7 - aplainamento e furação
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Aplainamento e FuraçãoTRANSCRIPT
Universidade Metodista de Piracicaba
(UNIMEP)
Faculdade de Engenharia Arquitetura e Urbanismo
(FEAU)
Curso de Engenharia de Controle e Automação
Grupo 2
PROCESSO DE FABRICAÇÃO E METROLOGIA:
Processo de Aplainamento e Furação
Santa Bárbara D’ Oeste – SP
Abril / 2009
Processo de Aplainamento e Furação
Ivan De Latorre Monfrinato RA: 0609248
Lucas Jacette RA: 0605667
Rubens da Silveira Lara Jr. RA: 0605667
PROFESSOR: Antonio Fernando Godoy
Relatório de Experimento apresentado para
avaliação da Disciplina de Processos de Fabricação
e Metrologia do 7º semestre, do Curso de
Engenharia de Controle e Automação, da
Universidade Metodista de Piracicaba sob
orientação do Prof. Antônio Fernando Godoy.
Data da realização: 15/04/2009
Data da entrega: 29/04/2009
Santa Bárbara D’ Oeste – SP
Abril / 2009
SUMÁRIO
A) Processo de Aplainamento
1 OBJETIVO ............................................................................................................ 6
2 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 7
2.1 Funcionamento do Processo de Eletroerosão .................................................. 7
2.2 Eletroerosão por Penetração ............................................................................. 9
2.3 Eletroerosão a Fio ............................................................................................... 9
2.4 Importância Para o Setor de Ferramentaria .....................................................10
3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA .................................................................................12
3.1 Materiais Utilizados ............................................................................................12
3.2 Método ................................................................................................................12
4 RESULTADOS ....................................................................................................15
5 ANÁLISE DE RESULTADOS ..............................................................................16
6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA ....................17
7 CONCLUSÃO ......................................................................................................21
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................22
B) Processo de Furação
1 OBJETIVO ...........................................................................................................23
2 INTRODUÇÃO .....................................................................................................24
2.1 Tipos de Mandrilamento ....................................................................................24
2.2 Ferramentas de Mandrilamento ........................................................................25
2.3 Mandriladora .......................................................................................................26
3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA .................................................................................28
3.1 Materiais Utilizados ............................................................................................28
3.2 Método ................................................................................................................28
4 RESULTADOS ....................................................................................................32
5 ANÁLISE DE RESULTADOS ..............................................................................33
6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA ....................34
7 CONCLUSÃO ......................................................................................................39
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................40
LISTA DE FIGURAS
A) Processo de Aplainamento
Figura 2.1 Esquema do processo de eletroerosão..........................................................8
Figura 2.2 Eletroerosão a fio..........................................................................................10
Figura 3.1 Plaina utilizada na prática.............................................................................13
Figura 3.2 Condições de usinagem...............................................................................13
Figura 3.3 Processo de aplainamento...........................................................................14
Figura 4.1 Resultado final do aplainamento..................................................................15
Figura 6.1 Polia dentada e ângulos de avanço (240°) e retorno (120°)........................18
Figura 6.2 Diferença no acabamento da fresadora e da plaina....................................20
LISTA DE FIGURAS
B) Processo de Furação
Figura 2.1 Tipos de mandrilamento...............................................................................25
Figura 2.2 Mandriladora.................................................................................................27
Figura 3.1 Peça marcada e pronta para furação...........................................................28
Figura 3.2 Etapas para confecção de um furo escareado.............................................29
Figura 3.3 Etapas para confecção de um furo com rebaixo..........................................30
Figura 3.4 Etapas para confecção de um furo calibrado...............................................30
Figura 3.5 Etapas para confecção de um furo roscado.................................................31
Figura 4.1 Desenho seguido para realização dos furos................................................32
Figura 4.2 Furos obtidos ao final do processo..............................................................32
Figura 6.1 Esquema de uma broca...............................................................................38
Figura 6.2 Esquema de um alargador...........................................................................38
6
A) Processo de Aplainamento
1 OBJETIVO
Realizou-se a prática a fim de compreender o funcionamento da plaina
limadora bem como o próprio processo de aplainamento analisando seus tipos de
movimentos e suas possíveis operações.
7
2 INTRODUÇÃO
O processo de eletroerosão teve seu início durante a segunda guerra
mundial, sendo utilizado para recuperação de peças com ferramentas quebradas.
Atualmente esse processo é muito utilizado na fabricação de peças complexas,
porém em baixas escalas de produção, no máximo em pequenas séries.
