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Relatório sobre afiação de ferramentas e procedimento de realização
Tipologia: Notas de estudo
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Relatório da Aula Prática de Afiação de Ferramentas apresentado para avaliação da
Disciplina Processos de Usinagem dos Materiais do
6º semestre do Curso de Engenharia Mecânica da
Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba sob
orientação do Prof. Erivelto Marino.
Este trabalho tem o objetivo de apresentar os princípios básicos do
funcionamento de uma afiadora de ferramentas, o processo de afiação de ferramentas, os ângulos de cunha, de folga e de saída e as arestas cortantes
principal e secundária da ferramenta.
Afiação é a operação de dar forma a arestas de ferramentas novas ou de restaurar o corte ou o perfil de ferramentas desgastadas pelo uso. A afiação das ferramentas é feita somente nas superfícies que determinam os ângulos de incidência, de cunha e saída. Os símbolos indicadores de cada um desses ângulos são os seguintes:
α - ângulo de incidência; β - ângulo de cunha; γ - ângulo de saída.
As ferramentas de corte são classificadas em: monocortantes e policortantes. As ferramentas monocortantes têm uma aresta de corte como as ferramentas do torno e da plaina.
As ferramentas policortantes têm várias arestas de corte. São as fresas, as brocas, os escareadores e as serras.
No caso de afiação de ferramentas por meio de rebolos, é preciso especificar o rebolo adequado ao tipo de material de que foi feita a ferramenta. Geralmente,
esses materiais são o aço-carbono, o aço rápido, o metal duro e o sinterizado especial. O aço-carbono é usado em máquinas com baixa velocidade de corte, tem baixa dureza e perde rapidamente o poder de corte. O aço rápido é resistente ao calor e ao desgaste. Antes do aparecimento dos sinterizados, era considerado o material mais adequado para fabricação de ferramentas. O metal duro é obtido por processo de sinterização. Ele permite a fabricação das ferramentas adequadas a trabalhos em alta velocidade, uma vez que resiste a temperaturas de até 900°C. O sinterizado especial é a última geração de material utilizado para fabricação de ferramentas. Ele está classificado em dois grupos: pastilhas cerâmicas e superabrasivos sinterizados.
Para afiar fresas por meio de rebolo. É preciso levar em conta que cada dente da fresa é limitado por duas superfícies ativas: uma de saída e uma de incidência. O dente da fresa deve se manter numa mesma posição em relação ao rebolo. Durante a afiação, a mesa é acionada pelo operador com movimentos rápidos de vaivém. A fresa deve ser mantida constantemente apoiada na guia da máquina afiadora.
Figura 4: Superfícies da fresa
Os processos de afiação variam de acordo com o tipo de dentes das fresas, ou seja: retos, helicoidais e com perfil constante.
A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores, a usinagem dos metais. É necessário, portanto, definir a ferramenta através dos ângulos da “cunha” para cortar o material.
Figura 5: Principio da cunha cortante
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 à dureza e a tenacidade do material. A Figura 6 exemplifica a variação do ângulo e cunha de acordo com a dureza do material.
Figura 6: Variação do ângulo da cunha, em função da dureza do material.
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 à peça. A Figura 7 ilustra uma ferramenta de corte (ferramenta de plaina) com os ângulos de folga (α), e de saída (γ).
Figura 7: Ângulo de folga (α) e de saída (γ) para uma ferramenta de corte de plaina
As seguintes definições adotadas são necessárias para a determinação dos
ângulos da cunha cortante de uma ferramenta de usinagem.
Figura 8: Cunha cortante e as direções de corte e avanço definindo o plano de trabalho (Pf)
Figura 9: Arestas de corte e superfícies da parte de corte de uma ferramenta torno.
É através destes planos que são definidos os ângulos da cunha cortante. Os principais planos são:
O ângulo γ deve ser:
Angulo de cunha da ferramenta (β): ângulo entre a superfície da saída e
a de folga.
Ângulo de folga (α ): ângulo entre a superfície de folga e o plano de corte (Ps - plano que contém a aresta de corte e é perpendicular ao plano de referência. O ângulo de folga possui as seguintes funções e características:
forma esquemática os ângulos α, β e γ.
