Processos De Usinagem

DEMEC/UFRGS ENG03343 – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO POR USINAGEM

ALARGAMENTO

Heraldo Amorim Porto Alegre, agosto de 2003

1. Alargamento O processo de furação é basicamente um processo de desbaste, que gera peças com tolerâncias pobres (ISO IT11 – IT14). Quando são necessários melhores acabamentos superficiais ou tolerâncias mais apertadas, é necessário o uso de ferramentas que o permitam. O uso de alargadores serve para prover a furos já existentes a tolerância dimensional e o acabamento superficial desejado. Alargadores são ferramentas de múltiplas arestas de corte que, através dos movimentos de corte e avanço servem para alargar e acabar furos. 1.1 Alargadores helicoidais de desbaste (ou brocas de correção) Usados para aumentar o diâmetro de furos brutos de fundição ou forjamento, ou ainda de furos anteriormente desbastados. Distinguem-se das brocas comuns pelo fato de possuir no mínimo 3 arestas de corte (com respectivos canais e guias). Alargadores de haste cilíndrica (Figura 1) são padronizados pela ABNT – PB 297 (DIN 344), em diâmetros que variam de 5 a 30 mm. Alargadores de haste com cone morse (PB – 291, DIN 343) podem variar de 9 a 50 mm. Para diâmetros maiores, usa-se alargadores tipo a bucha (postiços – Figura 2), padronizados pela DIN 222 de 25 a 100mm, com ∂ de 13 e 14º e σ = 90º.

Figura 1 – Alargador de desbaste helicoidal com haste cônica. Fonte: Stemmer.

O diâmetro mínimo do furo deve ser igual ou maior que o diâmetro mínimo da broca (0,65D). A escolha do alargador de desbaste deve ser feita baseada na precisão e no acabamento necessários. Se o alargador de desbaste for executar a última operação, seu diâmetro deve ser

igual ao diâmetro do furo desejado. Se um alargador de acabamento for usado no passe final, o de desbaste deve ser usado com sub-medida (0,2-0,4mm, dependendo do diâmetro do furo).

Figura 2 – Alargador de desbaste postiço. Fonte: Stemmer.

O cálculo de força de avanço e momento torçor pode ser feito de forma análoga à usada para brocas, apenas levando-se em consideração o número de arestas de corte. As velocidades de corte são, geralmente, em torno de um quarto das velocidades de corte usuais em torno. Quanto aos avanços usados em alargamento de desbaste, devem ser calculados de forma diferente para faixas de diâmetro diferentes. Para furos de diâmetros menores que 50 mm, f deve estar em torno de 1% do diâmetro do furo para a maioria dos materiais, reduzindo-se para 0,5% do diâmetro para furos de diâmetro maior que 50mm,.

1.2 Rebaixadores (Figura 3) Usados para aplainar superfícies adjacentes e furos, com o propósito, geralmente, de gerar apoios eficientes para parafusos, porcas e arruelas. Para rebaixos de maior profundidade, o rebaixador deve ser levemente cônico ou possuir guias e ranhuras periféricas.

Figura 3 – Rebaixador (a) de superfície (b) com haste e guia. Fonte: Stemmer.

1.3 Escariadores (Figura 4)

Servem para remover rebarbas e gerar um pequeno chanfro na entrada e saída de furos. Podem ter ângulos de ponte de 60º (DIN334), 75º (DIN381), 90º (DIN335) ou 120º (DIN347). Não são adequadas para furos de grandes dimensões (por exemplo, para assentar parafusos), pois possuem pouco espaço para o cavaco. Neste caso, usa-se alargadores de desbaste com ângulo de ponta (σ) apropriado.

Figura 4 – Escariador. Fonte: Stemmer.

1.4 Alargadores de Acabamento Usados para a obtenção de furos com grande precisão e acabamento superficial. Possuem de 4 a 20 dentes distribuídos na periferia. O número de dentes geralmente é par (facilita a medição do alargador) e estes são normalmente retos. Para a usinagem de furos com rasgos ou interrupções na parede, evita-se o uso de alargadores de dentes retos. Neste caso, os alargadores usados são do tipo helicoidal, com hélice esquerda para corte à direita (ou vice-versa). A direção da hélice discorda da direção de corte para que o cavaco seja empurrado para a frente, evitando que este prejudique a superfície usinada. Isto também causa uma força axial que faz com que a ferramenta se fixe melhor no cone e elimina folgas da máquina. Usando ferramenta com hélice e corte à direita, o cavaco é puxado para cima, podendo provocar arranhões. Além disso, a força resultante ‘puxa’ a ferramenta do cone ou mandril. Desse modo, este tipo de hélice só é usada para o alargamento de furos cegos, onde o cavaco não tem espaço para se alojar caso seja empurrado para a frente. Para evitar vibrações, os dentes dos alargadores costumam ser dispostos com divisão de passos diferente entre os dentes (Figura 5). Pares opostos devem possuir divisão igual, a fim de facilitar a edição da ferramenta.