A eletroerosão é um processo térmico de fabricação caracterizado pela
remoção de material conseqüente a sucessões de descargas elétricas que
ocorrem entre um eletrodo e uma peça, através de um líquido dielétrico. Nesse
processo A peça é submersa em um líquido, onde não existe força de corte, pois
não há contato entre a ferramenta e a peça não formando as tensões comuns dos
processos convencionais de usinagem.
2.1 Funcionamento do Processo de Eletroerosão
A ferramenta que produz a erosão, ou seja, o desbaste da superfície
usinada é o eletrodo. Para que a eletroerosão ocorra, a peça e o eletrodo são
mergulhados num recipiente que contém um fluido isolante, isto é, não condutor
de eletricidade, chamado dielétrico. Em geral, são utilizados como dielétricos o
óleo mineral e o querosene, porém deve se atentar ao querosene, pois apesar de
nocivo, ele é inflamável.
Tanto a peça como o eletrodo, estão ligados a uma fonte de corrente
contínua por meio de cabos. Geralmente, o eletrodo tem polaridade positiva e a
peça, polaridade negativa. Um dos cabos está conectado a um interruptor, que
aciona e interrompe o fornecimento de energia elétrica para o sistema.
Ao ser ligado o interruptor, forma-se uma tensão elétrica entre o eletrodo e
a peça. A princípio não há passagem de corrente, já que o dielétrico atua como
isolante, porém a partir do momento em que a ferramenta se aproxima da peça, o
dielétrico passa a atuar como condutor, formando uma “ponte” de íons entre o
eletrodo e a peça, produzindo uma “faísca” que superaquece a superfície do
8
material dentro do campo de descarga, fundindo-o. Estima-se que, dependendo
da intensidade da corrente aplicada, a temperatura na região da faísca possa
variar entre 2.500°C e 50.000°C.
A distância mínima entre a peça e a ferramenta, na qual é produzida a
faísca, é chamada GAP (folga) e depende da intensidade da corrente aplicada. O
GAP é o comprimento da faísca. O tamanho do GAP pode determinar a
rugosidade da superfície da peça. Com um GAP alto, o tempo de usinagem é
menor, mas a rugosidade é maior. Já um GAP mais baixo implica em um maior
tempo de usinagem e menor rugosidade de superfície. O fornecimento de
corrente é interrompido pelo afastamento do eletrodo. O ciclo recomeça com a
reaproximação do eletrodo até a distância GAP.
Figura 2.1 Esquema do processo de eletroerosão.
(Figura retirada do trabalho sobre Usinagem por Eletroerosão. Realizado por Igor Schmidt e Sarita
Canabarro Sabo)
As partículas fundidas, desintegradas na forma de minúsculas esferas, são
removidas da região por um sistema de limpeza e no seu lugar, fica uma pequena
cratera. O líquido dielétrico, além de atuar como isolante participa desta limpeza e
ainda refrigera a superfície usinada.
9
A duração da descarga elétrica e o intervalo entre uma descarga e outra
são medidos em microssegundos e controlados por comandos eletrônicos.
Descargas sucessivas, ao longo de toda a superfície do eletrodo, fazem a
usinagem da peça. A freqüência das descargas pode alcançar até 200 mil ciclos
por segundo. Na peça fica reproduzida uma matriz, que é uma cópia fiel do
eletrodo, porém invertida.
2.2 Eletroerosão por Penetração
O processo mais comum da eletroerosão é o processo por penetração que
se baseia na penetração do eletrodo na peça, tendo a imagem do eletrodo
transferida na mesma.
Esse processo é muito utilizado pelas indústrias automotivas, indústrias de
estampagem, usinagem de metais duros, usado na fabricação de peças de
geometrias complexas e indústrias de moldes e matrizes.
2.3 Eletroerosão a Fio
Os princípios básicos deste processo são semelhantes aos da eletroerosão
por penetração. A diferença é que, neste processo, um fio de latão ionizado,
atravessa a peça submersa em água desionizada, em movimentos constantes,
provocando descargas elétricas entre o fio e a peça, as quais cortam o material.
Para permitir a passagem do fio, é feito previamente um pequeno orifício no
material a ser usinado.
O corte a fio é programado por computador, que permite o corte de perfis
complexos, com exatidão, praticamente sem distorções ou alterações na micro-
estrutura. Porém, com esse processo, há uma baixa taxa de remoção de material
e uma produção de superfícies com camadas refundidas, além das dificuldades
no descarte dos fluidos utilizados no processo.
Esse processo é muito utilizado na confecção de matrizes para estampas
de corte, fieiras para trefilação, fabricação de ferramentas de metal duro, além de
10
capacidade de usinar materiais muito duros e de difícil usinagem pelos processos
tradicionais.
Figura 2.2 Eletroerosão a fio.
