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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO

Curso de Engenharia Mecânica

JAIME IGOR DE A. VIEGAS – RA002201400667

WILIAN DE MELO – RA002201400597

RAFAEL BARBOSA – RA002201400213

GUSTAVO ALMEIDA – RA002201400990

THIAGO S. L. FONSECA – RA002201400227

PROCESSOS MECÂNICOS DE FABRICAÇÃO

Itatiba

2015

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PROJETO - USINAGEM

Relatório de Projeto de Usinagem apresentado à

disciplina de Processos Mecânicos de Fabricação do

Curso de engenharia Mecânica da Universidade São

Francisco, sob orientação do Professor Daniel

Loureiro como requisito parcial para obtenção de

média semestral.

Itatiba

2015

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Sumário

INTRODUÇÃO:............................................................................................................................................4

OBJETIVO:...................................................................................................................................................4

DESENHO MECÂNICO DA PEÇA:...........................................................................................................4

MATERIA PRIMA:.......................................................................................................................................5

NORMALIZAÇÃO:..................................................................................................................................5,6

TORNEAMENTO:........................................................................................................................................6

FERRAMENTA DE CORTE:....................................................................................................................6,7

FERRAMENTADE ROSQUEAMENTO:....................................................................................................7

ÂNGULOS DE CORTE:...............................................................................................................................8

MOVIMENTOS DE USINAGEM:...............................................................................................................9

DESGASTE DE FERRAMENTA:..............................................................................................................10

MONITORAMENTO:.................................................................................................................................10

FLUIDOS DE CORTE:...............................................................................................................................11

CONCLUSÃO:.......................................................................................................................................11,12

REFERÊNCIAS...........................................................................................................................................12

ANEXOS.......................................................................................................................................................13

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INTRODUÇÃO

O conceito de Técnica de Usinagem, refere-se a uma evolução dos processos de

usinagem que apresenta uma série de informações e procedimentos dentro de um sistema de

referência.

Os resultados finais deste processo estão relacionados com a qualidade satisfatória do

produto final, com base em termos técnicos, podemos dizer que a palavra “usinabilidade” é

geralmente usada para expressar o estado da superfície usinada, ou seja, a taxa de remoção de

material e a facilidade de saída do cavaco, fatores incondicionalmente importantes na

determinação da vida útil da ferramenta de corte (STOETERAU, 2007).

OBJETIVO

Elaborar uma proposta de fabricação utilizando metodologia de fabricação

Metalmecânica, inserindo informações sobre a escolha do processo para determinada peça,

conforme a sua geometria e sua composição química.

No final do processo de fabricação as informações técnicas sobre o produto acabado

deverá conferir qualidade, tolerância e acabamento.

DESENHO MECÂNICO DA PEÇA

O desenho técnico mostra informações detalhadas da peça que nos permitem realizar

algumas avaliações iniciais para posteriormente aplicarmos dentro do processo de escolha de

usinagem. Para tal fim, foi desenvolvido um desenho através de ferramenta computacional.

A peça em destaque nos Anexo 1 e Anexo 2, trata-se de um prisioneiro para rolamento

para suportar forças radiais elevadas.

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MATÉRIA PRIMA

O Aço ABNT/SAE 4140 é uma liga metálica muito utilizada para aplicações

industriais. A capacidade de encruamento e elevada tenacidade tornou deste aço um dos

metais mais importantes para aplicações onde requer resistência à deformação. Tratamentos

térmicos ou termoquímicos são comumente utilizados para melhorar as propriedades

mecânicas finais.

Temperado e revenido, pode chegar até 300HB e apresenta as seguintes porcentagens

de elementos dentro da sua estrutura química conforme Tabela 1.

Através das informações de composição química, dureza do material pode ser escolhida

o processo de fabricação e a ferramenta de corte adequada.

Para este projeto o processo térmico escolhido foi a Normalização que deverá conferir

uma dureza de aproximadamente (192HB – 90% Perlita,10% Ferrita), a um Tarugo de 31,75

mm de diâmetro por 68 mm de comprimento, garantindo boa usinabilidade.

NORMALIZAÇÃO

Normalização é o processo térmico que consiste em diminuir a granulação grosseira

da peça, através do aumento da temperatura em fornos dentro da faixa de 750°C a 950°C,

nesta zona onde ocorre a transformação da estrutura cristalina para fase austenita. A

Tabela 1: Composição Química

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permanência por algum tempo nesta faixa de temperatura, por tempo determinado, garante a

homogenização da microestrutura e subsequente resfriamento normal ao ar.

