introdução à usinagem_dos_metais

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INTRODUÇÃOÀ

USINAGEM DOS METAIS

Professora: Maria Adrina Paixão de Souza da Silva, Dra. Eng.

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE TECNOLOGIA DA UFPA

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICADISCIPLINA: USINAGEM DOS METAIS

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DEFINIÇÃO DE USINAGEM

Definição - segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os processos de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de cavaco.

Usinagem - operação que confere à peça forma, dimensões ou acabamento, ou ainda uma combinação qualquer desses três, através da remoção de material sob a forma de cavaco.

Cavaco - porção de material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular.

O Estudo da usinagem é baseado na mecânica (Atrito, Deformação),na Termodinâmica (Calor) e nas propriedades dos materiais.




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DEFINIÇÃO DE USINAGEM

USINAGEM




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IMPORTÂNCIA DA USINAGEM NA

INDUSTRIA METAL MECÂNICA

A maior parte de todos os produtos industrializados em alguma de suas etapas de produção sofre algum processo de usinagem




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INDUSTRIA METAL MECÂNICA

80% dos furos são realizados por usinagem

100% dos processos de melhoria da qualidade superficial são feitos por usinagem

o comércio de máquinas-ferramentas representa uma das grandes fatias da riqueza mundial

70% das engrenagem para transmissão de potência

90% dos componentes da industria aeroespacial

100% dos pinos médico-odontológicos




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INDUSTRIA METAL MECÂNICAOutros produtos usinados

70% das lentes de contatos extraoculares

100% das lentes de contatos intraoculares

Lentes para CD player ou suas matrizes




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LIMITES DOS PROCESSOS DE USINAGEM




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LIMITES DOS PROCESSOS DE USINAGEM




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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE

USINAGEM

Os processos de usinagem são classificados da seguinte forma:

Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida

Usinagem com Ferramentas de Geometria Não Definida

Usinagem por Processos Não Convencionais




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USINAGEM COM FERRAMENTA DE

GEOMETRIA DEFINIDA




TornearFresar

Furar

RosquearAlargarBrocharSerrarPlainaroutros

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USINAGEM COM FERRAMENTA DE GEOMETRIA NÃO

DEFINIDA




Retificar

Brunir

Lapidar

LixarPolirJatear

Tamborear, outros

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USINAGEM POR PROCESSOS NÃO CONVENCIONAIS

Remoção térmica

Remoção Química

Remoção Eletroquímica

Remoção por ultra-som

Remoção por jato d'água, outros




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EVOLUÇÃO HISTÓRICA

Ferramentas de pedra




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Plaina Neolítica de 6000 A.C.




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Furadeira a arco egípicia – 1500 A. C.




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1.000 A.C. - Surgem os primeiros tornos - Idade do Bronze – metais predominantes Cu, Zn, Sn

700 A.C. - processamento do ferro

SÉC. XIV - Desenvolvimento das primeiras armas de fogo na Europa

SÉC. XVI - Torneamento ornamental - Jaccques Benson




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SÉC. XVII – Melhoria nos processos de fabricação de ferro e aço

SÉC. XVIII - Primeiras obras conhecidas sobre torneamento – Jacques Plumier - L’ART DE TORNEURS.

Torno a arco – 1565




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EVOLUÇÃO HISTÓRICASÉC. XIX – Revolução industrial

Desenvolvimento da máquina a vapor – James Watts

Primeiras Máquinas-Ferramentas projetadas segundo princípios modernos




Torno de Maudslay – 1848

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Desenvolvimento da máquina a vapor – James Watts

Primeiras Máquinas-Ferramentas projetadas segundo princípios modernos






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Fabricação em sérieAço ferramenta é o principal material de ferramentas usinagem




Furadeira de Willkinson – Acionada a roda

d'água

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EVOLUÇÃO HISTÓRICASÉC. XX – Século da tecnologia

1900 – Taylor apresenta o Aço Rápido

1930 – Vanner Bush inventa o primeiro computador analógico

1935 – é desenvolvido o Metal Duro

1946 – é desenvolvido o primeiro computador eletrônico digital – o ENIAC

1947 – é desenvolvido o primeiro transistor nos Laboratórios Bell

1950 – Primeira máquina-ferramenta numericamente controlada, MIT




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EVOLUÇÃO HISTÓRICASÉC. XX – Século da tecnologia

1960 - Primeira LASER foi construído por Theodore Maiman, Laboratórios de pesquisa Hugues

1968 Borroughs produz os primeiros computadores utilizando circuitos Integrados

1970 - BRIAN – Primeiras Pesquisas sobre usinagem de ultra precisão

1970 – Primeiras ferramentas Cermets – Japão

1980 – Primeiras pesquisas sobre usinagem de alta-velocidade

1990 – Ferramentas cerâmicas

1990 – Ferramentas CBN, Diamante




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EVOLUÇÃO HISTÓRICASÉC. XXI – Mais tecnologia

Máquinas FlexíveisIntegração total por computadores




Tendências para a usinagem no século XXI

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GRANDEZAS DO PROCESSO




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GRANDEZAS DO PROCESSO

Peça – Tudo aquilo que irá sofrer uma operação de usinagem

Dispositivo de fixação – local onde será fixada a peça

Ferramenta – tudo o que realiza uma operação de usinagem

Porta-ferramenta - dispositivo destinado a fixar a ferramenta

Máquina-ferramenta – elemento que proporcionará os movimentos, velocidade, avanço e a força necessária ao processo de usinagem




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CINEMÁTICA GERAL DOS PROCESSOS DE

USINAGEM

Movimentos que causam diretamente a remoção de cavaco:de cortede avançoefetivo de corte

Movimentos que não causam diretamente a remoção de cavaco:de aproximação e afastamentode ajustede correção




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CINEMÁTICA GERAL DOS PROCESSOS DE

USINAGEMOs processos de usinagem necessitam de um movimento relativo entre peça e ferramenta.




