aula 09 ffm

Fundamentos de Fabricação Mecânica Aula 09 – Sobremetal de usinagem

Universidade Federal de São CarlosCentro de Ciências Exatas e de TecnologiaDepartamento de Engenharia Mecânica

59.020-7Fundamentos de Fabricação Mecânica

AULA 09

Sobremetal de usinagem

Prof. Fabricio Tadeu Pazianifpaziani@ufscar.br

�Sobremetal de Usinagem: camada de material a ser removida de uma peça quando esta sofre usinagem;

� Quando a peça sofre várias operações de usinagem, considera-se um sobremetal para cada operação;

� Pode ser classificado em:

� Sobremetal total (St) – camada de metal removida após todas as operações de usinagem;

� Sobremetal intermediário (Si) – camada removida após cada operação de usinagem;

Introdução

Logo, St = ΣSi

� Diferença entre as dimensões após e antes da operação de usinagem

Introdução

Bilateral em duas facesUnilateral

Bilateral em revolução

Sobremetal nominal – Remoção estabelecida por cálculo. É utilizado para calcular as dimensões intermediárias entre as operações de usinagem;

Sobremetal real – Camada REALMENTE removida na usinagem (considerando erros);

Sobremetal verificado – Camada medida após a remoção de material (considerando erros do sistema de medição);

Introdução

� Pode ser classificado ainda em:

� Quanto menor o sobremetal, menor o tempo de máquinas, a necessidade de máquinas novas, a despesa com mão-de-obra etc.;

� Por outro lado, se o sobremetal for muito pequeno, pode acontecer de a operação de usinagem “matar” a peça;

� Uma peça em bruto muito próxima da peça final pode ser cara e tornar o processo inviável;

� Dessa forma, o sobremetal “ideal” calculado é o Sobremetal Mínimo Necessário (Sm);

Sobremetal mínimo necessário

� O cálculo correto do sobremetal é importante por razões econômicas:

Deve compensar alguns fatores:

� Espessura da camada danificada da peça em bruto:

� camada superficial em fundição;

� material descarbonetado em barras laminadas;

� irregularidades superficiais, como vazios de fundição e defeitos;

� Erros inevitáveis de produção:

� erros geométricos em máquinas operatrizes;

� outros fatores, como rigidez....

� Definição: Sobremetal Mínimo Necessário (Sm) é o sobremetal ótimo entre duas operações de usinagem que assegure uma qualidade previamente fixada na superfície a um custo de processamento mínimo na fabricação da peça em bruto e usinada.

� i � operação qualquer correspondente a uma sequência de usinagem composta de n operações;

� Rmaxi-1 � altura máxima de rugosidade superficial da operação de usinagem anterior;

� t i-1 � profundidade da camada danificada correspondente à operação anterior (preponderante para peças em bruto):

� peças fundidas: superfície irregular;

� peças laminadas: camada descarbonetada;

� O sobremetal de usinagem mínimo para uma determinada operação pode ser calculado por:

��= �� + �� + |�� + ��|

� εi � Erros de fixação da peça: não ocorrem antes da peça ser fixada. Ex.: erro de planicidade em carcaças, excentricidade de eixos causados por flambagem etc.;

� ρ i-1 � soma vetorial dos desvios de posição das superfícies de referência até a operação anterior: falta de paralelismo, perpendicularismo, simetria etc.;

�� = �� + �� + ��

� O sobremetal de usinagem mínimo para uma determinada operação pode ser calculado por:

��= �� + �� + |�� + ��|

Sótimo

�� = �� + �� + ��

� SεL � Sobremetal necessário para compensar o erro de localização;

� St � Sobremetal total;

� .εli � Erro de localização devido a imperfeições em dispositivos de fixação, tais como encostos. A peça fica livre desse erro quando não se alteram as referências iniciais de usinagem;

� .εfi � Erro devido à deformação da peça provocada pela fixação:

Ex.: Carcaças pouco rígidas:

Erro de planicidade das faces

laterais provocado por

dispositivo com grande

capacidade de fixação;

� .εfi � Erro devido à deformação da peça provocada pela fixação:

Ex.: Eixos esbeltos torneados entre pontos:

Erro de concentricidade devido à pressão excessiva provocada

pelo contra-ponto;

� .εmi � Erro devido à montagem da peça no dispositivo de fixação ou da ferramenta no seu suporte:

� Tabelas para orientação:

Valores médios de erros de montagem (εm) na fixação de peças em placas de 3 castanhas

Tipo da superfícieAté 50

50 a 120

120 a 260

260 a 500

Até 5050 a 120

120 a 260

260 a 500

Deslocamento radial [mm] Deslocamento axial [mm]Fundida em areia 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,12 0,15 0,2Fundida em moldes permanentes