Figura 5 – Divisão de passo em alargadores de acabamento. Fonte: Stemmer.

Alargadores de acabamento podem ser manuais ou de máquina (Figura 6): •

Em alargadores manuais, os chanfros de 45° servem apenas de guia, não executando o corte. Neste caso, o corte é feito por um chanfro secundário, que ocupa 1/4 do comprimento do alargador. O diâmetro de entrada, neste caso, varia de 93 a 98% do diâmetro final.

Figura 6 – Alargadores manual e de máquina. Fonte: Stemmer.

1.4.1

Alargadores de Acabamento – Sistema de Referência, Geometria e Condições de Trabalho

Tanto o sistema de referência quanto a geometria de alargadores de acabaento são bastante similares aos relativos a brocas helicoidais, à exceção, quando for o caso de alargadores de dentes retos, do ângulo de hélice (λ). As Figuras 7 e 8 mostram o sistema de referência e a geometria de alargadores de acabamento.

Plano de corte

λs γo

βo

Plano ortogonal

αo

γ’p’

γf χ

Figura 7 – Sistema de referência para alargadores de acabamento. Adaptado de Stemmer.

Figura 8 – Geometria de ferramenta de alargadores de acabamento. Fonte: Stemmer. As Tabelas 1 e 2 mostram as sobremedidas e as condições de usinagem recomendadas para o acabamento de furos.

Tabela 1 – Sobremedidas recomendadas para o acabamento de furos. Fonte: Stemmer Diâmetro dos furos

Aço e FoFo Zn, cobre e ligas de Alumínio

Plásticos

até 5 mm

0,1 a 0,2

0.5

0,2

5 a 20 mm

0,2 a 0,3

0,6-0,8

0,4

20 a 50 mm

0,3 a 0,5

——

0,5

maior do que 50 mm

0,5 a 1,0

——-

-—-

Tabela 2 – Condições de usinagem recomendadas para o acabamento de furos. Fonte: Stemmer Material e resistência [Mpa]

Aço SAE 1020 Aço SAE 1040 Aço liga 700/900 Aço liga 900/1100 Ferro fundido doce Ferro fundido duro Aços inoxidáveis Latão dúctil Latão tenaz Metal leve Ligas de alumínio Cobre Material plástico

Fluido*

OR ou E OR ou E OR OR Seco Seco OR OR ou Seco OR OR OR OR -

Vc [m/min]

12 a 15 10 a 12 6a8 3a5 6 a 18 6 a 10 3a5 20 a 25 12 a 20 30 a 50 12 a 15 10 a 20 5 a 10

Avanços [mm/rot] para alargadores de D até 10mm

D até 20mm

D> 20mm

1 a 0,2 1 a 0,2 1 a 0,2 1 a 0,2 0,3 0.2 0.2 0,4 0,4 0,2 a 0,3 0,2 0,2 0.4

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3-0.5 0,2 0,2 0,5 0,5 0,3 0,3 0,3 0,6

0,4 0,4 0,4 0,4 0,6 0.3 0.3 0,6 0,6 0,4 0,4 0,4 0.8

*OR = óleo refrigerante; E = emulsão.

1.5 Recomendações para o Uso de Alargadores Stemmer faz as seguintes recomendações para o uso de alargadores; •

O uso de alargadores helicoidais é indispensável para o alargamento de superfícies interrompidas è nunca use alargadores de dentes retos neste caso!

•

Alargadores de dentes retos produzem componentes de maior precisão;

•

Nunca gire o alargador para trás, nem mesmo para tirá-lo do furo. Isto provoca a quebra dos dentes;

•

Para o alargamento de furos com elevada precisão e bom acabamento, use primeiro um alargador de desbaste e depois um de acabamento;

•

Melhores acabamentos são obtidos com avanço uniforme;

•

O uso de lubrificante gera melhores resultados para alguns materiais;

•

A afiação de alargadores deve ser feita com cuidado, para garantir a concentricidade das arestas de corte;

•

O acabamento das arestas de corte causa um aumento na vida do alargador;