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NOMENCLATURA E GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE

3.1. INTRODUÇÃO

A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores, na usinagem dos metais. É necessário portanto definir a ferramenta através dos ângulos da cunha cortante.

A norma brasileira que trata desse assunto é a norma da ABNT NBR 6163/80 – Conceitos da Técnica de Usinagem – Geometria da Cunha Cortante – Terminologia [1]. As definições apresentadas a seguir são baseadas nesta norma. 3.2. DEFINIÇÕES

As seguintes definições adotadas são necessárias para a determinação dos ângulos da cunha cortante de uma ferramenta de usinagem. As definições são melhor compreendidas através das figuras 3.1 a 3.12.

Cunha de Corte: é a cunha formada pelas superfícies de saída e de folga da ferramenta. Através do movimento relativo entre a peça e a ferramenta, formam-se os cavacos sobre a cunha de corte.

Superfície de Saída Aγγγγ: é a superfície da cunha de corte sobre a qual o cavaco se desliza.

Superfície de Folga: é a superfície da cunha de corte, que determina a folga entre a ferramenta e a superfície em usinagem. Distinguem-se a superfície principal de folga Aα e a superfície secundária de folga A’α.

Arestas de Corte: são as arestas da cunha de corte formada pelas superfícies de saída e da folga. Deve-se distinguir a aresta principal de corte S e a aresta secundária de corte S’:

- Aresta Principal de Corte S: é a aresta de corte cuja cunha de corte, observada no plano de trabalho, e para um ângulo da direção de avanço ϕ = 90o, indica a direção de avanço. - Aresta Secundária de Corte S’: é a aresta de corte cuja cunha de corte, observada no plano de trabalho, e para o ângulo da direção de avanço ϕ = 90o, indica a direção contrária a direção de avanço.

Ponta de Corte: parte da cunha de corte onde se encontram as arestas principal e secundária de corte.

Ponto de Corte Escolhido: ponto destinado à determinação das superfícies e ângulos da cunha de corte, ou seja as definições se referem a um ponto da ferramenta, dito ponto de corte escolhido ou “Ponto de Referência”.

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Figura 3.1. Cunha de Corte da Ferramenta.

Figura 3.2. Arestas de corte e superfícies da parte de corte de uma ferramenta de torno.

Figura 3.3. Arestas de corte e superfícies das pontas de corte de uma fresa frontal.

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Figura 3.4. Arestas de corte e superfícies das pontas de uma broca helicoidal. 3.3. SISTEMAS DE REFERÊNCIA UTILIZADOS NA DETERMINAÇÃO DOS ÂNGULOS DA CUNHA CORTANTE.

Para a determinação dos ângulos na cunha de corte é necessário empregar um sistema de referência. Normalmente são empregados dois sistemas de referência, para um estudo racional dos ângulos da ferramenta e dos ângulos efetivos ou de trabalho:

- SISTEMA DE REFERÊNCIA DA FERRAMENTA - SISTEMA EFETIVO DE REFERÊNCIA

O sistema de referência da ferramenta é necessário para a determinação da geometria da cunha de corte da ferramenta, durante o projeto, execução e controle da mesma. O sistema efetivo de referência é necessário para a determinação da geometria da cunha de corte da ferramenta, durante o processo de usinagem. Além destes, outro sistema de referência poderá ser necessário para a determinação do posicionamento da ferramenta em relação à máquina.

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No sistema de referência da ferramenta, os planos são identificados pela palavra ferramenta e recebem o símbolo P, com um índice para a sua diferenciação. No sistema de referência efetivo, os planos são identificados pela palavra efetivo e os mesmos símbolos do sistema de referência da ferramenta, além do índice e. 3.3.1. Planos do Sistema de Referência

As definições dadas a seguir correspondem às figuras 3.5 e 3.6.

Plano de Referência: • Plano de Referência da Ferramenta - Pr: plano que passando pelo ponto

de corte escolhido, é perpendicular à direção admitida de corte. Esta é escolhida de maneira que o plano de referência da ferramenta seja o mais possível paralelo ou perpendicular à uma superfície ou eixo de ferramenta.

• Plano de Referência Efetivo - Pre: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à direção efetiva.

Nas ferramentas de torneamento e aplainamento, o plano de referência da ferramenta Pr é um plano paralelo ou perpendicular à superfície de apoio do cabo. Nas ferramentas de fresamento ou furação, ele é um plano que contém o eixo.

Plano de Corte: • Plano de Corte da Ferramenta - Ps: plano que passando pelo ponto de

corte escolhido, é tangente à aresta de corte e perpendicular ao plano de referência da ferramenta.

• Plano de Corte Efetivo - Pse: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta de corte e perpendicular ao plano de referência efetivo Pre.