0,2 0,3 0,4 0,5 0,8 0,1 0,12 0,15

Fundida em shell-molding 0,1 0,15 0,2 0,25 0,05 0,08 0,1 0,12Forjado em martelo 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,12 0,15 0,2Forjado em prensas horizontais ou verticais

0,2 0,3 0,4 0,5 0,08 0,1 0,12 0,15

Usinagem de desbaste 0,1 0,15 0,2 0,25 0,05 0,08 0,1 0,12Usinagem de acabamento 0,05 0,08 0,1 0,12 0,03 0,05 0,08 0,1Retificada 0,02 0,03 0,04 0,05 0,01 0,015 0,025 0,03

Erros de montagem (εm) na fixação de barras redondas laminadas a quente em placas de 3 castanhas

Diâmetro D [mm] até 910 a 18

19 a 25

26 a 48

50 a 58

60 a 78

80 a 95

110 a 115

120 a 125

130 a 150

Deslocamento radial

0,1 0,2 0,15 0,2 0,27 0,32 0,4 0,5 0,6 0,65

Deslocamento axial

0,07 0,08 0,1 0,13 0,18 0,21 0,27 0,33 0,44 0,47

Erros de montagem (εm) na fixação de barras redondas retificadas ou trefiladas, em pinças elásticas

Diâmetro D [mm] 6 a 10 10 a 18 18 a 30 30 a 50 50 a 80 80 a 100Deslocamento radial 0,05 0,06 0,07 0,09 0,1 0,12Deslocamento axial 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Valores típicos de Rmax para diversas operações [µm]

Operação RmaxTorneamento desbaste 15 a 5,3Torneamento acabamento 5,3 a 1,2Mandrilamento 15 a 2,7Alargamento 10,3 a 5,3Brochamento 10,3 a 2,7Acabamento com esferas 1,2 a 0,6Retificação 5,3 a 0,3Lapidação 1,25 a 0,3Brunimento 1,25 a 0,3

� Parâmetro (Rmax + t), de modo geral:

Valores típicos para o parâmetro (Rmax + t) [mm]

Tipo de peça em bruto (Rmax + t)

Barras laminadas 0,3Fundidos :

L < 100 mm 0,8 a 1,5L > 100 mm 2 a 6

Endurecida por tratamento térmico t = 0

1. Para retíficadoras centerless, o erro de montagem é zero: εi =0

2. Para peças já desbastadas , a camada danificada já foi removida, logo ti = 0

�� = �� + �� + |�� + ��|

� Observações sobre a expressão

� Considerando dimensões externas:

T1 Tolerância da operação 1T.'1 Tolerância possível de ser obtida

na operação 1T2 Tolerância da operação 2T.'2 Tolerância possível de ser obtida

na operação 2

Tolerâncias e sobremetais operacionais

Sm Sobremetal mínimo entre as operações 1 e 2

SM Sobremetal máximo entre as operações 1 e 2

Dm1 Dimensão mínima na operação 1DM1 Dimensão máxima na operação 1

� Dm1 = DM2 + Sm

� DM1 = Dm2 + SM

Observe que:

T2 ≥ T’2

T1 = T’1

� É possível afirmar:

� Considerando dimensões externas:

T1 = T’1 � A tolerância operacional da operação precedente deve ser igual à tolerância disponível pelo equipamento para maximizar produtividade;

� Portanto:

T2 ≥ T’2 � A tolerância da operação final deve ser maior (no máximo igual) que a tolerância possível de ser obtida com o equipamento à disposição;

Tolerâncias e sobremetais operacionais� Considerando dimensões internas:

� Dm1 = DM2 – SM

� DM1 = Dm2 – Sm

� É possível afirmar:

� Dimensões externas

Dm1 = DM2 + 2 Sm

DM1 = Dm2+ 2 SM

Tolerâncias e sobremetais operacionais� Considerando usinagem bilateral:

� Dimensões internas

Dm1 = DM2 – 2 Sm

DM1 = Dm2 – 2 SM

Tolerâncias e sobremetais operacionais� Generalizando para n operações – dimensões externas:

� Para a i-ésima operação

� Dm(i – 1) = DMi + Smi

� DM(i – 1) = Dmi + SMi

Tolerâncias e sobremetais operacionais� Generalizando para n operações – dimensões internas:

� Para a i-ésima operação

� Dm(i – 1) = DMi – SMi

� DM(i – 1) = Dmi – Smi

� Considerando dimensões de face:

Vale o mesmo equacionamento, porém lembrando qual o sentido positivo das cotas

� Para a face A:

� AM1 = Am2 – SAm

� Am1 = AM2 – SAM

� Para a face B:

� Bm1 = BM2 + SmB

� BM1 = Bm2 + SMB

� Para a face A:

� LMi-1 = Lmi – Smi

� Lmi-1 = LMi – SMi

� Para a face B:

� Lmi-1 = LMi + Smi

� LMi-1 = Lmi + SMi

� Considerando dimensões de face, considerando noperações:

Obs: L = comprimento

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