Proc. Usinagem.pdf

PROCESSOS DE USINAGEM Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc.

Introdução Os processos de usinagem começaram a ser desenvolvidos quando o homem descobriu que podia transformar movimento lineares em movimentos de rotação e realizar determinadas tarefas com maior precisão e menor esforço físico.

Introdução O que é USINAGEM? Resposta n. 1: “UM PROCESSO DE FABRICAÇÃO”

O que é FABRICAÇÃO? “Fabricar é transformar matérias primas em produtos acabados, por vários processos, seguindo planos bem organizados”.

Introdução Vários fatores são considerados num processo de fabricação

Um simples clipe envolve: • projeto •seleção de material •seleção do método de fabricação

Introdução O que é USINAGEM? Resposta n. 2: “Processo de fabricação com remoção de cavaco”.

O que é cavaco? “Porção de material da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma geométrica irregular”.

Cavaco

Introdução Na seleção do processo de fabricação, considerar os seguintes fatores: • • • • • • • • • •

Tipo do material e suas propriedades Propriedades finais desejadas Tamanho, forma e complexidade do componente Tolerâncias e acabamento superficial requeridos Processo subseqüente envolvido Projeto e custo de ferramental; efeito do material na vida da ferramenta ou matriz Sucata gerada e seu valor Disponibilidade do equipamento e experiências operacionais Número de partes requeridas e taxa de produção desejada Custo total do processamento

Introdução

Introdução O que é USINAGEM? Resposta n. 3 (Ferraresi) “Operação que ao conferir a peça a forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer desses três itens, produzem cavaco”.

Introdução O que é USINAGEM? Resposta n. 4: “Um processo complexo e simples, ao mesmo tempo, onde se produzem peças removendo-se excesso de material, na forma de cavaco”. COMPLEXO devido às dificuldades de se determinar as imprevisíveis condições ideais de corte. SIMPLES porque uma vez determinadas as condições ideais de corte, o cavaco se forma corretamente, proporcionando um espetáculo muito interessante, sem exigir qualquer tipo de ação especial do operador.

Introdução As condições ideais de corte consistem de: 1. material e geometria adequada da ferramenta de corte; 2. velocidade de corte e avanço adequados para um profundidade de corte pré-determinada; 3. fluido de corte adequado. Tudo isto para ser usado em uma máquina ferramenta pré-escolhida, para usinar um determinado material. Estas condições ideais de corte são aquelas capazes de produzir peças dentro de especificações de forma, tamanho e acabamento ao menor custo possível.

Introdução SHAW: “É praticamente impossível PREVER a performance no corte dos metais. Entretanto, isto não quer dizer que estudos detalhados dos processos de usinagem não tem valor. Cada ponto fundamental que é detalhadamente estudado e propriamente interpretado, contribui para o nosso ENTENDIMENTO do processo, e entendimento é o passo mais próximo da capacidade de prever”.

Introdução IMPORTÂNCIA DA USINAGEM • Processo de fabricação mais popular entre todos os outros. • Cerca de 10% de toda a produção de metais é transformada em cavacos. Só nos EUA isto é igual a 15 milhões de tonelada/ano. • O custo de usinagem no Reino Unido (U.K.) é estimado em US$ 50 bi/ano.

Introdução • As operações de usinagem nos fornecera peças com forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer destes três bens e produzem cavaco. • As operações de conformação são aquelas que visam conferir à peça a forma ou as dimensões, ou o acabamento específico, ou ainda qualquer combinação destes três bens, através da deformação plástica do metal.

Introdução • Ferramenta de Usinagem – São ferramentas constituídas de arestas cortantes, destinadas a remoção de cavaco.

• Ferramenta Monocortante – Caracteriza-se por possuir apenas uma superfície de corte, ou de saída.

• Ferramenta Multicortante – Possui mais de uma superfície de corte.

Introdução • Desbaste – Operação de usinagem anterior ao acabamento, que visa obter dimensões próximas às dimensões finais da peça.

• Acabamento – Operação de usinagem destinada a obter na peça as dimensões finais, um acabamento especificado, ou ambos.

Introdução • Tipos de movimentos Para atender ao propósito de uma maquina-ferramenta é necessário que se realizem movimentos relativos entre a peça e a ferramenta. Por convenção, os movimentos ocorrem supondo-se a peça parada, sendo portanto, todo o movimento realizado pela ferramenta. Os movimentos relativos entre peça e ferramenta podem ser classificados como ativos ou passivos. Sendo considerados movimentos ativos, aqueles que provocam remoção de material.

Introdução • Movimento de corte – Movimento entre a ferramenta e a peça que, sem a ocorrência concomitante do movimento de avanço, provoca a remoção do cavaco, durante uma única rotação do curso da ferramenta.