(Figura retirada do site da empresa Constru Mold – Usinagem Técnica)
2.4 Importância Para o Setor de Ferramentaria
Sua importância ao setor de ferramentaria se dá devido ao fato que
processo de eletroerosão é um processo de precisão, muito utilizado atualmente
na fabricação de matrizes, utilizada também para cortes em materiais muito duros
e resistentes.
Caracteriza-se pela complexidade dos perfis e das tolerâncias que produz,
frente a outros processos de usinagem bem mais dispendiosos e de menor
precisão. Algumas peças de complexidade altas só são possíveis através deste
processo.
Uma vantagem adicional desse processo é a automatização das máquinas
de eletroerosão, o que permite a obtenção de estreitos limites de tolerância, pois
é possível ter um controle rigoroso das ações da ferramenta.
11
Tudo isso torna a eletroerosão um processo adequado para atender as
exigências atuais de qualidade e produtividade.
12
3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA
3.1 Materiais Utilizados
- Plaina Limadora;
- Ferramenta;
- Paquímetro;
- Peça de aço 1020.
3.2 Método
Primeiramente, nos foi apresentado o processo de aplainamento,
ressaltando informações sobre os tipos de operações que esta máquina
ferramenta pode realizar, os cuidados a serem observados para o seu
funcionamento, os movimentos fundamentais, a fixação da peça e da ferramenta.
Foi feito também uma breve análise do processo de fabricação da peça, a escolha
das condições de usinagem (números de golpes da ferramenta, velocidade de
avanço e recuo, ferramenta) e a confecção e inspeção da peça.
Após a apresentação do processo, foi apresentada a máquina que iria ser
utilizada, no nosso caso, uma Plaina Limadora Horizontal constituída de uma
mesa vertical manual, engrenagens principais e eixo excêntrico, os quais realizam
o movimento da máquina, bem como a manivela e a sapata (transforma
movimento circular em linear). Essa máquina tem um movimento automático
“medido” em golpes por minuto, variação do curso e a variação do avanço são
feitas manualmente, além de possuir também um cabo de aço em sua parte
superior a qual puxa a ferramenta de corte.
13
Figura 3.1 Plaina utilizada na prática.
Figura 3.2 Condições de usinagem
(Número de golpes por minuto e ferramenta utilizada.)
Após uma breve apresentação sobre a máquina, foi explicado sobre o
movimento de avanço e recuo. Nesse ponto foi explicado as angulações descritas
pela sapata durante esses movimentos, que no caso seriam de cerca de 240º no
movimento de avanço e 120º no movimento de recuo.
Em seguida foi fixada uma peça de aço 1020, através de uma morça, na
base da plaina e deu-se início ao processo de aplainamento.
14
Figura 3.3 Processo de aplainamento. Tracejado evidencia a retirada do cavaco.
15
4 RESULTADOS
Como resultado obteve-se uma peça plana, porém com muitas marcas de
usinagem. A figura 4.1 a baixo mostra o resultado obtido com a variação do
avanço da mesa.
Figura 4.1 Resultado final do aplainamento. Lado A indica acabamento com baixa velocidade de
avanço. Lado B indica acabamento com alta velocidade de avanço.
Lado A Lado B
16
5 ANÁLISE DE RESULTADOS
Em relação aos resultados obtidos, pode-se afirmar que a peça final ficou
com o acabamento razoável, devido às diferentes velocidades de avanço que
foram utilizadas, porém mesmo em velocidade baixa, o acabamento não ficou
muito bom, devido à afiação da ferramenta e também da rusticidade do processo.
Porém em casos onde o acabamento não se faz necessário, a plaina é
muito indicada, pois é um processo barato e fácil para a remoção de material.
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6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA
6.1 Qual a importância das plainas para o setor da usinagem de uma forma
geral?
Antigamente, as plainas tinham uma importância muito maior do que nos
dias de hoje, ela praticamente está extinta do setor de usinagem, teve seu lugar
tomado pelas fresadoras. Porém, as plainas são de alta importância nas
aplicações de aplainamento de superfícies planas.
Consiste em uma mesa onde fica a peça a ser trabalhada e que se move
sobre duas guias prismáticas, através de um movimento retilíneo e horizontal. A
ferramenta fica sobre um carro (manual ou automático) sobre guias horizontais
situadas em uma ponte, que pode ser colocada em altura variável.
6.2 Explicar porque o retorno da ferramenta é mais rápido na usinagem com
a plaina. Calcule os tempos de ida e de retorno da ferramenta na operação
da prática.
O movimento do carro oscilante da plaina é obtido através de um sistema
pendular, onde uma sapata se movimenta excentricamente ao movimento angular
da polia dentada da plaina. Obtém-se então um movimento oscilatório derivado de
um movimento circular.