Normalização que confere aço ABNT/SAE 4140 uma dureza de aproximadamente

(192HB – 90% Perlita,10% Ferrita), garante uma boa Usinabilidade.

TORNEAMENTO

O torneamento é a operação por intermédio da qual um sólido indefinido é feito girar

ao redor do eixo da máquina operatriz que executa o trabalho de usinagem (o torno) ao

mesmo tempo em que uma ferramenta de corte lhe retira material perifericamente, de modo a

transformá-lo numa peça bem definida, tanto em relação à forma como às dimensões

(MMBORGE 2008).

FERRAMENTA DE CORTE

Baseado no princípio da dureza relativa, o surgimento de novos materiais e ligas

estruturais com excelentes propriedades de resistência mecânica e elevada dureza contribui

para o aparecimento de novos materiais de ferramentas mais resistentes para as operações de

usinagem. Para facilitar a escolha das ferramentas de corte, estas foram padronizadas em

seis classes, as quais são diferenciadas de acordos sua aplicação nos metais de usinagem:

Figura 1: Classes de Ferramentas

Metal Duro

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Para o presente projeto foram utilizadas as ferramentas com as seguintescaracterísticas.

Classe - P10;Modelo – PMMSUE6110.Fabricante – Mitsubishi;Fixação – por Parafuso;Inserto – Negativo

FERRAMENTA DE ROSQUEAMENTO

O rosqueamento pode ser definido como um processo mecânico de usinagem ou

conformação, destinado a obtenção de filete de rosca por meio de abertura de um ou vários

sulcos de passo uniforme em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução (Ferraresi, 1995).

Classe – P20;Modelo – 266RG16MM01;Fabricante – SANDVIK;Tipo - Métrica Perfil Completo;Passo – 0,50;

Figura 2: Chanfro e desbaste

Figura 3: Ferramenta Rosca Métrica

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ÂNGULOS DE CORTE

O princípio de Usinagem consiste no Cisalhamento, que é a remoção de material

através da ferramenta em forma de cunha, que permite controlar, através da inclinação da

ferramenta e velocidade, medidas e tolerâncias dimensionais adequadas, conforme orientações

do desenho mecânico da peça.

Abaixo a Figura 4 é mostrado um padrão de inclinação básica para Usinagem onde

são aplicados os Ângulos de Cunha;

Outros ângulos são encontrados dentro do sistema de usinagem, são eles os Ângulos

de Folga (f) e o Ângulos de saída (S),detalhados na Figura 5:

MOVIMENTOS DE USINAGEM

Dentro do processo de Usinagem são desenvolvidos movimentos e avanços que

permitem que as ferramentas alcancem um maior percentual de performance, sem influenciar

na qualidade da peça e sem aumentar o desgaste da ferramenta.

Figura 4

Figura 5

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Movimento de Corte ou Principal:

Movimento de Rotação da Peça:

Movimento Axial da Ferramenta:

Movimento de avanço;

Movimento de penetração.

Cada movimento é caracterizado por parâmetros, chamados parâmetros de corte. Pode

ser uma velocidade, como a velocidade de corte, ou distâncias como avanço em milímetros

(por ciclo) ou profundidade de corte em milímetros. Maiores velocidades de corte e avanços

aumentam a produtividade mas elevam a temperatura do contato (acelera desgaste da

ferramenta).

A escolha dos parâmetros de corte influenciam diretamente na forma do Cavaco, estes

podem ser classificados como Cisalhado, De ruptura e Continuo.

Para o Projeto de usinagem do prisioneiro foram utilizados os seguintes parâmetros de

movimento para usinagem, pois seus valores estão próximos as velocidades recomendadas

pelo fabricante.

Velocidade de corte - 200 m/min;Avanço – 0,2 mm/rotação;Profundidade – de 0,3 a 0,8 mm.

A escolha do torno pode variar de acordo com o nível de produtividade da peça,

entretanto, como se trata de uma peça de geometria básica, recomenda-se o torneamento em

torno convencional de média potência. A simulação através de software de usinagem como

Sinutrain Sinumerik 808D da Siemens, pode auxiliar no planejamento, estabelecendo e

acrescentando tempos de troca de ferramentas e contabilizando as horas de usinagem da peça

a níveis industriais.

