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MOVIMENTOS E GRANDEZAS NO PROCESSO DE USINAGEM COM

DESTAQUE PARA OPERAÇÃO DE FURAÇÃO E OPERAÇÃO DE

APLAINAMENTO.

Acadêmico:

Árlei Huebra Póvoa

Disciplina: Usinagem dos materiais

GRUFAB / Departamento de Engenharia Mecânica

São João del-Rei, 26 de abril de 2009

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Sumário

1- INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3

2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................................................. 4

3- RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................................................... 10

4- CONCLUSÕES ................................................................................................................................... 10

5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................................... 11

Resumo

Este trabalho aborda as principais características dos movimentos e grandezas nas

operações de furação e aplainamento. Tais operações são muito comuns, e de suprema

importância na usinagem dos materiais, principalmente a operação de furação, que junto

com o torneamento formam uma grande parcela nos processos mais utilizados na

usinagem. No estudo das operações serão definidas as principais grandezas de corte e

como estas sofrem variações de acordo com a máquina e com, principalmente a

ferramenta.

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1- INTRODUÇÃO Nos dias atuais, a cada dia se tem alguma nova tecnologia usada na obtenção de

produtos industrializados, mas os conceitos fundamentais continuam os mesmos, como por

exemplo, os movimentos e grandezas nos processos de usinagem. Podemos perceber que

na história da humanidade, os princípios de todos os processos são muito antigos e que são

aplicados desde que o homem começou a fabricar suas ferramentas, mesmo elas sendo

completamente rudimentares. A constante evolução nos fez chegar ao ponto de qualificar e

quantificar, respectivamente, movimentos e grandezas nos processos de usinagem. Neste

trabalho será feita uma abordagem dos movimentos e grandezas com destaque nas

operações de furação e de aplainamento.

Segundo AGOSTINHO et al, (2004) furação é o processo de usinagem destinado à

obtenção de furos, geralmente cilíndricos, numa peça com auxílio de uma ferramenta,

geralmente multicortante. Já o aplainamento é definido como o processo mecânico de

usinagem usado quando se deseja obter superfícies planas, geradas por um movimento

retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta.

O movimento de corte é o movimento entre a ferramenta e a peça que, mesmo sem

a ocorrência do movimento de avanço, provoca a remoção de cavaco com apenas uma

rotação da ferramenta.

O movimento de avanço juntamente com o movimento de corte, possibilita a

retirada contínua ou repetida do cavaco da peça.

O movimento efetivo é o movimento a partir do qual resulta o processo de

usinagem.

Os movimentos acima citados correspondem aos movimentos ativos do processo,

ou seja, os movimentos que promovem a remoção de material. Já os movimentos passivos

ocorrem sem a retirada de material, são eles os movimentos de ajuste, correção,

aproximação e recuo. Tanto os movimentos ativos e passivos são de grande importância na

usinagem, pois a eles estão associados tempos que, somados, resultam no tempo total de

fabricação.

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2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Operação de furação O processo de furação é um dos processos de usinagem mais utilizados na indústria

manufatureira (DINIZ et al, 2008). Na maioria das vezes, as peças têm de ser furadas em

cheio, ou seja, remoção de todo o material compreendido no volume de furo final na forma

de cavaco, ou terem seus pré-furos alargados pelo processo de furação, como pode ser

observado na Figura 1 abaixo.

Figura 1 - Furação em cheio e furação com pré-furo. (AGOSTINHO et al, 2004)

Num processo de furação a ferramenta ou a peça giram e, simultaneamente, a

ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea coincidente ou paralela

ao eixo principal da máquina. Os movimentos de corte, avanço e efetivo pode ser visto

claramente na Figura 2.

Segundo AGOSTINHO et al, (2004), cerca de 20% das máquinas-ferramentas

existentes são furadeiras, o que evidencia a posição de destaque que o processo de furação

ocupa dentro dos processos de usinagem.

O processo de furação não evoluiu tanto quanto as ferramentas utilizadas no

torneamento e no fresamento. Tal atraso tem diversas razões, mas o principal é o diâmetro

dos furos. Uma broca de 10 mm de diâmetro, para ser utilizada com velocidades

compatíveis com o metal duro (VC em torno de 200m/min), precisaria de uma rotação da

ordem de 6400 rpm, muito alta para as máquinas furadeiras convencionais (DINIZ et al,

2008).

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Figura 2 – Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo na furação (DINIZ et al, 2008).