De acordo com a figura 6.1, tirada da própria plaina em que foi realizada a
prática, pode-se observar que o movimento de avanço descrito pela sapata é de
cerca de 240º, enquanto o movimento de retorno é de cerda de 120º. Ou seja, o
tempo de avanço é 2 vezes maior que o tempo de retorno. Essa angulação se dá
dessa maneira devido ao fato de que a plaina só remove material durante o
avanço, por isso que o tempo de avanço é maior do que o de retorno.
18
Figura 6.1 Polia dentada e ângulos de avanço (240°) e retorno (120°).
Cálculo da velocidade:
Durante todo o processo de aplainamento, foi utilizado uma velocidade de
56 golpes por minuto (G.P.M.), portanto, 1 golpe (ciclo) do torpedo era realizado
em:
⇒=
56
1Tciclo 0,0178 minutos ou aproximadamente 1,07 segundos.
Então, em 1 golpe, percorre-se toda a circunferência da polia dentada, ou
seja, percorre os 360º, portanto, o tempo para percorrer 1º da polia é de:
⇒=
360
07,1º1T 2,97 mili-segundos.
Para o avanço, temos:
⇒= º24097,2 msXTavanço 0,714 segundos.
Para o retorno, temos:
⇒= º12097,2 msXTavanço 0,357 segundos.
240º
120º
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6.3 Cite os tipos de operações de usinagem que são possíveis de serem
realizadas numa plaina.
As operações possíveis de se realizar com uma plaina são: aplainamento
de superfícies planas, aplainamento de superfícies côncavas, aplainamento de
guias, rebaixos, perfis, cunhas, rasgos de chavetas, rasgos em T, e muitas vezes
ainda, dependendo da ferramenta, é possível realizar dentes em engrenagens.
6.4 Quais as condições de usinagem empregadas? Explique como se
calcula a velocidade de corte pata uma operação de aplainamento.
As condições de usinagem empregadas foram:
Retirada de material: 1mm por golpe;
Ferramenta: bit de aço rápido com ponta afiada em cunha;
Nº de golpes da ferramenta: 56 golpes por minuto;
Avanço lateral da mesa: 1mm por golpe.
Em relação à velocidade de corte em operações de aplainamento, pode se
dizer que a velocidade de corte é o resultado do deslocamento da ferramenta
diante da peça, considerado no tempo. Portanto pode-se dizer que a velocidade
de corte será dividida em velocidade de avanço e velocidade de recuo, tendo
como fórmulas:
Va = comprimento do curso da ferramenta x tempo de avanço [m / min]
Vr = comprimento do curso da ferramenta x tempo de recuo [m / min]
6.5 A peça da prática poderia ser confeccionada numa fresadora? Caso
afirmativo, quais seriam as vantagens e/ou desvantagens.
Primeiramente, deve-se comentar que a peça realizada na prática não foi a
mesma que constava no roteiro de aulas práticas. O único processo realizado na
prática foi o aplainamento, então, esse processo pode sim ser realizado numa
fresadora, pois uma das funções da fresadora também é o aplainamento,
utilizando-se de uma ferramenta multi-cortante. A vantagem de a peça ser feita na
fresadora seria o acabamento, uma vez que o acabamento gerado por uma
fresadora é muito melhor do que um acabamento gerado por uma plaina.
20
Figura 6.2 Diferença no acabamento da fresadora e da plaina.
A indica acabamento feito em fresadora. B indica acabamento feito em plaina.
6.6 É possível a fabricação da peça esquematizada abaixo na máquina da
prática? Se possível explicar o procedimento.
Esta peça é possível de ser fabricada, porém esta tarefa não seria viável,
pois o arco superior da peça teria de ser feito através da descida e do
deslocamento lateral da peça, ambas coordenadas manualmente e ponto a ponto,
tornando-se elevado o tempo necessário para se produzir a peça. Caso as
dimensões da peça fossem pequenas, poderia ser empregada uma ferramenta
com o formato da peça em negativo, desse modo, seria necessário apenas a
elevação da peça (ponto a ponto) para a retirada de material, evitando assim o
deslocamento lateral da peça.
A B
21
7 CONCLUSÃO
Realizada a prática, pode-se afirmar que a plaina é uma máquina
ferramenta praticamente extinta do setor da usinagem, todas as operações
realizadas nela, hoje podem ser feitas em uma fresadora, com muito mais
precisão, e menos tempo de operação.
