Avaliao da influncia do avano (f) e da relao velocidade-temperatura na

formao do cavaco

Cludio Trancoso Rodrigues*, Marcelo Bueno**, Eduardo de Souza Santinho Junior***

* Universidade So Judas Tadeu / Rodrigues.claudiotr@gmail.com

** Iscar do Brasil: marcelo.bueno@iscar.com.br

*** Universidade So Judas Tadeu: eduardo.souza@racelog.com.br

1. Introduo

Podemos definir Usinagem como processo de fabricao, o qual tem como objetivo obter

formas e dimenses desejadas em peas com determinado volume, atravs da remoo de material

com utilizao de maquinrios e ferramentas adequadas para realizao do processo e maior preciso

no resultado. A formao deste material removido denominado Cavaco, influncia diversos fatores

ligados usinagem, tais como calor gerado no processo, desgastes da ferramenta, esforos de corte

entre outros que influenciam diretamente no resultado desejado.

O processo de usinagem surgiu h muitos anos, com o uso de processos manuais, estes que com

a evoluo industrial vem a ser de grande importncia na produo, desde a fabricao de peas para

automveis at um processo simples como a cpia de uma chave. Dentro do campo da mecnica, a

usinagem tambm utilizada como alternativa para reparos e remates de acessrios metlicos ou de

outros materiais. A usinagem mecnica envolve inmeros equipamentos para realizao de diferentes

processos na indstria metlica, como: Furadeiras, Torno, Fresadoras, Retificadoras entre outras.

Temos tambm as mquinas chamadas CNC, mquinas que funcionam com comando numrico

computadorizado, e que chegam a possuir preciso de 1 mcron, tornando uma usinagem mais

complexa vivel e com acabamento excelente.

1.1 Objetivo da investigao

Avaliar o processo de usinagem realizado atravs da utilizao de um Torno Mecnico, sendo a

pea a ser usinada, um cilindro, com a utilizao de trs nveis de velocidade de corte, em trs

divises de contato ferramenta-pea, sendo o processo repetido para dois nveis de avano. Em

seguida realizar o estudo do mecanismo de formao do Cavaco nas diferentes condies e arranjos

escolhidos, e a influncia de cada fator (velocidade de corte, avano, geometria do cavaco,

acabamento da pea, tempo de realizao, etc...) perante a realizao do processo.

2. Reviso Bibliogrfica

2.1 Influncia da Velocidade de corte (Vc): Conforme PROF. DR. ANSELMO EDUARDO

DINIZ a velocidade de corte pode ser definida como o resultado do deslocamento da ferramenta em

relao a superfcie da pea, ou o deslocamento da superfcie da pea em relao a ferramenta, estes

procedimento resultando no corte ou desbaste do material. A velocidade de corte afeta diretamente a

vida da ferramenta. Com o aumento da velocidade de corte, ocorre o aumento da temperatura de

usinagem, resultando na diminuio da vida til da ferramenta (MITSUBISHI MATERIALS

Corporation. All rights reserved). Por este e outros motivos necessrio o controle e a escolha

correta no ajuste de RPM para realizao do processo, pois existe uma srie de fatores que podem

influenciar na velocidade de corte, exemplo: tipo de material da ferramenta, tipo de material a ser

usinado, tipo de operao que ser realizada, condies de refrigerao, condies da mquina,

rotao, etc. Para as operaes do tipo torneamento, fresamento ou furao, a velocidade de corte

calculada por:

2.2 Influncia do avano (f): Em um processo de usinagem, pode-se definir como avano a

distncia percorrida pelo porta ferramenta em cada rotao da pea, ou seja , quantidade de

deslocamento por curso. No caso de fresamento, o avano a distncia percorrida pela mesa da

mquina em uma rotao da fresa dividida pelo nmero de cortes da ferramenta, isto indicado em

avano por dente. (MITSUBISHI MATERIALS Corporation. All rights reserved). O ajuste do

avano pode influnciar diretamente na execuo do processo, pois com a diminuio do avano

pode resultar em maior desgaste frontal e diminuio da vida da ferramenta, com o aumento do

avano auxilia-se no aumento da temperatura de usinagem, no entanto, o efeito da vida da ferramenta

mnimo se comparado ao efeito da velocidade de corte, porm em vrias situaes este aumento de

avano utilizado para aumentar o aumento da produtividade da mquina. Conforme PROF. DR.