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VELOCIDADES DO PROCESSO DE

USINAGEM

Velocidade de Corte (Vc)

Vc = f (material peça,material ferramenta)

Velocidade de Avanço (Vf)

Velocidade efetiva de corte (Ve)




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MOVIMENTOS NOS PROCESSOS DE

USINAGEM




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MOVIMENTOS NOS PROCESSOS DE

USINAGEM




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GRANDEZAS DO PROCESSO DE

USINAGEM




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RELAÇÕES QUE ENVOLVEM A QUALIDADE

DE UMA PEÇA USINADA




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RELAÇÕES QUE ENVOLVEM A QUALIDADE

DE UMA PEÇA USINADA




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GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE

CORTE

Para cada par material de ferramenta / material de peça têm uma geometria de corte apropriada ou ótima

A geometria da ferramenta influência na:

Formação do cavaco

Saída do cavaco

Forças de corte

Desgaste da ferramenta

Qualidade final do trabalho




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CORTE




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TORNEAR




α = ângulo de incidência

β = ângulo de cunha

γ = ângulo de saída

ε = ângulo de quina

χ = ângulo de direção

λ = ângulo de inclinação

rε = raio de quina

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PLANOS DA FERRAMENTA DE

CORTE- Sistema de Ferramenta na

Mão -




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PLANOS DA FERRAMENTA DE

CORTE- Sistema de Ferramenta na

Máquina -




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DENOMINAÇÕES PARA AS

FERRAMENTA DE FURAR




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DENOMINAÇÕES PARA AS

FERRAMENTA DE FRESAR




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TIPOS DE QUINAS




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FATORES CONSIDERADOS NA

ESCOLHA DA GEOMETRIA DA FERRAMENTA




Material da ferramenta

Material da peça

Condições de corte

Tipo de operação

Geometria da peça

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INFLUÊNCIAS DA GEOMETRIA DA FERRAMENTA




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INFLUÊNCIAS DA GEOMETRIA DA FERRAMENTA




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SOLICITAÇÕES NA CUNHA DE CORTE




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CONSEQÜÊNCIA DOS ESFORÇOS NA DE

FERRAMENTA




Força de usinagem = f(condições de corte (f, vc, ap), geometria da ferramenta (χ, γ, λ), desgaste da ferramenta)

Onde:Fc = Força de corteFf = Força de avançoFp = Força de avanço

Fc e Ff ~ 250 a 400 N/mm2 - aços de construção mecânicaFc e Ff ~1100 N/mm2 - materiais de difícil usinabilidade 48

FORÇAS NA USINAGEM




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SUBDIVISÃO DO TRABALHO EFETIVO

NA USINAGEM




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SUBDIVISÃO DO TRABALHO EFETIVO

NA USINAGEM




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Bibliografias• ABREU FILHO, Carlos. Tornearia Mecânica – Notas de

Aula, Belém, 2007.

• AGOSTINHO, Oswaldo Luis. VILELLa, Ronaldo Castro (In Memoriam), BUTTON, Sérgio Tonini. Processos de Fabricação e Planejamento de Processos. Universidade Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia Mecânica - Departamento de Engenharia de Fabricação - Departamento de Engenharia de Materiais. Campinas, SP. 2004

• BRAGA, Paulo Sérgio Teles, CPM - Programa de Certificação de Pessoal de Manutenção – Mecânica - Processos de Fabricação, SENAI/CST, Vitória, ES. 1999.

• COSTA, Éder Silva & SANTOS, Denis Júnio. Processos de Usinagem. CEFET-MG. Divinópolis, MG. março de 2006




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Bibliografias• DINIZ, A. E., Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 3 ed.

São Paulo: Artliber Editora, 2003.

• FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, SP, 1977

• INMETRO. SISTEMA Internacional de Unidades – SI (tradução da 7ª edição do original francês “Le Système International d’Unités”, elaborada pelo Bureau International des Poids et Mesures - BIPM). 8ª edição Rio de Janeiro, 2003. 116 p.

• INMETRO. Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia – VIM – Portaria Inmetro 029 de 1995. 3ª edição, Rio de Janeiro, 2003. 75p.

• reimpressão.




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Bibliografias• PALMA, Flávio. Máquinas e Ferramentas. Apostila,

SENAI-SC, Blumenau, 2005.

• SECCO, Adriano Ruiz; VIEIRA, Edmur & GORDO, Nívia. Módulos Instrumentais – Metrologia. Telecurso 2000. São Paulo, SP, 2007

• VAN VLACK, L. H., Princípios da Ciência e Tecnologia dos Materiais. Tradução Edson Carneiro. Rio de Janeiro: Elsevier, 1970 – 4ª reimpressão.




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