No que se diz respeito à utilização da plaina limadora, faz-se necessário
ressaltar a sua grande vantagem em relação as demais máquinas, devido a sua
baixa manutenção e ao seu baixo custo, além do que utiliza-se ferramentas em
aço-rápido (bits), viáveis economicamente e afiáveis quando necessário, além
disso, com esse tipo de máquina, pode ser realizar operações que requerem uma
grande retirada de material.
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8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Disponível em: http://www.engprod.ufjf.br/processos/USINAGEM/APLAINAMENTO.htm,
Aplainamento, acessado em 25 de Abril de 2009, ás 17h20min.
Disponível em: http://www.em.pucrs.br/~molina/ftp/prat_ofic/04_Plaina_Limadora.pdf,
Plaina Limadora, acessado em 24 de Abril de 2009, ás 22h55min.
Disponível em: http://www.cimm.com.br/portal/noticia/material_didatico/3352,
Aplainamento, acessado em 25 de Abril de 2009, ás 19h35min.
Apostila eletrônica “Usinagem I – Conceitos Iniciais”. Pontifícia Universidade
Católica do Rio Grande do Sul - Departamento de Engenharia Mecânica e
Mecatrônica. Adquirido em 25 de Abril de 2009, ás 18h20min.
Disponível em: http://www.ee.pucrs.br/~valega/Eletroeros%E3o.pdf, Usinagem por
Eletroerosão. Trabalho realizado por Igor Schmidt e Sarita Canabarro Sabo,
acessado em 28 de Abril de 2009, ás 23h23min.
23
B) Processo de Furação
1 OBJETIVO
A prática de furação tem como objetivos principais aprender sobre o
funcionamento da furadeira bem como os processos de furação, alargamento,
escareamento e rosqueamento através de uma peça conforme desenho
fornecido.
Além disso, essa prática também servirá para conhecer as ferramentas
utilizadas, assim como a sequência de operações destacando o processo de
confecção da rosca.
24
2 INTRODUÇÃO
O mandrilamento é um processo mecânico de usinagem, geralmente
usado para alargamento de furos. Nessa operação a ferramenta de corte é fixada
no mandril em certo ângulo determinado pela operação a ser realizada.
Pelo mandrilamento pode-se conseguir superfícies cilíndricas ou cônicas,
internas, em espaços normalmente difíceis de serem atingidos, com eixos
perfeitamente paralelos entre si.
Dependendo do trabalho, o mandrilamento também é conhecido como
broqueamento.
2.1 Tipos de Mandrilamento
Os mandrilamento podem ser do tipo cilíndrico, cônico, radial ou esférico.
De acordo com a apostila do Telecurso 2000: “Mandrilamento Cilíndrico
é o processo em que a superfície usinada é cilíndrica e o seu eixo de rotação
coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira.”
De acordo com a apostila do Telecurso 2000: “Mandrilamento Cônico é o
processo em que a superfície usinada é cônica e o seu eixo de rotação coincide
com o eixo em torno do qual a ferramenta gira.”
De acordo com a apostila do Telecurso 2000: “Mandrilamento Radial é o
processo em que a superfície usinada é plana e perpendicular ao eixo em torno
do qual gira a ferramenta.”
De acordo com a apostila do Telecurso 2000: “Mandrilamento Esférico é
o processo em que a superfície usinada é esférica e o eixo de rotação coincide
com o eixo em torno do qual a ferramenta gira”.
25
Figura 2.1 Tipos de mandrilamento.
(Figura obtida na apostila eletrônica: Processos de Maquinagem. Realizado por A. Loureiro)
2.2 Ferramentas de Mandrilamento
As ferramentas de mandrilar são selecionadas em função das dimensões
(comprimento e diâmetro) e características das operações a serem realizadas.
Elas são de pequenas dimensões, uma vez que geralmente elas trabalham no
interior de furos previamente executados por brocas. São feitas de aço rápido ou
carboneto metálico e montadas em um mandril.
O mandril deve ser rígido, cilíndrico e sem defeito de retilineidade. Deve
ser bem posicionado no eixo-árvore, para possibilitar a montagem de buchas que
formam mancais, evitando possíveis desvios e vibrações durante o processo.
Dentre as ferramentas mais usuais encontradas nas mandriladoras,
podemos citar:
− Haste com Pastilhas Soldadas de Corte Simples: utilizada para
desbastar.
− Lâminas de Corte Duplo: utilizadas para fazer rebaixos internos de furos.
26
− Brocas Helicoidais de Correção: utilizadas para corrigir deformações,
como ovalização, conicidade e retilineidade, além de ser usada nas
operações de pré-alargamento dos furos.
− Escareadores e Rebaixadores: utilizada no trabalho de alojamento e
rebaixo de furos previamente executados por brocas comuns.
