Primeiro ele deve ser projetado para atender o requisito funcional que é segurar folhas de papéis juntas. Para tanto, ele deve exercer uma força suficiente para evitar o deslizamento de uma folha sobre a outra. Eles são, geralmente, feitos de arame de aço, embora hoje se encontre no mercado clipe de plástico. O comprimento do arame requerido para sua fabricação é cortado e então dobrado várias vezes, para dar a forma final própria. Por sua vez, o arame é feito por um processo de trefilação a frio. Neste processo a seção transversal de uma haste longa é reduzida, ao passar por uma matriz de fieira, que também confere algumas propriedades mecânicas ao material, como resistência e dureza. A haste por sua vez, é obtida por processos como a trefilação e a extrusão de um lingote. Para evitar delongas, nenhuma informação quanto ao processo de obtenção deste lingote será abordada. A fabricação de um simples clipe envolve projeto, seleção de um material adequado e de um método de fabricação para atender os requisitos de serviço do artigo. As seleções são feitas não somente com base em requisitos técnicos, mas também com base nas considerações econômicas, minimizando os custos para que o produto possa ser competitivo no mercado.
1.2. Usinagem
O termo usinagem compreende todo processo mecânico onde a peça é o resultado de um processo de remoção de material.
Existem vários processos de usinagem, entre eles, aplainamento, torneamento, fresamento (ou fresagem), furação, brochamento, eletroerosão entre outros.
A usinagem começou em tempos remotos com processos totalmente manuais e hoje em dia evolui muito com o uso de máquinas de alta precisão, por exemplo chamadas CNC (com comando numérico computadorizado), que são controladas por computador.
A precisão de tal máquinas chega a ser tão pequena quanto 1 mícron. Para se ter uma idéia, um fio de cabelo tem o diâmetro de 80 microns.
A usinagem atende, hoje em dia, a diversos mercados, como automotivo, naval, aeroespacial, eletrônico, eletrodomésticos etc.
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. Após esta rápida introdução de Usinagem veremos uma classificação destacando as principais operações, pois o foco de nosso trabalho é o processo de retificação um dos principais processos de usinagem utilizados atualmente.
2. Retificação
Retificadoras são máquinas operatrizes derivadas dos tornos mecânicos. São altamente especializadas na atividade de retificar, ou seja, de tornar reto ou exato, dispor em linha reta, corrigir e polir peças e componentes cilíndricos ou planos.
Assim, a retificação tem por objetivo:
a) Reduzir rugosidades ou saliências e rebaixos de superfícies usinadas com máquinas ferramenta, como furadeira, torno, plaina, fresadora; b) Dar à superfície da peça a exatidão de medidas que permita obter peças semelhantes que possam ser substituídas umas pelas outras; c) Retificar peças que tenham sido deformadas ligeiramente durante um processo de tratamento térmico; d) Remover camadas finas de material endurecido por têmpera, cementação ou nitretação.
Geralmente, este tipo de usinagem é posterior ao torneamento e ao fresamento, para um melhor acabamento de superfície. O sobremetal deixado para o processo de retificação é de 0,2 a 0,5 mm, porque a retificadora é uma máquina de custo elevado e seu emprego encarece o produto. Os materiais ou peças geralmente precisam ser submetidos a tratamento térmico de têmpera para serem retificados.
Os virabrequins de motor a explosão, por exemplo, depois de confeccionados, têm suas medidas de acabamento terminadas numa retificadora.
Outro exemplo seriam os corpos como barramentos e prismas de precisão das próprias máquinas operatrizes, que são acabados em suas medidas finais por retíficas planas e cilíndricas.
- Taxa “G” de remoção de material: corresponde à relação entre a quantidade de material removido pela retífica e a quantidade de material removido do rebolo, durante a operação.
3. Classificação das retificadoras
Há basicamente três tipos de retificadora: a plana, a cilíndrica universal e a cilíndrica sem centros (center less). Quanto ao movimento, em geral as retificadoras podem ser manuais, semi-automáticas e automáticas. No caso da center less, ela é automática, pois se trata de uma máquina utilizada para a produção em série.
3.1. Retificadora Plana
Esse tipo de máquina retifica todos os tipos de superfícies planas: paralelas, perpendiculares ou inclinadas. Na retificadora plana, a peça é presa a uma placa magnética, fixada à mesada retificadora. Durante a usinagem, a mesa desloca-se em um movimento retilíneo da direita para a esquerda e vice-versa, fazendo com que a peça ultrapasse o contato com o rebolo em aproximadamente 10 mm. Há também o deslocamento transversal da mesa. O movimento transversal junto com o movimento longitudinal permitem uma varredura da superfície a ser usinada. O valor do deslocamento transversal depende da largura do rebolo. A retificadora plana pode ser tangencial de eixo horizontal e de topo de eixo vertical.
