UNIVERSIDADE SALVADOR - UNIFACS

USINAGEM

ANDERSON FRAGA DE OLIVEIRA

BRENO VALENTE

CÉSAR CARVALHO

MAÍSA BRITO

Outubro de 2015Salvador - BA

ANDERSON FRAGA DE OLIVEIRA

BRENO VALENTE

CÉSAR CARVALHO

MAÍSA BRITO

USINAGEM

Trabalho referente a disciplina Processo de

Fabricação Mecânica I do curso de graduação em

Engenharia Mecânica da Universidade Salvador -

UNIFACS, realizado sob orientação do professor

Ismael Emilio de Oliveira Junior.

Outubro de 2015Salvador – BA

SUMÁRIO1 Resumo.................................................................................................................3

2 Fundamentação Teórica........................................................................................3

3 Metodologia..........................................................................................................4

4 Definição de Eixo.................................................................................................4

5 Projeto...................................................................................................................5

5.1 Especificações dos equipamentos utilizados.................................................5

5.2 Equipamento de Segurança...........................................................................6

5.3 Material Utilizado..........................................................................................7

5.4 Processo de fabricação...................................................................................7

6 Conclusão............................................................................................................12

7 Agradecimentos..................................................................................................12

8 Anexo..................................................................................................................13

8.1 Programação no torno programada através de comando numérico.............13

1 RESUMO

Este trabalho tem a finalidade de mostrar as etapas de um processo de usinagem, que

foi aprendido no decorrer do semestre, ensinado na disciplina Processo de Fabricação

Mecânica I. Na usinagem de uma peça, explicamos tudo do princípio, desde a escolha do

material a ser utilizado para a fabricação da peça até sua finalidade. Fizemos uma avaliação

sobre o equipamento que temos disponível no laboratório de Processos de Fabricação e

manufatura para saber suas limitações e a viabilidade de quais tipos materiais poderíamos

escolher para usinar. O estudo explica desde as características do torno mecânico que

utilizamos, e a aplicação da peça usinada, demonstrando o processo de fabricação, acerca dos

procedimentos desenvolvidos e de todas as dificuldades que a equipe encontrou durante o

processo.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Depreende-se o mecanismo de conformação de materiais metálicos (corpos) como o

processo de transformação do corpo escolhido para outra forma estabelecida.

Visto que, os processos de conformação podem ser divididos em dois grupos, nos

quais são: os processos mecânicos e processos metalúrgicos. Sendo que, esses processos são

caracterizados pela aplicação de tensões externas, que às vezes são em altas temperaturas.

Porém, o processo mecânico acontece sem a liquefação do metal, e o metalúrgicos com a

liquefação do metal (como no mecanismo de fundição), ou também, de difusão de partículas

metálicas ( como no mecanismo de sinterização).

Os processos mecânicos são constituídos pela deformalidade plástica do material,

sendo que, as tensões aplicadas são normalmente inferiores ao limite de resistência à ruptura

da matéria-prima utilizada. Já no processo de conformação por usinagem do material são

sempre superiores ao limite de resistência à ruptura.

O propósito do processo de conformação mecânica plástica é a fabricação de peças

de acordo com as especificações desejáveis , tais como:

Propriedades mecânicas;

Dimensão e forma;

Condições superficiais.

Ademais, esse processo pode ser classificado conforme vários requisitos:

Quanto ao tipo de esforço predominante;

Quanto à temperatura de trabalho;

Quanto à forma do material trabalhado ou do produto final;

Quanto ao tamanho da região de deformação (localizada ou geral);

quanto ao tipo de fluxo do material (estacionário ou intermitente);

quanto ao tipo de produto obtido (semi-acabado ou acabado).

Dessa maneira, para se fazer uma corformação mecânica plástica necessita-se da

máquina- ferramenta para executar a operação usinabilidade. Contudo, o torno mecânico uma

máquina –ferramenta na qual conforma peças de revolução externa e interna, tendo como

principal características o movimento rotativo constante realizado pelo eixo (árvore),

conjugado com o movimento de avanço da ferramenta de corte de apena um gume. Mas

também , há três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta: corte, avanço e

penetração. Nota-se que esses movimentos proporciona diversos tipos de operações, como

faceamento, furação , corte e dentre outros. Portanto, a remoção progressiva de material

através dessas operações dá-se o nome de cavaco.