Plano Ortogonal: • Plano Ortogonal da Ferramenta - Po: plano que passando pelo ponto de

corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência e de corte da ferramenta.

• Plano Ortogonal Efetivo - Poe: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência e de corte da ferramenta.

O plano ortogonal é conhecido na maioria das literaturas como PLANO DE MEDIDA.

Plano de Trabalho: • Plano Admitido de Trabalho - Pf: plano que passando pelo ponto de corte

escolhido, é perpendicular ao plano de referência e paralelo à direção admitida de avanço. É escolhido de tal forma que fique o mais possível paralelo ou perpendicular à uma superfície ou eixo da ferramenta, respectivamente.

• Plano de Trabalho Efetivo - Pfe: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, contém as direções de corte e de avanço. Neste plano se

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realizam os movimentos responsáveis pela retirada de cavaco, como definido no Capítulo 2.

Plano Dorsal: • Plano Dorsal da Ferramenta - Pp: plano que passando pelo ponto de

corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência da ferramenta e admitido de trabalho.

• Plano Dorsal Efetivo - Ppe: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência efetivo e de trabalho.

Além destes planos são definidos ainda no sistema de referência da ferramenta:

• Plano Normal a Aresta de Corte Pn (ou PLANO EFETIVO NORMAL À ARESTA DE CORTE Pne): plano que, passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à aresta de corte S.

• Plano Ortogonal à Superfície de Saída Pg: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à superfície de saída e ao plano de referência da ferramenta.

• Ângulo de Posição do Plano Ortogonal à Superfície de Saída δδδδr: ângulo entre o plano admitido de trabalho e plano ortogonal à superfície de saída, medido no plano de referência da ferramenta.

• Plano Ortogonal à Superfície de Folga Pb: plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular à superfície de folga e ao plano de referência da ferramenta.

• Ângulo de Posição no Plano Ortogonal à Superfície de Folga θθθθr: ângulo entre o plano admitido de trabalho e o plano ortogonal à superfície de folga, medido no plano de referência da ferramenta.

Veja a seguir as figuras 3.5 a 3.12.

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Figura 3.5. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta.

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Figura 3.6. Planos do Sistema de Referência Efetivo.

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Figura 3.7. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa ferramenta de torneamento.

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Figura 3.8. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa ferramenta de torneamento.

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Figura 3.9. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa fresa cilíndrica.

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Figura 3.10. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa fresa cilíndrica.

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Figura 3.11. Planos do Sistema de Referência da Ferramenta numa broca helicoidal.

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Figura 3.12. Planos do Sistema de Referência Efetivo numa broca helicoidal.

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3.3.2. Ângulos da Cunha Cortante

Os ângulos da cunha cortante destinam-se à determinação da posição e da forma da cunha de uma ferramenta.

Devem-se distinguir os ângulos do sistema de referência da ferramenta dos ângulos do sistema de referência efetivo. No primeiro, os ângulos são identificados com o acréscimo da palavra ferramenta e os símbolo representativo como o índice identificador do plano, no qual são medidos, no segundo é adicionada a palavra efetivo, e acrescenta-se ainda o índice e no símbolo.

Se o ângulo for referente à uma aresta secundária de corte, os símbolos recebem um apóstrofo (‘).

As definições apresentadas a seguir são mostradas nas figuras 3.13 a 3.18.

Ângulos Medidos no Plano de Referência • Ângulo de Posição da Ferramenta χχχχr: ângulo entre o plano de corte da

ferramenta Ps e o plano admitido de trabalho Pf, medido no plano de referência da ferramenta. É sempre positivo e situa-se sempre fora da cunha cortante, de forma que o seu vértice indica a ponta de corte. Este ângulo indica a posição da aresta de corte.

• Ângulo de Posição Efetivo χχχχre: ângulo entre o plano de corte efetivo Pse e o plano de trabalho Pfe, medido no plano de referência efetivo Pre.

• Ângulo de Posição Secundário da Ferramenta χχχχ’r: ângulo entre o plano de corte secundário da ferramenta Ps e o plano admitido de trabalho Pf, medido no plano de referência da ferramenta. É sempre positivo e situa-se sempre fora da cunha cortante, de forma que o seu vértice indica a ponta de corte. Este ângulo indica a posição da aresta secundária de corte.

• Ângulo de Posição Secundário Efetivo χχχχ’re: ângulo entre o plano de corte secundário efetivo P’se e o plano de trabalho Pfe, medido no plano de referência efetivo Pre.

• Ângulo de Ponta da Ferramenta εεεεr: ângulo entre os planos principal de corte Ps e secundário de corte P’s medido no plano de referência da ferramenta.