Figura 12: Ângulos de folga (α), de cunha (β) e de saída (γ).
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;
Ângulo de ponta (ε): ângulo entre os planos principal de corte (P^ s^ ) e o secundário (P’s ); Ângulo de posição secundária (χ’): ângulo entre o plano secundário de corte (P’s ) e o plano de trabalho. A Figura 3.10 ilustra os ângulos χ, χ’ e ε.
Figura 13: Ângulos medidos no plano de referência (Pr) χ, χ’ e ε.
Ângulo de inclinação (λ ): ângulo entre a aresta de corte e o plano de
referência.
Funções do ângulo “λ”:
Quando a ponta da ferramenta for:
Figura 14: Ângulo de inclinação “λ”.
Figura 15: Ângulos de uma ferramenta de torneamento.
4.1 Fazer esquema da ferramenta mostrando os ângulos obtidos.
4.2 Como seria a montagem para afiação de brocas helicoidais?
Quais os equipamentos necessários? Fazer esquemas (croqui).
Para se iniciar o processo de afiação de brocas é necessário ter uma clara
noção de que uma broca dispões de uma linha de corte que apenas funciona
quando está afiada devidamente.
Broca vista de topo.
Para se afiar uma broca é necessário ter uma pedra de esmeril (para brocas de grande dimensão um motor com disco de esmeril).
No caso de serem brocas muito pequenas devem ser suportadas em um mandril
para que seja facil proceder a todo o processo de afiar brocas.
Para se iniciar o processo de afiar brocas, deve assentar a linha de corte da broca sobre a pedra.
Ao mesmo tempo que se inicia um deslizamento sobre a pedra ao mesmo tempo
que se faz uma rotação à broca, passando de um angulo de 59º, para 55º e depois
para 50º. Assim, todo este procedimento vai criar uma espácie de “lâmina” na zona
da “linha de corte”.
Depois de “reafiada”, a broca deve ser testada, se ela estiver bem afiada iniciará o
processo de corte com naturalidade, no entanto se estiver mal afiada, o provável
é começar a dançar sobre a superfície metálica.
O tipo de afiação mais difundido é a afiação em cone de revolução ou
simplesmente afiação cônica. Nesse processo a broca é colocada em frente a um
rebolo tal maneira que seu eixo geométrico forme com a face do rebolo, um
angulo igual a metade do angulo de ponta desejada. Uma vez encostada uma das
arestas cortantes da broca na face do rebolo, a broca é girada em torno de um
eixo de rotação do aparelho.
Existe também a máquina afiadora portátil:
4.3 Quais os componentes principais das ferramentas de aço rápido e
de carbonetos (metal duro)?
aço rápido: aços com altos teores de tungstênio, cobalto e nióbio. Material
tenaz com alta resistência ao desgaste.
Metal duro: uma liga de carboneto de tungstênio, produzido pela metalurgia do pó. O produto é obtido pela prensagem e sinterização de uma mistura de pós de carboneto e outros materias de menor ponto de fusão, chamados aglomerantes (cobalto, cromo, níquel ou uma combinação deles).
4.4 Como são fabricadas as ferramentas de metal duro?
Após a prensagem, o composto já tem consistência suficiente para ser usinado na forma desejada, ou bem próximo dela. Ocorre a seguir o processo de sinterização, aquecimento a uma temperatura suficiente para fundir o aglomerante, que preenche os vazios entre os grãos dos carbonetos. O resultado é um material de dureza elevada, entre 75 e 90 HR, dependendo do teor de aglomerante e do tamanho de grão do carboneto. As maiores durezas são conseguidas com baixos teores de aglomerante e tamanho de grão reduzido. Por outro lado maior tenacidade é obtida aumentando o teor de aglomerante e/ou aumentando o tamanho de grão.
Conclui-se que o objetivo deste trabalho de apresentar os princípios básicos
da afiação e os ângulos das ferramentas foi alcançado.
Apesar de existirem várias máquinas modernas para a afiação de
ferramentas, o moto esmeril ainda é muito utilizado na afiação das ferramentas.
Anexo 1