Com os processos evolutivos da indústria sempre buscou soluções que propiciasse

aumento da produtividade com qualidade, além de minimizar os desgastes físicos das

máquinas e o custo/benefício da operação. Diante disso, surgiu o Controle Numérico

Computorizado (CNC), esse tipo de controle pode ser utilizado em diversos tipos de máquinas

– ferramentas, como pode ser visto nos tornos, fresa. A base desse controle numérico é uma

automação programável composto de softwares de símbolos, letras e números. A máquina –

ferramenta que possui esse recurso promove maior versatilidade do processo, redução da

gama de utilizável de ferramentas, menor tempo de espera, maior qualidade da peça, maior

controle nos desgastes das ferramentas. São fatores preponderantes diante do custo inicial de

um torno controlado pelo comando numérico.

3 METODOLOGIA

Foi usinado um eixo através de duas máquinas-ferramentas, uma o torno mecânico e

o torno CNC. Além disso, foi utilizado a serra e instrumentos de medidas com o paquímetro,

régua de luz para verificar os valores da peça antes de ser acabada e após também.

4 DEFINIÇÃO DE EIXO

Para articular um ou mais elementos de máquinas, que possam suportar componentes

rotativos e/ou transmitindo potência por meio do movimento de rotação, são utilizados os

eixos. Estes apresentam geralmente forma cilíndrica e classificada quanto à seção transversal

e podem ser maciços, vazados, cônicos, roscados, ranhurados ou flexíveis. Geralmente, os

eixos são fabricados em aço com baixo e médio teor de carbono. Mas, atualmente com a

chegada de novos materiais e aplicações específicas, materiais alternativos passaram a ser

utilizados.

5 PROJETO

Escolhida a peça a ser usinada, um eixo cilíndrico didático do laboratório de

usinagem da UNIP (Universidade Paulista), que tem como finalidade aplicar na prática os

conhecimentos adquiridos durante o conteúdo abordado em sala de aula. As reentrâncias e o

furo desse eixo e material escolhido, possibilitou para os componentes da esquipe tenham um

maior aprofundamento teórico das ferramentas de corte e máquinas-ferramentas que melhor

conformasse a peça.

Iniciado o trabalho de usinagem da mesma, constatou-se junto ao orientador tratar-se

de peça com facilidade de confecção no torno convencional.

Devido a problemas técnicos do torno convecional do Laboratório da Instituíção, foi

acordado usinar a mesma no torno CNC e finalizar o processo, como corte, que foi feito

prendendo a peça na morça e cortando manualmente com serra. O acabamento e furação

foram feitos no torno de usinagem devido à programação do técnico do CNC.

Figura1 – Desenho técnico da peça

5.1 Especificações dos equipamentos utilizados

Figura 2 - Torno CNC EMCO

Figura 3 – Torno Automático AtlasMaq TM 310

5.2 Equipamento de Segurança

Como em qualquer tipo de processo industrial e operacional, os operadores devem

usar os devidos EPI’s adequados com o intuito de proteger sua integridade física. Para

acompanhamento da usinagem, assim que adentramos o Laboratório, se fez necessário o uso

de óculos de proteção devido ao desprendimento do cavaco e protetores auriculares, pois o

processo de torneamento produz elevado ruído. Para quem manipula a peça após o processo

de usinagem é necessário utilizar luvas ou ferramentas, uma vez que esta apresenta elevada

temperatura, devido ao processo de usinagem.

5.3 Material Utilizado

O material da peça é de alumínio. O alumínio em geral pode ser facilmente usinado,

pois a energia consumida por unidade de volume do metal removido é muito baixa.

As temperaturas de usinagem são normalmente baixas e altas velocidades de corte

podem ser utilizadas. Mas, com relação aos critérios de usinabilidade baseadas na rugosidade

da peça e nas características do cavaco, não pode afirmar que tenha boa usinabilidade, porque

em condições normais de usinagem o formato do cavaco é longo, e também o acabamento

superficial é insatisfatório. Pode-se ter bons acabamentos superficiais obtidos através de

velocidades bastante altas e a geometria da peça for adequada.

No que tange, as propriedades mecânicas e térmicas do alumínio puro são

determinantes nas características de usinabilidade de suas ligas. Ele apresenta um módulo de

elasticidade de cerca de 1/3 do módulo de elasticidade do aço. Isso que dizer, diante da

mesma força de corte, o alumínio se deforma três vezes que o aço. Este fato expressa que

pode geram superfícies indesejadas na peça. Já o coeficiente de dilatação térmica do alumínio,

pode propiciar dificuldades na obtenção de tolerâncias estreitas.