A ferramenta mais empregada na furação é a broca helicoidal de aço rápido, que

pode ser com ou sem cobertura de nitreto de titânio. Apesar de todos os esforços no sentido

de aumentar o rendimento da operação de furação, as brocas helicoidais constituem

atualmente o gargalo de qualquer tipo de usinagem, exigindo freqüentemente a redução da

velocidade de corte das ferramentas de tomo, quando operam em maquinas automáticas

(AGOSTINHO et al, 2004). Além disso, a broca helicoidal não permite obter bons

acabamentos superficiais nem boas tolerâncias dimensionais devido a sua flexão durante o

processo, sendo assim freqüentemente a necessidade de se realizar uma operação de

acabamento nos furos. Esses processos podem ser, por exemplo, alargamento,

mandrilamento, brochamento ou retificação interna.

A broca helicoidal, basicamente, pode ser dividida em três partes: haste, que é a

parte que fica presa à máquina, pode ser cilíndrica ou cônica; o corpo é a parte que serve

de guia e corresponde ao comprimento útil da ferramenta; e a ponta que é a extremidade

cortante da ferramenta, que forma um ângulo de ponta (σ) entre as duas arestas principais

de corte, seu valor é normalmente 118º. Podemos ver na Figura 3 a ponta (1), o corpo (2) e

a haste (3).

As grandezas de corte no processo de furação são aquelas que devem ser ajustadas

na máquina, direta ou indiretamente, para a retirada do cavaco (CASTILLO, 2005)

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Figura 3 - Broca helicoidal (CASTILLO, 2005)

Segundo PAIVA (1986), velocidade de corte (VC) é a velocidade instantânea do

ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e sentido de corte.

Onde: = diâmetro da broca [mm];

rotações por minuto [rpm].

Pode-se perceber que a velocidade de corte está diretamente relacionada com o

diâmetro do furo e com a rotação da ferramenta.

O avanço é o percurso linear por revolução numa direção paralela ou

coincidente com o eixo do furo (FERRARESI, 1977). O aumento do avanço facilita a

quebra e, conseqüentemente, a remoção do cavaco (DINIZ et al, 2008).

A profundidade de corte é a profundidade de penetração do gume principal,

medida perpendicularmente ao plano de trabalho. Na furação em cheio, corresponde à

metade do diâmetro da broca. (Figura 4) (DINIZ et al, 2008).

A largura de usinagem é a largura do cavaco a ser retirado. A largura é medida

na superfície de corte, segundo a direção normal à direção de corte (CASTILLO, 2005).

Onde: = diâmetro da broca [mm];

= ângulo da ponta da ferramenta [graus].

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Figura 4 - Largura e profundidade de corte na furação (CASTILLO, 2005).

A espessura de usinagem é proporcional ao avanço e é medida

perpendicularmente ao gume.

Onde: = ângulo da ponta da ferramenta [graus];

avanço da ferramenta [mm].

Operação de aplainamento

Aplainamento é o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de

superfícies planas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da

ferramenta. Tanto a máquina quanto o ferramental de uma operação de aplainamento são

relativamente baratos, mas é uma operação lenta, o que faz com que ela não seja muito

utilizada na produção seriada, e sim na fabricação de pequenos lotes de peças

(AGOSTINHO et al, 2004).

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Um fato que leva a operação de aplainamento ter um custo menor é porque as

ferramentas possuem somente uma aresta de corte, mas por outro lado, devido ao corte ser

feito em um único sentido, o curso de retorno da ferramenta é um tempo perdido.

O aplainamento apresenta grandes vantagens na usinagem de réguas, bases, guias e

barramentos de máquinas, porque a passada da ferramenta é capaz de retirar material em

toda superfície da peça (SENAI/ES, 1999). O aplainamento pode ser horizontal ou vertical.

Um exemplo de aplainamento é mostrado esquematicamente na Figura 5.

Figura 5 – Exemplo de movimentos no aplainamento (SENAI/ES, 1999)

Basicamente, existem dois tipos de ferramentas para o aplainamento, são as de

desbaste e as de alisar. Há ainda ferramentas específicas, como as de ranhura, de ponta

voltada, etc.

O movimento de corte no aplainamento é realizado pela ferramenta, e a ele está

relacionada a velocidade de corte.

Onde: = percurso da ferramenta [mm];

número de golpes por minuto.

O curso da ferramenta é dividido no curso útil, no qual há a remoção de cavaco, e o

curso de recuo, no qual a ferramenta volta a sua posição inicial. Os dois cursos constituem

o curso duplo, como mostrado na Figura 6.