− Alargadores Fixos: utilizados para calibrar furos.
− Alargadores Cônicos: utilizados para alargar superfícies cônicas internas.
Esses alargadores podem ser de desbaste e de acabamento.
2.3 Mandriladora
As mandriladoras são máquinas especiais que permitem a adaptação de
diferentes tipos de ferramentas. Com o acoplamento de acessórios apropriados, a
mandriladora, além do mandrilamento, pode ser utilizada para furar, fresar,
rosquear, tornando-se uma máquina universal, que dependendo da posição do
eixo-árvore, podem ser horizontais ou verticais.
Esse tipo de máquina pode realizar um grande número de movimentos. É
possível posicionar a ferramenta para usinar um furo ajustando-se o cabeçote em
determinada altura, e a mesa em posição transversal. Todos os deslocamentos
são indicados em escalas graduadas. Nas mandriladoras mais modernas, as
escalas possuem equipamentos de leitura óptica ou contadores numéricos
digitais, que permitem maior exatidão no trabalho.
A vantagem do uso dessa máquina é a economia de tempo. A
mandriladora universal tem a capacidade de processar todas as operações
necessárias de usinagem, desde o desbaste até ao acabamento, sem que haja
necessidade de remover a peça da máquina.
27
Figura 2.2 Mandriladora.
(Mandriladora Marca Ferroda - Modelo CM5 Fuso 55 – Utilizada pela empresa Maqleme)
28
3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA
3.1 Materiais Utilizados
- Furadeira de Bancada;
- Ferramentas;
- Barra de aço 1020.
Figura 3.1 Peça marcada e pronta para furação.
3.2 Método
Primeiramente, foi apresentada a máquina onde seriam realizados os furos.
A máquina utilizada foi uma furadeira de coluna com dois sentidos de rotação,
horário e anti-horário. Em seguida foram apresentados os funcionamentos da
furadeira, bem como os processos que são possíveis de se realizar, seja um furo,
um furo roscado, entre outros. Além disso, foram ressaltados os cuidados com a
segurança durante o processo.
Depois de uma breve introdução sobre o equipamento, foram apresentadas
as ferramentas que seriam usadas durante a prática, como brocas helicoidais,
alargadores, escareadores, fresas de topo, machos, entre outras. Junto disso, foi
29
realizada uma análise do processo de fabricação da peça, ajustando-se a
velocidade de corte de acordo com o tamanho e tipo da ferramenta.
Com todos esses parâmetros bem esclarecidos, foram marcados os locais
onde seriam realizados os furos, essas marcações foram feitas com um punção
para melhor posicionamento da broca.
Primeiramente foi feito o furo escareado. Para esse furo, inicialmente foi
feito um furo de centro com uma broca menor, a fim de evitar qualquer esforço da
broca maior. Em seguida foi feito o furo utilizando-se de uma broca maior. Para
fazer o escareado, utilizou-se de um escareador, aprofundando-o até a medida
desejada. Para essa operação foi utilizado uma velocidade de rotação
relativamente baixa.
Figura 3.2 Etapas para confecção de um furo escareado.
Em seguida foi feito um furo com rebaixo. O procedimento inicial para a
realização do furo de centro é o mesmo do que o procedimento anterior. Para
30
fazer o rebaixo, utilizou-se de uma fresa de topo, aprofundando-a até a medida
desejada.
Figura 3.3 Etapas para confecção de um furo com rebaixo.
Após o furo com rebaixo, o furo a ser realizado foi o furo calibrado. Foi feito
um furo de centro, em seguida passado uma broca um pouco menor do que a
dimensão do furo desejado. O acabamento final do furo foi feito com um
alargador.
Figura 3.4 Etapas para confecção de um furo calibrado.
Por último foi feito o furo roscado. O procedimento para o furo de centro é o
mesmo que para os outros furos. A rosca foi feita com um macho. Para a
realização da rosca, a rotação da máquina estava em sentido horário. Para a
retirada da ferramenta, esse sentido foi invertido.
31
Figura 3.5 Etapas para confecção de um furo roscado.
32
4 RESULTADOS
Depois de realizada a prática de furação, foram obtidos como resultados,
os furos desejados de acordo com o desenho que foi seguido (figura 4.1), que são
mostrados na figura 4.2.
Figura 4.1 Desenho seguido para realização dos furos.
Figura 4.2 Furos obtidos ao final do processo.
(A indica furo calibrado. B indica furo escareado. C indica furo roscado. D indica furo rebaixado.)