É necessário também, para se evitar o aparecimento de arestas portiça ( acúmulo de

material usinado “soldado” na pastilha), e garantir um cisalhamento perfeito do cavaco, as

ferramentas de corte precisam ter ângulos bastante positivos.

Essas foram características indispensáveis para escolha deste material para confecção

do eixo. Devido ao conhecimento prévio das limitações das máquinas dos laboratórios de

Robótica e Processo de Fabricação, no qual resultou na peça como a equipe esperava.

Outras propriedades que se destacam:

Facilidade de produção;

Baixo custo da matéria-prima;

Resistência à corrosão.

5.4 Processo de fabricação

O tarugo de alumínio, chegou ao laboratório com aproximadamente 140 mm de

comprimento e 1 ¼” (31,75 mm) de diâmetro. O operador e os componentes da equipe

fizeram todas as medições da matéria bruta com um paquímetro para se obter referências

dimensionais. Foi de fundamental importância de adquirir um tarugo com superdimensionado

em relação ao objetivo final.

Figura 4 – Matéria bruta

Notou-se que o diâmetro do tarugo era maior do que o diâmetro que a castanha do

torno CNC proporcionava, esse diâmetro é de 1” ( 25,4mm). Diante dessa situação, foi

necessário um desbaste de aproximadamente 6,35 mm para um encaixe do tarugo de alumínio

com a castanha. Inicialmente, a matéria bruta foi para o torno mecânico ser desbastado para

ter uma configuração na extremidade de um diâmetro 25,4 mm ao longo de aproximadamente

27 mm de comprimento. Cabe ressaltar, os valores obtidos não houve exatidão , pois o torno

possui alguns problemas técnicos , como desbalanceamento e o bite desgastado, no qual

provoca alguns defeitos na peça que está sendo conformada. Esses fatores, foram

preponderantes para a escolha do torno CNC, ele tem um melhor acabamento superficial, uma

melhor estabilidade dimensional propiciando uma equivalência dos valores do desenho

técnico com o real.

Figura 5 – Desbaste do tarugo

Figura 6 – Peça semi-acabada

Em sequência, foi analisado o desenho proposto pela equipe com o orientador

técnico do laboratório de Robótica. Então, foi feito um escopo do desenho para saber quais

passos seriam executados pela máquina. Foi nesse estágio de análise, observou-se algumas

limitações da máquina perante a peça escolhida. Pois, o desenho técnico propôs ângulos retos

entre as ranhuras. Todavia, a máquina no momento não possuía a ferramenta de corte bedame

no qual proporciona ângulos retos ou muitos próximos destes. A partir daí foi delimitado o

marco zero da peça onde iniciaria todo o processo de conformação. Verificou-se que depois

do programa construído e colocado para o software compilar, torna-se um processo rápido e

menos cansativo. No entanto, programação é uma tarefa que depende de uma prática prévia

de elaboração de peças e também de estudos teórico. Mas, o responsável pela máquina foi

explicando cada passo dado.

Após ter usinado a parte superficial da peça no CNC, a mesma foi medida com o

paquimetro Mitutoyo para verificação e análise.

Figura 7 - Medição da peça com o paquímetro após a saída do CNC

Após o processo de medição, foi fixada a peça na morsa de bancada para efetuar o

serramento das extremidades antes de ser fixada para acabamento no torno.

Figura 8 – Peça fixada na morsa de bancada

Finalizando o processo de serramento, encaminhamos a peça para o torno, onde foi

fixado a mesma na castanha para obtermos acabamento de faceamento e torneamento.

Figura 9. Peça fixada na castanha do torno

O último processo foi encaminhar a peça para o trono de bancada para fazer a

furação utilizando uma broca de ¼” (6,35mm) e o escareamento de acordo com o projeto, esta

mudança de torno foi devida a falta do mandril do torno automático.

Figura 10. Escareamento após a peça ter sido furada.

Observou-se na peça acabada algumas imperfeições devido ausência de algumas

ferramentas. Os defeitos vistos na inspeção visual da peça 4 reentrâncias exageradas e as

dimensões da peça que não estava prevista no desenho técnico.

