forÇas e potÊncias na usinagem -...
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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FORÇAS NA USINAGEM
• A força necessária para formar o cavaco, é dependente
da tensão de cisalhamento do material da peça, das
condições de usinagem e da área do plano de
cisalhamento
• Força de usinagem : força total resultante que atua
durante a usinagem sobre a cunha cortante.
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FORÇAS NA USINAGEM
Material - peça
Avanço
ProfundidadeMat. ferramenta
Desgaste
Geometria
Vel. de corte
For
ça d
e us
inag
em
Influências básicas Influências corrigíveis
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FORÇAS NA USINAGEM
Componentes :
• Força de corte (Fc)
• Força de avanço (Ff)
• Força de profundidade (Fp)
• Força de apoio (Fap)
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FORÇAS NA USINAGEM
Força ativa (F t):
• Força de corte (Fc)
• Força de avanço (Ff)
• Força de apoio (Fap)
22fapt FFF +=
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FORÇAS NA USINAGEM
Força de usinagem (F u)
• Força ativa (Ft)
• Força de profundidade (Fp)
22 += tpu FFF
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FORÇAS E AS CONDIÇÕES DE CORTE
• Introduzindo-se um fator de proporcionalidade, obtém uma relação entre as componentes da força de usinagem e a área da seção de corte.
• O fator de proporcionalidade (Ks) é denominado força específica de corte.
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1000
.d.nv c
π=
Vc = velocidade de corte [m/min]d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm]n = rotação da peça (ferramenta) [rpm]
VELOCIDADE DE CORTE
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
Cálculo do Ks
• Propostas: Taylor, ASME, AWF, Kronenberg e Kienzle .
• Kienzle → Ks = f(h)
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hbKF sc ⋅⋅=
zss hKK −⋅= 1
Ks1 e z → constantes do material
zsc hbKF −⋅⋅= 11
Ks1 → tabelado para algumas condições
CÁLCULO DE Ks
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Cálculo da pressão específica de corte - Ks
MaterialMaterial σσt [N/mmt [N/mm²²]] 11--zz KKs1s1
AAçço 1030o 1030 520520 0,740,74 19901990
10401040 620620 0,830,83 21102110
10501050 720720 0,700,70 22602260
10451045 670670 0,860,86 22202220
10601060 770770 0,820,82 21302130
86208620 770770 0,740,74 21002100
43204320 630630 0,700,70 22602260
41404140 730730 0,740,74 25002500
41374137 600600 0,790,79 22402240
61506150 600600 0,740,74 22202220
FofoFofo HRc = 46HRc = 46 0,810,81 2060206015Prof. Fernando Penteado.
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POTÊNCIAS NA USINAGEM
• Uma máquina-ferramenta gera potência para girar seu eixo-árvore, executar o movimento de corte e para executar o movimento de avanço.
][10.60
.P
3c kWVF cc=
Fc [N] e Vc [m/min]
][10.60
.P
6f kWVF ff=
Ff [N] e Vc [mm/min]
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POTÊNCIAS NA USINAGEM
• A potência de Avanço (Pf) é normalmente muitas vezes menor que a de corte (Pc), chegando até a 140 vezes.
• É possível então desprezar a potência de avanço no dimensionamento do motor da máquina, nas que somente um motor é responsável tanto pelo movimento de avanço, quanto pelo movimento de corte.
ηc
m
PP =
η = rendimento da máquina:
• 60 a 80% em máquinas convencionais• Maior que 90% em máquinas CNC
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
Fatores que influenciam o Ks:
• Material da peça
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
Fatores que influenciam o Ks:
• Material da peça
• Material e geometria da ferramenta
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Ângulos de saída positivos e negativos
20Prof. Fernando Penteado.
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FERRAMENTA DE CORTE
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Ângulos de folga (α), de cunha (β) e de saída (γ)
κ = ( capa ) Ângulo de posiçãoε = ( epsolon) Ângulo de ponta
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Ângulo de inclinação “λ”
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
Fatores que influenciam o Ks:
• Material da peça
• Material e geometria da ferramenta
• Seção de corte
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
Fatores que influenciam o Ks:
• Material da peça
• Material e geometria da ferramenta
• Seção de corte
• Velocidade de corte
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
Fatores que influenciam o Ks:
• Material da peça
• Material e geometria da ferramenta
• Seção de corte
• Velocidade de corte
• Estado de afiação da ferramenta
• Condições de lubrificação e refrigeração
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
• Muitos dos fatores que influenciam os valores da força de corte, também influenciam as forças de avanço e profundidade.
• Porém alguns fatores como o raio de ponta da ferramenta, os ângulos de posição e de inclinação tem uma influência mais marcante nestas componentes da força de usinagem.
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
• A medida que o raio de ponta cresce a força de profundidade aumenta e a de avanço diminui.
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
• Com o crescimento do ângulo de posição há um aumento da força de avanço e diminuição na de profundidade
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FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM
• Com a diminuição do ângulo de inclinação háum aumento da força de profundidade
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A Força de Corte, em uma ferramenta para tornear é de 600N e a Velocidade de Corte Vc = 40m/min. Calcular: a) Potência de Corte; b) Potência Induzida (motor), quando o rendimento η = 0,70.
Exemplo 1
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Exemplo 2
Um eixo de aço com resistência mecânica de 600 N/mm2 (St60) éusinado no torno com a velocidade de corte VC = 16 m/min. Calcule a Potência de corte e a Potência induzida.
Dados:
Avanço f =1,13mm
Profundidade ap = 8mm
Ângulo da Ferramenta χ =45o
Rendimento da máquina η=0,70
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Determinar a potência do motor de um torno universalque deve fazer um torneamento cilíndrico em uma barrade aço 8620 com diâmetro 50 mm.
Parâmetros de corte: Vc = 110 m/min, ap = 1,4 mm e f = 0,4 mm/rot.
Ângulo da Ferramenta χ =90o
Rendimento mecânico da transmissão do motor à árvoreprincipal: 70%.
39
Exemplo 3