DESGASTE DE FERRAMENTA

Uma ferramenta de corte, mesmo possuindo tenacidade para suportar as variações

térmicas e cíclicas podem sofrer avarias, ou seja, não está livre da perda progressiva de seu

material. O processo de desgaste pode ser causado pelo cisalhamento plástico a altas

temperaturas, aderência, difusão, abrasão e deformação sobre tensão. Os principais desgastes

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são desgaste de cratera, desgaste de flanco e desgaste de entalhe, que ocorrem em pontos e

zonas específicas da ferramenta, conforme pode ser observado na Figura 6.

MONITORAMENTO

O sistema de monitoramento é o processo que visa estabelecer velocidades de corte e

avanço, aproximação e afastamento com o objetivo de controlar o estado da ferramenta e

determinar o momento exato da sua troca. O monitoramento pode ser realizado através de

medidas diretas e indiretas

No âmbito de conseguir um completo domínio do processo de usinagem o monitoramento

do estado de ferramenta se tornou indispensável para quaisquer processos de usinagem.

FLUIDOS DE CORTE

Os fluidos de corte são utilizados na indústria com a função de refrigerar, lubrificar,

proteger contra a oxidação e limpar a região da usinagem. Um fluido de corte é um material

composto, aditivos que lhe dão as classificações de aguo-os e oleosos.

Os aguo-os a base de óleos solúveis e sintetísticos tem a função principal de refrigerante,

enquanto os oleosos a base de óleo mineral são usados no intuito de aumentar a lubrificação.

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A consciência ambiental na indústria de manufatura ganhou importância com o

desenvolvimento de legislações e conscientização para minimizar os impactos ambientais.

Para atender estas condições foi desenvolvido fluidos de corte biodegradáveis e

fisiologicamente seguros para operação manual e automática.

CONCLUSÃO

De maneira geral, podemos afirmar que o processo de usinagem é um processo mecânico

que possibilita a compreensão e o estudo de diversos fenômenos físicos.

As conclusões apresentadas inclui a colaboração e sugestões de todos os membros do

grupo. As variáveis dentro do procedimento de usinagem de um material desta sua escolha até

a sua fabricação envolve conhecimentos pratico a teóricos. Muito emborra tenhamos um

material de fácil usinagem e de propriedades físicas inerentes, os critérios escolhidos de

usinagem podem afetar diretamente a qualidade das peças produzidas e podem ser agentes

causadores de avarias nas ferramentas.

Levando em consideração as escolhas do Aço 4140, O tratamento térmico de

normalização, velocidade de corte de 200 m/min, avanço de 0,2 mm/rotação e respeitando as

profundidades de até 8 mm, acreditam que na prática nosso processo a formação de cavaco

procederia de forma contínua na forma helicoidal, de coeficiente volumétrico inferior a 150.

Em algumas de nossas discussões a respeito do processo de usinagem concluímos que no

procedimento prático, mesmo com a normalização, a usinagem não se matéria continuo e

provavelmente algumas alterações de parâmetros de corte e superfície seriam necessários, a

fim de obter uma usinagem mais eficiente.

A nossa escolha por um fluido de corte biodegradável se baseia na redução de impactos

ambientais, atenuados pelo sistema de gotejamento direcionado que nos permite utilizá-lo

tanto no rosqueamento como no desbaste.

REFERÊNCIAS

Mitsubishi Materiais Disponivel em http://www.mitsubishicarbide.net///>.Acesso em 19 de novembro de 2015.

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Fluidos Biodegradaveis em http://www.raiden.com.br/Fluidos%20Biodegradaveis.htm//>.Acesso em 23 de novembro de 2015.

STOETERAU, L. R. Desgaste de Ferramentas, 2007. Disponível em: < http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/Stoterau/Aula-05-U-2007-1-desgaste.pdf>. Acesso em 21 novembro, 2015.

COSTA, S. E; SANTOS, J. D. Processos de Usinagem, 2006. Disponível em: <http://academicos.cefetmg.br/admin/downloads/2104/Apostila%20de%20Usinagem.pdf>. Acesso em 21 novembro, 2015.

CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecânica: Processo de fabricação e tratamento. 2. ed.São Paulo: Pearson Education do Brasil 1986.

DINIZ, Anselmo Eduardo; COPPINI, Nivaldo Lemos; MARCONDES, Francisco Carlos.Tecnologia da usinagem dos materiais: 2. ed. São Paulo: Artliber, 2000.

FERRARESI, Dino. Usinagem dos metais: Fundamentos da Usinagem dos Metais. SãoPaulo: E. Blücher, 1970-1988.

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ANEXO 1 – DESENHO TÉCNICO PRISIONEIRO 3D

ANEXO 2 – DESENHO TÉCNICO PRISIONEIRO 2D