• Movimento de Avanço – Movimento entre a ferramenta e a peça que, juntamente com o movimento de corte, possibilita uma remoção continua do cavaco, durante varias rotações ou cursos da ferramenta.

• Movimento Efetivo de corte – Movimento resultante dos movimentos de avanço e de corte, realizados simultaneamente.

GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE Movimentos • Que causam diretamente a saída do cavaco: – movimento de corte – movimento de avanço – movimento efetivo

• Que não tomam parte direta na formação do cavaco: – – – –

movimento de aproximação movimento de ajuste movimento de correção movimento de recuo 21

GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE • Direções dos movimentos: – Direção de Corte – Direção de Avanço – Direção Efetiva • Percursos da Ferramenta na Peça: – Percurso de Corte, LC – Percurso de Avanço, Lf – Percurso Efetivo, Le • Velocidades: – Velocidade de Corte, vc – Velocidade de Avanço, vf – Velocidade Efetiva, ve 22

GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE Cálculo de Velocidades Velocidade de corte [m/min]:

VC      n / 1000

Velocidade de avanço [mm/min]:

Velocidade efetiva de corte [m/min]:

Vf  f  n    Ve  VC  Vf 23

GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE

Direção dos movimentos de corte, avanço e efetivo

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Superfícies na peça • Superfície a usinar: é a superfície da peça a ser removida pela usinagem; •

Superfície usinada: é a superfície desejada, produzida pela ação da ferramenta de corte;

•

Superfície transitória: é a parte da superfície produzida na peça pelo gume da ferramenta e removida durante o curso seguinte de corte, durante a rotação seguinte da peça ou da ferramenta ou pelo gume seguinte.

Superfícies na peça

Formação do Cavaco

O Corte Ortogonal

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Formação do Cavaco

Diagrama da cunha cortante 28

Formação do Cavaco

Esquema mostrando as zonas de cisalhamento primária e secundária 29

Formação do Cavaco A formação do cavaco é um processo cíclico, dividido em quatro etapas: 1. Recalque 2. Deformação plástica 3. Ruptura 4.

Movimento sobre a superfície de saída

da

ferramenta.

Cada volume de material que passar por um ciclo, formará uma lamela de cavaco. 30

Formação do Cavaco Formas de Cavacos •

Cavaco em fita

•

Cavaco helicoidal

•

Cavaco espiral

•

Cavaco em lascas ou pedaços 31

Formação do Cavaco fragmentado

Formas de cavacos produzidos na usinagem dos metais

Formação do Cavaco

Efeito do avanço e da profundidade de corte na forma dos cavacos

Processos Mecânicos de Usinagem • Torneamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes.

Torneamento • Torneamento retilíneo; – Torneamento cilíndrico; – Torneamento cônico; – Torneamento radial; – Perfilamento.

• Torneamento curvilíneo;

Torneamento

Torneamento circular externo

Sangramento Radial

Torneamento circular interno

Torneamento

Torneamento

Torneamento

Torno Universal

Torno CNC

Ferramentas

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Aplainamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical.

Aplainamento

Aplainamento de perfis

Aplainamento de ranhuras em T

Aplainamento de rasgos

Aplainamento

Aplainamento de superfície côncava

Aplainamento de guias

Aplainamento

Aplainamento

Máquina de Aplainar ou Limador

Processos Mecânicos de Usinagem • Furação: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com auxílio de uma ferramenta geralmente multicortante. Para isso, a ferramenta ou a peça giram e simultaneamente a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea

Furação • Operações: – Furação Cheia; – Escalonamento; – Furação escalonada; – Furação de centros; – Trepanação.

Furação

Furação

Furação

Furadeira

Furadeira de coluna

Furadeira de bancada

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Alargamento: Processo mecânico de usinagem destinado ao desbaste ou ao acabamento de furos cilíndricos ou cônicos, com auxílio de ferramenta geralmente multicortante.

Alargamento

Alargamento cilíndrico de acabamento

Alargamento cônico de desbaste

Alargamento Cilíndrico

Alargamento Cônico

Processos Mecânicos de Usinagem • Rebaixamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de uma forma qualquer na extremidade de um furo.

Rebaixamento

Rebaixamento

Processos Mecânicos de Usinagem • Mandrilamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas.

Mandrilamento • Operações: – Mandrilamento cilíndrico; – Mandrilamento Radial; – Mandrilamento Cônico; – Mandrilamento de superfícies especiais;

Mandrilamento

Processos Mecânicos de Usinagem • Fresamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com o auxílio de ferramentas geralmente multicortantes.