A B
C D
33
5 ANÁLISE DE RESULTADOS
Como resultado final, obteve-se uma peça com 4 tipos de furos: furo
calibrado, furo escareado, furo rebaixado e furo roscado. Levando em
consideração a rusticidade da máquina, o desgaste da ferramenta, as vibrações
geradas pelo processo, o resultado foi satisfatório, pois com todos esses
parâmetros a serem considerados, a exatidão das medidas fica comprometida.
Porém para aplicações onde não haja tanta precisão os resultados estariam
aceitos.
Além disso, pode dizer que a furadeira utilizada é viável para furos de
pequeno porte, então para furos maiores, se faz necessário outro tipo de
máquina.
34
6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA
6.1 Qual a relação que existe entre a velocidade de corte, diâmetro do furo e
diâmetro da ferramenta? Ainda nesta linha, cite quais são os fatores a serem
considerados na definição das condições de usinagem.
Para que fossem efetuados os furos na peça, uma furadeira de mesa foi
utilizada, e para que esses fossem produzidos de maneira correta, era necessário
saber a velocidade de corte ideal (em RPM) para cada diâmetro de broca. Esta foi
encontrada através da utilização de uma tabela contendo velocidades para
diversos materiais, associada ao cálculo a seguir:
Onde n é o rpm da broca, Vc é a velocidade de corte e D o diâmetro do furo que
se deseja fazer. Para obter o rpm adequado para cada diâmetro de furo, foram
efetuados os cálculos a seguir:
Para um furo de 5/32”:
rpmnn
mmmmD
200597,3.
1000.25
97,34,25".32/5
=⇒=
⇒=
π
Para um furo de 5/16”:
rpmnn
mmmmD
100294,7.
1000.25
94,74,25".16/5
=⇒=
⇒=
π
Para um furo de 27/64”:
rpmnn
mmmmD
7447,10.
1000.25
7,104,25".64/27
=⇒=
⇒=
π
35
6.2 Faça uma análise dos diversos tipos de furadeiras, tomando como
referência os seguintes fatores: produção, produtividade, acabamento e
qualidade final.
As furadeiras podem ser definidas como máquinas-ferramenta que
realizam operações de furação, rebaixamento, escareamento e rosqueamento,
podendo ser divididas nos seguintes grupos:
Furadeira portátil: São amplamente utilizadas em situações onde existe a
necessidade de se trabalhar no próprio local, devido a sua grande facilidade de
locomoção e fácil manuseio. Em atividades industriais, sua utilização se faz
necessária na execução de furos, fixação de pinos, cavilhas, parafusos e extração
de elementos de máquinas, como por exemplo, prisioneiros. Seu acionamento
pode ser elétrico ou pneumático.
Furadeira de coluna: Seu nome está diretamente vinculado ao fato de
possuir um suporte principal (coluna), onde são montados os sistemas de
transmissão e movimentação da mesa e da base. Essa técnica de montagem
permite que a mesa seja deslocada e rotacionada de acordo com o tamanho das
peças a serem trabalhadas. Esse tipo de equipamento ainda pode ser subdividido
em dois grupos:
- Furadeira de bancada: Possui motores de baixa potência, com
transmissão por polias e correias, sendo utilizada na realização de furos com
pequenas dimensões (1 a 12mm). O avanço da ferramenta é dado pela força do
próprio operador. Assim, esse tipo de máquina pode ser chamado de sensitiva.
- Furadeira de piso: Ao contrário da furadeira de bancada, esse modelo
realiza trabalhos de furação em peças de grandes dimensões, além de permitir o
trabalho de peças com formatos irregulares, visto que possui mesas giratórias.
Nesse tipo de equipamento, a transmissão é feita através de engrenagens e a
movimentação do eixo árvore ocorre de forma automática.
Furadeira radial: Esse equipamento é dotado de um braço mecânico, com
movimentos lineares e rotativos, possuindo ainda um eixo porta ferramentas
36
(conhecido também como cabeçote ou árvore da furadeira), o qual se desloca ao
longo do braço. Seu uso é direcionado à peças de grande porte, volumosas ou
difíceis de alinhar, visto que, nessa máquina, a peça permanece fixa e apenas o
braço se move, permitindo assim, o trabalho em diversas posições.
Furadeiras especiais: Esse modelo pode ser subdividido em:
- Furadeira múltipla: Seu uso é focado em produções seriadas, onde se
realizam várias operações, sucessivas ou simultâneas. Esse processo pode
ocorrer, simultaneamente, em apenas uma ou diversas peças, visto que o
equipamento é constituído por vários fusos alinhados.
- Furadeira de fusos múltiplos: É recomendada para usinagem de peças
com grande número de furos e produções em larga escala. Esse modelo
caracteriza-se por possuir vários fusos que trabalham juntos (em feixes) e por
conter uma mesa que gira sobre seu eixo central.