Figura 11. Peça pronta

6 CONCLUSÃO

O acompanhamento de todos os passos deste trabalho, desde a escolha do material

até os processos de usinagem, nos possibilitou uma associação da prática exercida com os

conteúdos teóricos que nos foi ensinado na disciplina Processos de Fabricação Mecânica I.

Durante este trabalho, observamos que a engenharia está presente para solucionar imprevistos

que podem ocorrer durante o processo, e que não é possível seguir completamente o modo de

operar os equipamentos.

Para se obter um produto final de qualidade, é preciso de condições ideais, mas,

mesmo com algumas limitações encontradas, foram feitos todos os procedimentos que

permitiram a usinagem da peça, que saiu com qualidade suficiente para atender a proposta do

trabalho.

7 AGRADECIMENTOS

A equipe gostaria de agradecer ao professor da disciplina processo de fabricação

mecânica I, Ismael Emílio de Oliveira Júnior, pela oportunidade de conhecer na prática um

processo de usinagem , que foi o objetivo desse trabalho

Gostaríamos de agradecer imensamente aos técnicos de laboratório, Jander

Gonçalves e Raony, que com empenho e dedicação nos recebeu no laboratório, nos

orientando cada passo no processo de usinagem da peça e sanando todas as nossas dúvidas.

Além de nos orientar com a utilização dos EPI’s e o direcionamento para execução deste

trabalho, convidando-nos para voltarmos a visitar o Laboratório de Processos de Fabricação e

Manufatura.

8 ANEXO

8.1 Programação no torno programada através de comando numérico.

O0123(MAISA) Nome do programa

N5 G71 G90 G40; Cabeçalho do programa: Medidas em

milímetros, programação absoluta e

cancelamento da compensação de raio.

N8 G0 Z120 X50; Ponto para troca de ferramenta.

N10 T0202; Troca de ferramenta para a ferramenta

que está na posição 02 do porta

ferramenta e ativação do corretor de

ferramenta que está salvo na memoria 02.

N12 S1700 M3; Velocidade da rotação do eixo e ativação

do mesmo.

N15 G0 X27 Z95; Ponto de aproximação

N20 G73 U0.5 R0.5;

N25 G73 P26 Q110 U1 W1 F0.05;

Ciclo de desbaste: Parametrização com

0.5mm por passada com retração da

ferramenta de 0.5mm. O ciclo começa na

linha 26 e termina na linha 110.

N26 G0 X19.856;

N30 G1 X19.856 Z90;

N35 X21.856 Z88;

N40 Z75;

N50 X18 Z70;

N55 X21.856;

N56 X26 Z46.5;

N60 Z45;

N70 X23 Z42;

N75 X26;

N80 Z20;

N90 X23 Z15;

Desenho da peça para o ciclo de desbaste

N95 X26;

N100 Z5;

N110 X23 Z0;

N115 G72 P26 Q110 F0.02; Ciclo de acabamento

N120 G0 X50; Retração da ferramenta

N125 Z100; Retração da ferramenta

N130 M30; Final do programa

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecânica. Vol. 2, 2. ed. São Paulo: McGraw-Hil

DINIZ, Anselmo Eduardo; MARCONDES, Francisco Carlos; COPINI, Nivaldo Lemos. Tecnologia da usinagem dos materiais. Editora Artiliber – 5ª edição. Ferraresi, D., 1977

COMFORMAÇÃO PLÁSTICA. < Disponível em: http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS.pdf> Acesso em: 23 de outubro de 2015

CONFORMAÇÃO MECÂNICA< Disponível em:http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/03%20Conforma%C3%A7%C3%A3o.pdf> Acesso em: 25 de outubro de 2015

TORNEARIA< Disponível em:https://carlosesilva.files.wordpress.com/2012/07/apostila-tornearia-carlos-eduardo.pdf> Acesso em: 25 de outubro de 2015

TORNEARIA< Disponível em:file:///C:/Users/Ma%C3%ADsa/Downloads/Usinagem%20tornearia.pdf> Acesso em: 20 de outubro de 2015

PROGRAMAÇÃO POR CONTROLE NUMÉRICO< Disponível em:http://www.grima.ufsc.br/cnc/transparencias/Aula4_Programacao_Parte1.pdf> Acesso em: 20 de outubro de 2015

ALUNOS VARIAÇÃO

ANDERSON FRAGA DE OLIVEIRA

BRENO VALENTE

CÉSAR CARVALHO

MAÍSA BRITO