Fresamento • Operações: – Fresamento Cilíndrico tangencial; – Fresamento Frontal; – A casos que os dois tipos de fresamento comparecem simultaneamente; – Fresamento Composto;

Fresamento

Fresamento tangencial

Fresamento frontal angular

Fresamento

Fresamento

Fresamento

Fresadoras

Fresadora vertical

Fresadora horizontal

Fresadora universal

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Serramento: Processo mecânico de usinagem destinado ao seccionamento ou recorte com auxílio, de ferramentas multicortantes de pequena espessura.

Serramento • Operações: – Serramento retilíneo; • Retilíneo alternativo; • Retilíneo contínuo;

– Serramento circular.

Serramento

Serramento

Serra Fita Horizontal

Ferramentas

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Brochamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com auxílio de ferramentas multicortantes

Brochamento • Operações: – Brochamento interno ; – Brochamento externo.

Brochamento

Brochamento interno

Brochamento

Brochadeira

Brochadeira vertical

Brochadeira

Brochadeira horizontal

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Roscamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de filetes, por meio da abertura de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução.

Roscamento • Operações: – Roscamento interno ; – Roscamento externo.

Roscamento

Roscamento

Roscamento

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Limagem: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com auxílio de ferramentas multicortantes (elaboradas por picagem) de movimento contínuo ou alternativo.

Limagem

Processos Mecânicos de Usinagem • Rasqueteamento: Processo manual de usinagem destinado à ajustagem de superfícies com auxílio de ferramenta monocortante.

Rasqueteamento

Processos Mecânicos de Usinagem • Tamboramento: Processo mecânico de usinagem no qual as peças são colocadas no interior de um tambor rotativo, juntamente ou não com materiais especiais, para serem rebarbadas ou receberem um acabamento.

Tamboramento

Processos Mecânicos de Usinagem

• Retificação: Processo de usinagem por abrasão destinado à obtenção de superfícies com auxílio de ferramenta abrasiva de revolução.

Retificação • Operações: – Retificação tangencial: • • • • •

Retificação cilíndrica; Retificação cônica; Retificação de perfis; Retificação tangencial plana; Retificação cilíndrica sem centros;

– Retificação frontal;

Retificação

Retificação plana

Retificação interna

Retificação

Retificação

Retificação

Retificação

Retificadora Cilíndrica

Retificadora Plana

Ferramentas

Ferramentas

Processos Mecânicos de Usinagem • Brunimento: Processo mecânico de usinagem por abrasão empregado no acabamento de furos cilíndricos de revolução, no qual todos os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante contato com a superfície da peça e descrevem trajetórias helicoidais.

Brunimento

Processos Mecânicos de Usinagem • Superacabamento: Processo mecânico de usinagem por abrasão empregado no acabamento de peças, no qual os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante contato com a superfície da peça.

Superacabamento

Processos Mecânicos de Usinagem • Lapidação: Processo mecânico de usinagem por abrasão executado com abrasivo aplicado por porta-ferramenta adequado, com objetivo de se obter dimensões especificadas da peça .

Lapidação

Processos Mecânicos de Usinagem • Espelhamento: Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual é dado o acabamento final da peça por meio de abrasivos, associados a um porta-ferramenta específico para cada tipo de operação, com o fim de se obter uma superfície especular .

Processos Mecânicos de Usinagem • Polimento: Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual a ferramenta é constituída por um disco ou conglomerado de discos revestidos de substâncias abrasivas.

Polimento

Processos Mecânicos de Usinagem • Lixamento: Processo mecânico de usinagem por abrasão executado por abrasivo aderido a uma tela e movimentado com pressão contra a peça.

Lixamento

Processos Mecânicos de Usinagem • Jateamento: Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual as peças são submetidas a um jato abrasivo, para serem rebarbadas, asperizadas ou receberem um acabamento .

Jateamento

Processos Mecânicos de Usinagem • Afiação: Processo mecânico de usinagem por abrasão, no qual é dado o acabamento das superfícies da cunha cortante da ferramenta, com o fim de habilitá-la desempenhar sua função. Desta forma, são obtidos os ângulos finais da ferramenta.

Afiação

Processos Mecânicos de Usinagem • Denteamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de elementos denteados. Pode ser conseguido basicamente de duas maneiras: formação e geração .

Denteamento de engrenagens cilíndricas

Denteamento de engrenagens cilíndricas

Denteamento de engrenagens cilíndricas

Denteamento de engrenagens cônicas de dentes retos

Denteamento de engrenagens cônicas de dentes retos

Denteamento de engrenagens cônicas de dentes curvos

Denteamento de engrenagens cônicas de dentes curvos

Denteamento de engrenagens cônicas de dentes curvos

PROCESSOS DE USINAGEM Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc.