aula 16 pfi 2015 usinagem cavaco

4331

Processos de

Prof. Dr. Norival Ferreira dos Santos Neto

Departamento de Engenharia Mecânica - UEM

[email protected]

Processos de

Fabricação I

Maringá-PR 2015

Universidade Estadual Universidade Estadual

de Maringá de Maringá -- UEMUEM

Tópico 2 – Usinagem� Formação do cavaco

� Processos de usinagem

� Geometria, Forças e Potências de corte

� Materiais das ferramentas

� Fluidos de corte

4331 – Processos de Fabricação I

Prof. Dr. Norival Neto2

� Fluidos de corte

� Avarias e desgastes de ferramentas

� Vida da ferramenta

� Condições econômicas de usinagem

� Retificação, Furação e Fresamento

� Sobrematerial

� Usinabilidade


de Maringá de Maringá -- UEMUEM4331 – Processos de Fabricação I

AULA - 16

•Formação do Cavaco:

– Definição

– Mecanismos de Formação


– Mecanismos de Formação

– Tipos

– Formas



Como operações de USINAGEMentendemos aquelas que, “ao

conferir à peça”,

• a forma,

• ou as dimensões,

Introdução


• ou as dimensões,

• ou o acabamento desejado,

• ou ainda uma combinação

destes três itens,

“produzem o CAVACO”.



A “porção de material da peça”,

retirada pela ferramenta,

caracterizando-se por apresentar

forma geométrica irregular.

Direção de corte

Ângulo de cisalhamento

Plano de cisalhamento

Definição de “Cavaco”




• Cavaco, portanto, é o material removido do tarugo durante

o processo de usinagem, cujo objetivo é obter uma peça

com forma e dimensões definidas.

Definição de “Cavaco”


PROCESSO DE TORNEAMENTO



3

1

Mecanismo de Formação do Cavaco


Cunha cortante da ferramenta.2

2

Superfície de saída da ferramenta.3

Material a ser usinado.1


de Maringá de Maringá -- UEMUEMMecanismo de Formação do Cavaco

n


� Material animado de movimento.



n


� Material animado de movimento.

� Penetração da cunha cortante na peça.

ap

� Recalque de uma pequena porção de material solidário à peça

sobre a superfície de saída da ferramenta.



n


ap

� Continuação do movimento e da penetração da cunha cortante.



n


ap

� Aumento progressivo da deformação (elástica e plástica).

� Aumento progressivo da tensão de cisalhamento.



nDeslizamento dos cristais


ap



� Início do deslizamento entre os cristais (sem perda de coesão).



n

Plano de cisalhamento




� Início do deslizamento entre os cristais (sem perda de coesão).

� Deslizamento dos cristais na direção do plano de cisalhamento.

ap



n



ap


→ Ductilidade do material da peça

→ Parâmetros de trabalho

� Ruptura parcial ou completa na região de cisalhamento.



nSuperfície de saída



ap


� Escorregamento da porção deformada e cisalhada.



n



ap

� Repetição cíclica do fenômeno.


� Escorregamento da porção deformada e cisalhada.

� Formação de uma nova porção ou segmento de cavaco.



•CAVACO CONTÍNUO:

– Mecanismo de Formação:O cavaco é formado continuamente,

devido a ductilidade do material e a

alta velocidade de corte.

Tipos de Cavaco


alta velocidade de corte.

– Acabamento Superficial: Como a força de corte varia muito pouco devido a contínua formação

do cavaco, a qualidade superficial é muita boa.

1. Aço: ↓ %C

↓ vc

2. Aço Inoxidável


de Maringá de Maringá -- UEMUEMAPC

Aresta Postiça de Corte (APC):• Adesão de material sobre a face da ferramenta.

• Material da peça altamente encruado que caldeia na face da ferramenta e

assume a função de corte.




→ Apresenta-se constituído por lamelas justapostas em disposição contínua,

reunidas em grupos lamelares, sem que a resistência ao cisalhamento seja

ultrapassada (deslizamento dos elementos de cavaco).

• Cavaco contínuo:

Cavacos finos de formação contínua

normalmente em formato de fita

Tipos de Cavaco




CAVACO CISALHADO:

(Lamelares )

• Mecanismo de Formação:

� O material fissura no ponto mais solicitado.

� Ocorre ruptura parcial ou total do cavaco.

Tipos de Cavaco


� Ocorre ruptura parcial ou total do cavaco.

� A soldagem dos diversos pedaços (de cavaco)

é devida a alta pressão e temperatura

desenvolvida na região.

� A descontinuidade pode ser causada por

irregularidades no material, vibrações, ângulo

efetivo de corte muito pequeno, elevada

profundidade de corte, baixa velocidade de

corte, entre outros.


de Maringá de Maringá -- UEMUEMTipos de Cavaco

CAVACO CISALHADO:

• Acabamento Superficial:

� A qualidade superficial é inferior

à obtida com cavaco contínuo,

devido a variação da força de

corte.


corte.

� A força de corte cresce com a

formação do cavaco e diminui

bruscamente com sua ruptura,

gerando fortes vibrações que

resultam numa superfície com

ondulâncias.