6.3 Explique porque os furos feitos na furadeira normalmente não atende as
dimensões finais de projeto. Qual o procedimento usado para resolver este
problema?
Os furos realizados na furadeira não são tão precisos devido ao fato de
haver vibrações da máquina, desgaste de ferramenta, muitas vezes a marcação
do furo é feita à mão, o que pode gerar algum desvio, a peça pode estar fixada de
forma errada, entre alguns outros fatores.
Para se corrigir esses erros, geralmente os furos são feitos com uma broca
de 2 ou 3 décimos menor que o furo desejado e passa-se um alargador para se
deixar o furo mais exato.
37
6.4 Cite os materiais que são utilizados na fabricação das ferramentas
utilizadas nas furadeiras de uma forma geral? Comente sobre as razões da
utilização destes materiais.
As ferramentas podem ser fabricadas em aço rápido, metal duro,
carbonetos metálicos, algumas brocas são fabricadas de metal duro com
revestimento de titânio, algumas fresas poder ser fabricadas de Cobalto. Existem
também algumas brocas feitas de materiais cerâmicos e aços sinterizados.
As ferramentas geralmente são fabricadas com esses tipos de materiais,
pois muitas vezes as operações de furação são feitas em altas velocidades e
materiais muito duros, por isso para evitar um desgaste maior da ferramenta, ela
é feita de aços duros bem como ligas duras que possam trabalhar a quente
mantendo sua dureza, a fim de se obter um furo aceitável. Em relação às
ferramentas de cerâmicas, elas são utilizadas para materiais mais moles, como
por exemplo, implantes dentários, a fim de dar um melhor acabamento.
6.5 Quais os tipos de ferramenta que são usadas nas operações de
escarear, alargar e rebaixar?
Para Escarear utiliza-se um escareador. Em baixa rotação, encosta-se o
mesmo na peça até o aprofundamento desejado, “chanfrando. Este processo
melhora o acabamento do furo e permite o alojamento de um parafuso de cabeça
cônica.
Para Alargar utiliza-se de um ou mais alargadores, aumentando o diâmetro
do furo em cerca de 2 a 3 décimos a cada alargador utilizado.
Para Rebaixar utiliza-se uma fresa, retira-se o material em um espaço
cilíndrico acima do furo feito com a broca. Este rebaixamento pode alojar a
cabeça de um parafuso Allen, por exemplo.
6.6 Fazer o esquema de pelo menos duas ferramentas utilizadas na prática,
indicando as direções dos movimentos de corte e avanço e também os
ângulos de saída e folga.
38
Figura 6.1 Esquema de uma broca.
Figura 6.2 Esquema de um alargador.
39
7 CONCLUSÃO
Realizada a prática, pode-se afirmar que a furadeira de coluna utilizada no
experimento, mesmo sendo uma máquina “simples”, principalmente em relação à
fresadora, realiza várias operações (furação, alargamento, rebaixamento,
escareamento e rosqueamento interno) através da utilização de diferentes
ferramentas, sendo mais utilizada para a produção em pequena escala. Para a
produção em larga escala, torna-se viável a utilização de uma furadeira radial.
Em relação à exatidão dos furos, pode-se dizer que ela depende muito da
broca a ser utilizada, seja por sua resistência material, seja pela precisão de corte
e potencia exercida na furadeira. Porém devido à rusticidade da máquina, há
muita vibração durante o processo, o que interfere na precisão do furo. Foi
observado então, que para corrigir esse tipo de erro, o procedimento a ser tomado
é a realização de um furo um pouco menor que o nominal e terminar o processo
com um alargador.
Outro aspecto que foi observado foram os cuidados com a segurança, uma
vez que durante o processo de furação, o cavaco pode sair de forma contínua ou
quebrado, por isso é importante utilizar todos os equipamentos de segurança,
evitando quaisquer tipos de acidentes.
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8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GUIBERT, A. A. P.. Telecurso 2000 Profissionalizante: Processos de Fabricação:
Mandrilamento. São Paulo: Globo.4v,1996.
Disponível em: http://www.engprod.ufjf.br/processos/USINAGEM/APLAINAMENTO.htm,
Aplainamento, acessado em 25 de Abril de 2009, ás 17h20min.
Disponível em: http://www.em.pucrs.br/~molina/ftp/prat_ofic/04_Plaina_Limadora.pdf,
Plaina Limadora, acessado em 24 de Abril de 2009, ás 22h55min.
Apostila eletrônica: Processos de Maquinagem: Métodos Subtractivos. Realizado
por: A. Loureiro. Adquirida em 29 de Abril de 2009, ás 2h21min.