ANSELMO EDUARDO DINIZ a velocidade de avano em operaes do tipo torneamento, o

produto do avano pela rotao da ferramenta. Esta calculada por:

Vf = f.n = 1000. Vc . f Onde: f = avano (mm/volta)

.d Vf = velocidade de avano (mm/min)

2.3 Profundidade de corte (ap): Conforme PROF. DR. ANSELMO EDUARDO DINIZ

profundidade de corte a profundidade ou largura de penetrao da ferramenta em relao pea,

medida perpendicularmente ao plano de trabalho. Pequena profundidade de corte resulta em frico e

usinagem da camada mais dura da pea, portanto, menor vida da ferramenta. Quando usinamos uma

superfcie em bruto ou de ferro fundido, a profundidade de corte precisa ser aumentada enquanto a

potncia da mquina permitir, para evitar a usinagem de impurezas e pontos de incrustao da

camada mais dura da pea com ponta da aresta de corte, e prevenir desgastes anormais e

microlascas(MITSUBISHI MATERIALS Corporation. All rights reserved).

2.4 Tipos de Cavaco:

2.4.1 Cavaco de Cisalhamento: O cavaco de cisalhamento apresenta curvatura interna

serrilhada e dorso liso, sendo facilmente identificado. Sua formao se da pelo cisalhamento e

soldagem parcial do cavaco cisalhado devido a alta temperatura do processo. O mesmo apresenta

melhor acabamento na pea em relao ao Cavaco de Ruptura.

2.4.2 Cavaco de Ruptura: Este cavaco extrado na usinagem de meais frgeis como o ferro

fundido. um cavaco que tem como principal caracterstica a ruptura em fragmentos pequenos, pois

no obtm uma deformao plstica bem definida.

2.4.3 Cavaco Continuo: O cavaco tem uma formao espiral continua dada a ductilidade da

pea usinada com elevadas velocidades. Na usinagem que apresenta estes aspectos temos um melhor

acabamento quando comparado aos outros tipos de cavaco.

3. Procedimento Experimental

A descrio a seguir apresenta os materiais utilizados alm do mtodo experimental realizado

durante esta investigao.

3.1 Materiais

culos de proteo;

Paqumetro;

Luneta;

Pincel;

Corpo de Prova Cilndrico (Ao SAE 1045);

Contra Ponta;

Gancho para retirar o Cavaco;

Torno Nardini modelo 300 III

Ferramenta de corte:

Suporte com pastilha intercambivel,

4. Processo de execuo do experimento:

4.1 Deve-se verificar a relao de alavancas do avano localizada no painel de controle do

Torno (foto 1), para utilizar o avano determinado no ensaio, no primeiro momento utilizaremos o

avano de 0,15 mm/volta e em seguida com o avano de 0,30 mm/volta, o tcnico orientou os alunos

na movimentao das alavancas conforme avano selecionado.

Em seguida devemos verificar a posio das alavancas de RPM (foto 2), para utilizar o RPM

definido pelo ensaio no torno Nardini modelo 300 III, necessrio rotacionar o controle de RPM

central que possui 3 posies, cada posio possui 2 faixas de RPM, que so modificadas utilizando

uma alavanca, cada faixa de RPM possui 2 posies Vermelha e Azul, estas so alteradas por um

boto com duas posies relacionadas ao motor Alta (vermelha) e Baixa (azul), para iniciar o

experimento utilizaremos a rotao de 250 RPM, portanto colocaremos o controle de RPM central na

posio com identificao 250 RPM, com a alavanca posicionada na mesma posio e no boto

escolher a posio Baixa (azul).

4.2 Prender o corpo de prova na placa universal (1) entre ponta, como o comprimento do corpo

de prova excede trs vezes o seu dimetro aconselhvel utilizar o contra ponta (2), para evitar

deslocamento transversal ao sentido do eixo causando alteraes no experimento.

Figura 1-Relao Mtrica de Avano (f) Figura 2- Relao de Ajuste de RPM

4.3 Prender o Suporte com pastilha intercambivel CNMG 16 04 08 Sandvik no castelo porta

ferramentas (3), durante esse experimento a ferramenta deve ficar na posio perpendicular ao eixo

geomtrico do torno/pea ou seja, 90em relao ao eixo longitudinal da maquina (foto 3).

4.4 Marcar com a ferramenta aproximadamente trs posies com 70 mm cada (foto4) em cada

posio utilizaremos um RPM diferente 250, 500 e 1000, para observar a alterao do tipo/ cor do

cavaco e acabamento da pea.

4.5 Utilizando um paqumetro necessrio medir e registrar o dimetro inicial da pea no

experimento, para futura avaliao. Precauo: faa a medio com o torno parado (placa sem

rotao).

