aula 14 - usinagem

Curso de Engenharia de Produo

Processos de Fabricao


Usinagem

Usinagem todo o processo pelo qual a forma de uma pea

modificada pela remoo progressiva de cavacos ou aparas de

material metlico ou no-metlico.


Usinagem

Usinagem permite:

acabamento de superfcie de peas fundidas ou conformadas,

fornecendo melhor aspecto e dimenses com maior grau de

exatido;

possibilidade de abertura de furos, roscas, rebaixos etc.;

custo mais baixo porque possibilita a produo de grandes

quantidades de peas;

fabricao de somente uma pea com qualquer formato a partir

de um bloco de material metlico, ou no-metlico.


Usinagem

A usinagem uma enorme famlia de operaes, tais como:

torneamento brochamento rasqueteamento

aplainamento roscamento limagem

furao retificao mandrilamento

brunimento fresamento lapidao

serramento polimento afiao

Essas operaes so realizadas manualmente ou por uma grande

variedade de mquinas-ferramenta que empregam as mais

variadas ferramentas.


Usinagem

Quer seja com ferramentas manuais como a talhadeira, a serra

ou a lima, quer seja com ferramentas usadas em um torno, uma

fresadora ou uma furadeira, o corte dos materiais sempre

executado pelo que chamamos de princpio fundamental, um dos

mais antigos e elementares que existe: a cunha.


Usinagem

Do ponto de vista da estrutura do material, a usinagem

basicamente um processo de cisalhamento, ou seja, ruptura por

aplicao de presso, que ocorre na estrutura cristalina do metal.


Usinagem

A caracterstica mais importante da cunha o seu ngulo de cunha

ou ngulo de gume (c). Quanto menor ele for, mais facilidade

a cunha ter para cortar. Assim, uma cunha mais aguda facilita a

penetrao da aresta cortante no material, e produz cavacos

pequenos, o que bom para o acabamento da superfcie.


Usinagem

Por outro lado, uma ferramenta com um ngulo muito agudo ter a

resistncia de sua aresta cortante diminuda. Isso pode danific-la

por causa da presso feita para executar o corte.


Usinagem

Outra coisa que a gente tem de lembrar que qualquer material

oferece certa resistncia ao corte. Essa resistncia ser tanto maior

quanto maiores forem a dureza e a tenacidade do material

a ser cortado. Por isso, quando se constri e se usa uma ferramenta

de corte, deve-se considerar a resistncia que o material oferecer

ao corte.


Usinagem

Dureza: a capacidade de um material resistente ao desgaste

mecnico.

Tenacidade: a capacidade de um material de resistir quebra.

Formo Talhadeira


Usinagem

A cunha da ferramenta deve ter um ngulo capaz

de vencer a resistncia do material a ser cortado, sem que sua

aresta cortante seja prejudicada.


Usinagem

No basta que a cunha tenha um ngulo adequado ao material a ser

cortado. Sua posio em relao superfcie que vai ser cortada

tambm influencia decisivamente nas condies do corte.


Usinagem

a ferramenta de plaina representada abaixo possui uma cunha

adequada para cortar o material. Todavia, h uma grande rea de

atrito entre o topo da ferramenta e a superfcie da pea.


Usinagem

Para solucionar esse problema, necessrio criar um ngulo de folga

ou ngulo de incidncia (f) que elimina a rea de atrito entre o topo

da ferramenta e o material da pea.


Usinagem

Alm do ngulo de cunha (c) e do ngulo de folga (f), existe ainda um

outro muito importante relacionado posio da cunha. o ngulo

de sada (s) ou ngulo de ataque..


Usinagem

Do ngulo de sada depende um maior ou menor atrito da superfcie

de ataque da ferramenta. A consequncia disso o maior ou o

menor aquecimento da ponta da ferramenta. O ngulo de sada pode

ser positivo, nulo ou negativo.


Usinagem

Os ngulos de cunha, de folga e de sada foram denominados

respectivamente de c, f e s. Esses ngulos podem ser representados

respectivamente pelas letras gregas , e .

Todos esses dados sobre os ngulos representam o que chamamos

de geometria de corte. Para cada operao de corte existem, j

calculados, os valores corretos para os ngulos da ferramenta a fim

de se obter seu mximo rendimento. Esses dados so encontrados

nos manuais de fabricantes de ferramentas.


Usinagem

Para materiais que oferecem

pouca resistncia ao corte, o

ngulo de cunha (c) deve ser

mais agudo e o ngulo de

sada (s) deve ser maior.


Usinagem

Para materiais mais duros a

cunha deve ser mais aberta e

o ngulo de sada ( s ) deve

ser menor.


Usinagem

Para alguns tipos de materiais

plsticos e metlicos com

Irregularidades na superfcie,

adota-se um ngulo de sada

negativo para as

operaes de usinagem.