CAVACO DE RUPTURA:

• Mecanismo de Formação:

� Este cavaco é produzido na usinagem de

materiais frágeis como o ferro fundido.

� O cavaco rompe em pequenos segmentos

devido a presença de grafita, produzindo

Tipos de Cavaco


devido a presença de grafita, produzindo

uma descontinuidade na microestrutura.

• Acabamento Superficial:

� Devido a descontinuidade na microestrutura

produzida pela grafita (no caso do FoFo), o

cavaco rompe em forma de concha gerando

uma superfície com qualidade superficial

inferior.

Ferro Fundido



• Cavaco de ruptura:

→ Apresenta-se constituído por fragmentos arrancados do componente em

usinagem. Nesse caso existe a ruptura completa do material (zona de

cisalhamento), que permanece em grupos lamelares separados.

Cavacos fragmentados

Materiais de fratura frágil

Tipos de Cavaco


Materiais de fratura frágil



Classificação dos tipos de cavacos:

Contínuos

� Materiais dúcteis e homogêneos.

� Avanços de pequenos a médios.

� Velocidades geralmente superiores a 60 m/min.

� Sem interferência de vibrações externas ou variações

Quanto à formação os cavacosQuanto à formação os cavacos

podem ser classificados em:podem ser classificados em:

Tipos de Cavaco


Cisalhamento

Ruptura

� Sem interferência de vibrações externas ou variações

das condições de atrito.

� Materiais dúcteis e ligados com alto teor em liga.

� Aumento da deformação e heterogeneidade da

estrutura metalográfica.

� Vibrações que levam a variação da espessura.

� Velocidades geralmente inferiores a 100 m/min.

� Materiais frágeis de estrutura heterogênea

� Ruptura completa em lamelas ou grupos lamelares

� Comportamento semelhante em qualquer velocidade

� Vibrações decorrentes do comportamento do material


de Maringá de Maringá -- UEMUEMFormas do Cavaco


Formas de cavacos produzidos na usinagem de metais.



INDESEJÁVEIS (Cavacos longos)

- Oferecem risco ao operador.

- Obstruem o local de trabalho.

- Podem danificar tanto a ferramenta quanto

prejudicar o acabamento superficial da peça.

Formas do Cavaco


- Dificultam o manuseio e a armazenagem.

- Causam aumento da força de corte e da

temperatura com consequente redução da vida

da ferramenta.

Cavaco em fita



• BONS (Cavacos curtos)

– Ocupam pouco volume.

– Não obstruem o local de trabalho.

– São removidos facilmente. r


– São removidos facilmente.

Quebra-Cavacos

r



• Classificação:

Formas do Cavaco




Cavaco helicoidal Cavaco espiralCavaco em lascas

ou pedaços

Formas do Cavaco




� desgaste da ferramenta

� esforços de corte

� calor gerado na usinagem

� penetração do fluido de corte

Influência:

Formas do Cavaco


� aspectos econômicos

� qualidade da peça

� segurança do operador

� utilização adequada da máquina-ferramenta

Envolve:




� As principais fontes de geração de calor são devidas:

→ à deformação plástica na região de cisalhamento.

→ ao atrito do cavaco com a superfície de saída da ferramenta.

→ ao atrito da peça com a ferramenta.



Cavaco

Peça

Meio ambiente



� O calor total produzido por essas fontes é dissipado:

→ Pelo cavaco.

→ Pela ferramenta.

Ferramenta

→ Pela peça.

Peça

→ Pelo meio ambiente.



Cavaco

Peça

Meio ambiente



� Balanço energético→ O balanço energético do processo de corte pode ser expresso:

Q = Qcavaco + Qpeça + Qferr. + Qamb = Qcis + Qatr1 + Qatr2

Ferramenta

Peça



Q



� Quantidade total de calor (Q)→ Nos processos de usinagem, a quantidade de calor total (Q)

expressa em kcal/min, é aproximadamente equivalente ao

trabalho de usinagem por minuto.



Q



� Quantidade total de calor (Q)→ A quantidade de calor total produzida pode ser determinada por:

Q =FC

. vC

E E=equivalente mecânico do calor=427 kg.m/kcal



Temperaturas de Corte:




100%

80

60

Calor dissipado em função da velocidade de corte:Calor

Ferramenta

Peça



60

40

20

00

00 50 100 150 200 250

velocidade de corte (m/min.)

Cavaco



� O calor produzido se distribui de maneira irregular, porque as

deformações e forças de atrito também são irregulares.

� A quantidade de calor recebida pela ferramenta é relativamente

pequena. No entanto, a superfície de contato também é reduzida,

desenvolvendo-se ali temperaturas significativas.

Conclusões:



� Por meio da fórmula de Q, pode-se verificar que a quantidade de

calor gerada aumenta com a velocidade de corte e com a força de

corte.

� Como a força de corte (Fc) depende da área da seção de corte, a

temperatura cresce com o aumento do avanço e da profundidade.

� Os desgastes da ferramenta tendem a aumentar a temperatura, que

por sua vez aumenta o valor do coeficiente de atrito e da força de

corte.

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