3.2. Retificadora Cilíndrica Universal
A retificadora cilíndrica universal retifica superfícies cilíndricas, externas ou internas e, em alguns casos, superfícies planas em eixos rebaixados que exijam faceamento. A peça é fixa, por exemplo, a uma placa universal como a utilizada no torno, que é dotada de um movimento de rotação. O rebolo em movimento de rotação entra em contato com a peça e remove o material.
3.3. Retificadora Sem Centros (center less)
Esse tipo de retificadora é muito usado na produção em série. A peça é conduzida pelo rebolo e pelo disco de arraste. O disco de arraste gira devagar e serve para imprimir movimento à peça e para produzir o avanço longitudinal. Por essa razão, o disco de arraste possui uma inclinação de 3 a 5 graus, que é responsável pelo avanço da peça.
4. Rebolo
A ferramenta de corte utilizada na retificadora é o rebolo, cuja superfície é abrasiva, ou seja, apresenta-se constituída de grãos de óxido de alumínio ou de carbeto de silício, entre outros. Por isso, a usinagem com rebolo é designada como um processo de usinagem por abrasão. Trata-se do mesmo sistema empregado pelo dentista quando ele utiliza um instrumento giratório com uma espécie de lixa redonda para limpar ou polir nossos dentes. O desgaste do material a ser usinado é muito pequeno, porque o rebolo arranca minúsculos cavacos durante a operação de corte, quando a aresta dos grãos abrasivos incide sobre a peça. O ângulo de ataque desses grãos é geralmente negativo. O rebolo apresenta cinco elementos a serem considerados.
Para que a superfície retificada apresente exatidão dimensional e bom acabamento, é necessário levar em conta o tipo de material a usinar, o tipo de trabalho a ser feito e o tipo de granulação e o aglomerante do rebolo.
Tabela para aço não temperado
O aglomerante vitrificado, utilizado na maioria dos rebolos fabricados, está entre 70% e 80% do total.
Quanto a sua composição de seus grãos:
Abrasivo Aplicação Símbolo Material A Óxido de Alumínio Aço carbono sem tratamento térmico, forjado, fundido, etc C Carbono de Silício Ferro fundido, não ferrosos e não metálicos AA Óxido de Alumínio Branco (99% de pureza) Aços temperados, aço rápido, vidros, etc. GC Carboneto de Silício Verde Materiais extremamente duros: Carbureto de tungstênio (Vídia)
Quanto à velocidade da mesa, existem as seguintes relações:
Quanto à dureza do rebolo:
Quanto à estrutura:
4.1 Operações do rebolo
- Limpeza – Operação que tem objetivo a desobstrção dos poros do rebolo.
- Perfilamento – Operação que tem objetivo dar forma ao rebolo
- Dressamento – É uma espécie de “reafiação”, que consiste em remover grãos arredondados (rebolo espelhado) ou limpar rebolos “carregados” de cavacos (rebolo “empastado”)
- Afiação – Operação que tem objetivo remover o ligante entre os grãos abrasivos, geralmente utilizada após a dressagem em rebolos com ligantes resinóides.
Possíveis problemas que podem ocorrer nas operações dos rebolos:
Isso é conseguido se a velocidade do líquido refrigerante se aproximar da velocidade superficial do rebolo fazendo com que o refrigerante penetre a barreira de ar.
7. Principais vantagens do Processo
- Trabalhar com tolerâncias apertadas;
- Acabamento superficial de alta qualidade;
8. Principais desvantagens do Processo
- Baixa velocidade quando comparada a outros processos de fabricação;
- Suscetível a danos graves na peça quando não executada corretamente. Chamados de tensões e trincas de retífica.
- Trincas e tensões de retífica
- A escolha errada de um rebolo ou dos parâmetros de retífica, resulta em considerável risco de causar danos superficiais a peça.
- Danos térmicos conforme descritos abaixo: - Oxidação: Oxidação da peça e/ou do fluido refrigerante, gerando uma fina camada na superfície retificada. - Super Revenimento: Ocorre quando a temperatura da peça atinge valores superiores ao do último revenido, durante o processo de retífica. - Retêmpera: A queima devido à retêmpera, ocorre quando a temperatura na superfície que está sendo retificada supera a temperatura de autenitização do aço, causando transformação de fases durante o resfriamento provocado pelo fluido refrigerante. - Tensões Residuais: À medida que a temperatura aumenta, devido às restrições impostas pela superfície à dilatação e contração do material durante a operação, surgem tensões residuais de tração.
9. Cuidados na Hora de Retificar
Para se obter uma boa operação de retífica, alguns cuidados devem ser tomados, tais como:
- Escolha da máquina e características técnicas, cuidados na instalação e manutenção, rigidez, sistema de guias e mancais;
- Escolha do tipo de rebolo e da especificação;
- Determinar corretamente o momento de dressagem do rebolo e nunca deixar este momento ser ultrapassado sem que a dressagem seja realizada;
- Escolha do tipo de fluido refrigerante;