Usinagem

Outros parmetros de usinagem:

A ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas de trabalho que o

metal que estiver sendo usinado. Essa caracterstica se torna cada

vez mais importante medida que a velocidade aumenta pois com o

aumento da velocidade de corte, a temperatura na zona de corte

tambm aumenta, acelerando o processo de desgaste da

ferramenta. A essa propriedade chamamos de dureza a quente.


Usinagem

A ferramenta deve ser feita com um material que, quando

comparado ao material a ser usinado, deve apresentar

caractersticas que mantenham seu desgaste no nvel mnimo.

Considerando- se que existe um aquecimento tanto da ferramenta

quanto do material usinado, por causa do atrito, o material da

ferramenta deve ser resistente ao encruamento e microssoldagem


Usinagem

Encruamento: o endurecimento do metal aps ter sofrido

deformao plstica resultante de conformao mecnica.

Microssoldagem: a adeso de pequenas partculas de material

usinado ao gume cortante da ferramenta.


Usinagem

A ferramenta deve ser dura, mas no a ponto de se tornar

quebradia e de perder resistncia mecnica. Ela deve ser de um

material compatvel, em termos de custo, com o trabalho a ser

realizado. Qualquer aumento de custo com novos materiais deve ser

amplamente compensado por ganhos de qualidade, produtividade e

competitividade.


Usinagem

Do ponto de vista do manuseio, a ferramenta deve ter o mnimo

atrito possvel com a apara, dentro da escala de velocidade de

operao. Isso importante porque influi tanto no desgaste da

ferramenta quanto no acabamento de superfcie da pea usinada.


Usinagem

Para que as ferramentas tenham essas caractersticas e o

desempenho esperado, elas precisam ser fabricadas com o material

adequado, que deve estar relacionado:

natureza do produto a ser usinado em funo do grau de exatido e custos;

ao volume da produo;

ao tipo de operao: corte intermitente ou contnuo, desbastamento ou

acabamento, velocidade alta ou baixa etc.;

aos detalhes de construo da ferramenta: ngulos de corte, e

de sada, mtodos de fixao, dureza etc.;

ao estado da mquina-ferramenta


Usinagem

Levando isso em considerao, as ferramentas podem ser fabricadas

dos seguintes materiais:

1. Ao-carbono: usado em ferramentas pequenas para trabalhos em

baixas velocidades de corte e baixas temperaturas (at 200C),

porque a temperabilidade baixa, assim como a dureza a quente.


Usinagem

2. Aos-ligas mdios: so usados na fabricao de brocas, machos,

tarraxas e alargadores e no tm desempenho satisfatrio para

torneamento ou fresagem de alta velocidade de corte porque sua

resistncia a quente (at 400C) semelhante do ao-carbono. Eles

so diferentes dos aos-carbonos porque contm cromo e

molibdnio, que melhoram a temperabilidade. Apresentam tambm

teores de tungstnio, o que melhora a resistncia ao desgaste.


Usinagem

3. Aos rpidos: apesar do nome, as ferramentas fabricadas com esse

material so indicadas para operaes de baixa e mdia velocidade

de corte. Esses aos apresentam dureza a quente (at 600C) e

resistncia ao desgaste. Para isso recebem elementos de liga como o

tungstnio, o molibdnio, o cobalto e o vandio.


Usinagem

4. Ligas no-ferrosas: tm elevado teor de cobalto, so quebradias

e no so to duras quanto os aos especiais para ferramentas

quando em temperatura ambiente. Porm, mantm a dureza em

temperaturas elevadas e so usadas quando se necessita de grande

resistncia ao desgaste. Um exemplo desse material a estelite, que

opera muito bem at 900C e apresenta bom rendimento na

usinagem de ferro fundido.


Usinagem

5. Metal duro (ou carboneto sinterizado): compreende uma famlia

de diversas composies de carbonetos metlicos (de tungstnio, de

titnio, de tntalo, ou uma combinao dos trs) aglomerados com

cobalto e produzidos por processo de sinterizao. Esse material

muito duro e, portanto, quebradio. Por isso, a ferramenta precisa

estar bem presa, devendo-se evitar choques e vibraes durante seu

manuseio.


Usinagem

O metal duro est presente na ferramenta em forma de pastilhas que

so soldadas ou grampeadas ao corpo da ferramenta que, por sua

vez, feito de metal de baixa liga. Essas ferramentas so empregadas

para velocidades de corte elevadas e usadas para usinar ferro

fundido, ligas abrasivas no-ferrosas e materiais de elevada dureza

como o ao temperado. Opera bem em temperaturas at 1300C.


Usinagem

Outros materiais usados na fabricao de ferramentas para

usinagem, porm de menor utilizao por causa de altos custos e do

emprego em operaes de alto nvel tecnolgico, so:

Cermica de corte, como a alumina sinterizada e o corindo,

Materiais diamantados, como o diamante policristalnico (PCD)

Boro policristalnico (PCB).


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