Vale portanto a seguinte relação:

χ ε χr r ro+ + =| 180 (3.1)

Ângulos Medidos no Plano de Corte: • Ângulo de Inclinação da Ferramenta λλλλs: ângulo entre a aresta de corte e

o plano de referência da ferramenta Pr, medido no plano de corte da ferramenta Ps.

• Ângulo de Inclinação Efetivo λλλλse: ângulo entre a aresta de corte o plano de referência efetivo Pre, medido no plano de corte efetivo Pse.

O ângulo de inclinação é sempre um ângulo agudo, cujo vértice indica a ponta de corte. Ele é positivo quando, observando-se a partir da ponta de corte, a aresta de corte encontra-se na região posterior em relação ao plano de referência, orientando-se para tanto segundo o sentido de corte.

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Ângulos Medidos no Plano Ortogonal • Ângulo de Saída da Ferramenta γγγγo: ângulo entre a superfície de saída Aγ

e o plano de referência da ferramenta Pr, medido no plano ortogonal da ferramenta Po.

• Ângulo de Saída Efetivo γγγγoe: ângulo entre a superfície de saída Aγ e o plano de referência efetivo Pre, medido no plano ortogonal efetivo Poe.

O ângulo de saída é sempre um ângulo agudo. Ele é positivo quando, a interseção entre a superfície de saída e o plano ortogonal encontra-se na região posterior em relação ao plano de referência, orientando-se para tanto segundo o sentido de corte.

• Ângulo de Cunha da Ferramenta ββββo: ângulo entre as superfícies de saída Aγ e de folga Aα, medido no plano ortogonal da ferramenta Po.

• Ângulo de Cunha Efetivo ββββoe: ângulo entre as superfícies de saída Aγ e de folga Aα, medido no plano ortogonal efetivo Poe.

• Ângulo de Folga da Ferramenta ααααo: ângulo entre a superfície de folga Aα e o plano de corte da ferramenta Ps, medido no plano ortogonal da ferramenta Po.

• Ângulo de Folga Efetivo ααααoe: ângulo entre a superfície de folga Aα e o plano de corte efetivo Pse, medido no plano efetivo ortogonal Poe.

Vale a seguinte relação:

α β γo o oo+ + = 90 (3.2)

Estes ângulos definidos anteriormente podem ser medidos também em outros planos. As definições apresentadas aqui são consideradas as mais importantes, para maiores informações deve-se consultar a norma NBR 6163.

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Figura 3.13. Ângulos da Ferramenta numa ferramenta de torneamento.

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Figura 3.14. Ângulos Efetivos numa ferramenta de torneamento.

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Figura 3.15. Ângulos da Ferramenta numa fresa de faseamento.

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Figura 3.16. Ângulos Efetivos numa fresa de faseamento.

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Figura 3.17. Ângulos da Ferramenta numa broca helicoidal.

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Figura 3.18. Ângulos Efetivos numa broca helicoidal.

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3.4. FUNÇÕES E INFLUÊNCIA DOS ÂNGULOS DA CUNHA CORTANTE.

Ângulos de Folga (ααααo) • Evitar atrito entre a peça e a superfície de folga da ferramenta. • Se αo é pequeno, a cunha não penetra convenientemente no material, a

ferramenta perde o corte rapidamente, grande geração de calor e prejudica o acabamento superficial.

• Se αo é grande, a cunha da ferramenta perde resistência, podendo soltar pequenas lascas ou quebrar.

• αo depende principalmente de: resistência do material da ferramenta e da peça a usinar. Geralmente 2o ≤ 14o.

Ângulo de Saída (γγγγo) • Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento

superficial e no calor gerado. • Quanto maior γo menor será o trabalho de dobramento do cavaco. • γo depende principalmente de:

• resistência do material da ferramenta e da peça a usinar. • quantidade do calor gerado pelo corte. • velocidade de avanço (vf).

• γo negativo é muito usado para corte de materiais de difícil usinabilidade e em cortes interrompidos, com o inconveniente da necessidade de maior força e potências de usinagem e maior calor gerado na ferramenta.

• Geralmente -10o ≤ γo ≤ 30o.

Ângulo de Inclinação (λλλλs): • Controlar a direção de saída do cavaco. • Proteger a quina da ferramenta contra impactos. • Atenuar vibrações. • Geralmente -4o ≤ λs ≤ 4

o.

Ângulo de Posição (χχχχr): • Distribui as tensões de corte favoravelmente no início e no fim do corte. • Aumenta o ângulo de ponta (εr), aumentando a sua resistência e a capacidade de

dissipação de calor. • Influi na direção de saída do cavaco. • Produz uma força passiva na ferramenta, reduzindo vibrações. • Geralmente 30o ≤ χχχχr ≤ 90

o. Em perfilamento pode ser maior que 90o. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

1. ABNT NBR 6163, “Conceitos da Técnica de Usinagem - Geometria da Cunha Cortante – Terminologia”, 1980.