4.6 USINAGEM: deve-se ligar o torno com 250 RPM / avano 0,15mm/volta, referenciar a

ferramenta na pea deslocando o carro transversal e longitudinal, zerar o anel graduado e aprofundar

1mm no raio o que equivale em 2mm no dimetro. Acionar a alavanca do avano longitudinal, e

assim que comear o processo de usinagem e formao do cavaco, acionar o cronmetro para

medio do tempo para cada processo realizado. Usinar com 250RPM at atingir a primeira marca de

70mm, desligar o avano e a rotao da maquina, parar o cronmetro, anotar o tempo de realizao

do processo e coletar amostras do cavaco para futura analise, alterar os parmetros da maquina para

Figura 3- Placa de trs castanhas, contra ponto e castelo porta ferramentas

Figura 4- Diviso da pea, para execuo da usinagem

500RPM e repetir o procedimento at atingir a segunda marca, novamente anotar o tempo do

processo, coletar as amostras do cavaco e em seguida 1000RPM repetir o processo de usinagem ate

atingir terceira marca, anotando um novo tempo de processo e realizando uma terceira coleta do

cavaco. Estes cavacos coletados devero ser separados e identificados conforme cada configurao

de processo, para futura anlise. No se esquecendo de limpar a Mquina em cada intervalo de

execuo, para a realizao da coleta do cavaco referente a cada processo.

4.7 Aps concluso destes, deveremos alterar o avano para 0,30mm/volta e repetir passo a

passo os procedimentos realizados nos itens 4.4, 4.5 e 4.6 (porm, mantendo o avano

0,30mm/volta), para assim fazer novas coletas dos cavacos, para as diferentes configuraes.

4.8 Assim que terminar o processo de usinagem nas diferentes configuraes, devemos analisar

as diferentes formas de cavaco coletadas e fazer um estudo relacionando estas formas, com

velocidade, temperatura de usinagem, e avano, para assim determinar a influncia de cada fator e

concluir a investigao.

5. Resultados Obtidos e Discusses

Na 1 parte do experimento, onde o avano foi de 0,15mm/rot, verificou-se que com o aumento

da velocidade de corte houve uma transio na forma do cavaco, passando de uma forma espiral (250

RPM) para uma forma de fita no controlada (500 a 1000) RPM ( Fig.5), percebeu-se tambm uma

melhora no acabamento, sendo que a forma fita no controlada obteve um acabamento muito melhor

que a forma espiral com o aumento da Vc houve uma diminuio da vibrao e consequente

diminuio do rudo, assim como um aumento da temperatura ou calor gerado no processo,

evidenciado pela alterao tonalidade do cavaco, que passou de um dourado para um azul

escuro.

Na 2 parte do experimento, com um avano de 0,3 mm/rot., podemos citar que houve uma

diminuio da Vc em funo da diminuio do dimetro, houve tambm uma alterao no tamanho

mdio do cavaco que a 250 RPM era uma forma de espiral de tamanho reduzido e com o aumento

da velocidade de corte passou para espiral mdio, as demais variveis se comportaram de forma

similar s discutidas na 1 parte do experimento, como ver abaixo na tabela de dados:

Ensaio n (rot/min) f (mm/rot) ap (mm) (mm) t (S) L (mm) Vc(mm/min)

1 250 0,15 1,0 45,0 97 70 35,34

2 500 0,15 1,0 45,0 61 70 70,69

3 1000 0,15 1,0 45,0 26 70 141,37

4 250 0,30 1,0 43,0 49 70 33,77

5 500 0,30 1,0 43,0 30 70 67,54

6 1000 0,30 1,0 43,0 9 48 135,09

Tabela 1. Dados obtidos no experimento

Figura 5. Relao da rotao e do avano com a forma do cavaco

6. Concluses

Verifica-se a partir dos resultados obtidos que com menor avano e maiores rotaes se obtm

um cavaco em forma de fita no controlada, que gera riscos para o operador e a ferramenta,

entretanto com bom acabamento superficial, j com maior avano a forma tende a ser espiral,

onde em rotaes baixas se desprendem em tamanhos muito reduzidos e com o aumento da rotao,

h um aumento do tamanho mdio do cavaco formado, percebe-se tambm que h um compromisso

entre a forma do cavaco e o acabamento onde o controle de forma e tamanho so importantes para

obter um determinado tipo de acabamento.

Observa-se tambm que a velocidade de corte funo da rotao e tambm do

dimetro, assim obtm-se menores velocidades quando se diminui o dimetro, mesmo que se

mantenha a mesma rotao.

Portanto para o ao 1045, para uma mesma profundidade = 1 mm a faixa de 500 a 1000 RPM

com avano de 0,3 mm/rot se mostrou mais adequada para a operao de usinagem, onde se obteve

um bom acabamento superficial, com bom controle do cavaco formado (forma e tamanho) e menor

quantidade de rudo e vibrao.

7. Bibliografia

FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais, Editora Edgard Blcher, So Paulo.

MACHADO A. da Silva. M.B, 1999 Usinagem dos metais. Apostila, DEEME UFU. Uberlndia.

Aula do Professor: Marcelo Accio Influncia do avano (f) e da relao velocidade-temperatura

na formao do cavaco.

http://www.mitsubishicarbide.net/mht/pt/