Para garantir que toda a extensão da peça foi usinada usa-se fazer com que a

ferramenta ultrapasse um pouco o comprimento da peça , chamado de comprimento do

curso ulterior , e após o recuo, faz-se com que a ferramenta recue um pouco mais do

que o comprimento da peça , sendo essa distância a mais de recuo chamada de

comprimento de curso anterior . Geralmente usa- se = 20 mm e 10 mm.

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Figura 6 - Curso duplo (VIANNA, 2002).

A largura total a ser percorrida na usinagem é indicada por , a largura da peça

em si é indicada por . A largura anterior e ulterior é o espaço transversal antes e

depois da peça. Usualmente 5 mm. Assim:

Denomina-se a velocidade de corte corresponde à velocidade na qual há a remoção

do cavaco, ao movimento de recuo associamos a velocidade de recuo . Com isso

podemos definir o tempo do curso útil e o tempo de recuo ).

Se os tempos estiverem determinados, pode-se obter o número de cursos duplos (

que serão necessários no aplainamento.

Onde: avanço [mm].

No aplainamento o movimento de avanço produz a espessura do cavaco. No

aplainamento horizontal, a peça é movida contra a ferramenta, já no vertical a ferramenta é

movida contra a peça.

Movimento de ajustamento é o movimento no qual se determina a espessura do

cavaco. É determinado no aplainamento horizontal, geralmente, mediante deslocamento da

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ferramenta em altura e no aplainamento vertical, por deslocamento lateral da peça que se

trabalha.

3- RESULTADOS E DISCUSSÕES

A intenção deste trabalho foi reafirmar as características básicas principais nas

operações de furação e de aplainamento, como os movimentos e as velocidades associadas

aos processos. Os resultados encontrados se equivalem àqueles encontrados na literatura, o

que já era de se esperar, por se tratar de um tema bastante estudado e no qual seus

princípios continuam os mesmos.

4- CONCLUSÕES

O estudo dos movimentos e grandezas nas operações de furação e de aplainamento

leva a concluir que estes são processos de alta importância para usinagem, principalmente

o processo de furação que é um dos mais usados.

Pode-se perceber que a plaina vem perdendo seu espaço nas grandes indústrias,

pois são necessárias produções cada vez maiores e com mais qualidade e o aplainamento é

uma operação lenta. Uma alternativa é o processo de fresamento, que corta continuamente.

Mas a plaina ainda é bastante usada em pequenos ramos da engenharia, por ser uma

máquina prática, de fácil manuseio e baixo custo para operação. Ela é mais usada em

oficinas e pequenas indústrias.

As operações de furação com brocas helicoidais, que é a mais utilizada, não

permitem um bom acabamento superficial nem boas tolerâncias dimensionais, tendo assim

a necessidade de uma operação de acabamento do furo, fazendo assim crescer o tempo

gasto para usinagem. A furação pode ser executada com outras ferramentas, que resultam

em operações mais precisas e mais rápidas, mas não são largamente usadas, pois são

específicas para furos profundos e necessitam de máquinas especiais para sua execução.

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5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AGOSTINHO, O. L.; VILELLA, R. C.; BUTTON, S. T. Processos de fabricação e

planejamento de processos. Campinas: UEC, 2004. 98 p. Disponível em:

< www.ebah.com.br/apostila-pdf-pdf-a873.html>. Acesso em: 21 de março de 2009.

CASTILLO, W. J. G. Furação profunda de ferro fundido cinzento GG25 com

brocas de metal-duro com canais retos. Florianópolis: UFSC, 2005. 134 p.

Disponível em: <www.tede.ufsc.br/teses/PEMC0867.pdf >. Acesso em 19 de abril de

2009.

DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia da usinagem dos

materiais. 6.ed. São Paulo: Artliber Editora, 2008. 262 p.

FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. São Paulo: Edgard

Blücher, 1977, 751 p.

PAIVA, C. M. S. Princípios de usinagem – Produção mecânica. São Paulo:

Nobel, 1986. 136 p.

SENAI/ES. Mecânica – Processos de fabricação. Vitória, 1999. 48 p.

VIANNA, F. D. Prática de oficina. Porto Alegre: UFRS, 2002. 25 p. Disponível

em: < www.em.pucrs.br/~filipi/pdfs/oficina.pdf >. Acesso em 22 de abril de 2009.

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