Relatório de Estágio Supervisionado II

Luiz Alberto Munari

00039875

luiz.munari@ufrgs.br

Tutor: Prof. Dr. Ignácio Iturrioz

Ass.:______________________________

Coordenador: Prof. Dr. Walter Jesus Casas

Ass: ________________________________

Supervisor: Eng. Ernani Florence Lewis

Ass.:_________________________________

Porto Alegre, 10 de Agosto de 2010.

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecânica

II

ÍNDICE

Pág.

1 Caracterização da Empresa ................................................................................ 3

2 Atividades Desenvolvidas ..................................................................................... 5

3 Apreciação sobre o Estágio ................................................................................ 12

4 Referências Bibliográficas ................................................................................... 13

Anexos ......................................................................................................................... 14

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1. CARACTERIZAÇÃO DA EMPRESA "Sigma, um sinônimo de qualidade em ferramentas!" A Sigma iniciou as suas atividades em 1988, para atender o mercado de ferramentas de usinagem nos setores metal-mecânico, em especial; o automotivo, máquinas operatrizes e implementos agrícolas. A motivação na época foi a carência no mercado, de ferramentas para usinagem, que eram importadas e de alto custo.

A empresa atualmente tem condições de levar ao seu consumidor produtos com a mesma qualidade dos importados e com preços competitivos. A Sigma produz ferramentas para usinagem em geral; rosqueamento, fresamento e alargamento, utilizados em centros de usinagem, tornos CNC e fresadoras. Aliando qualidade, preço e prazo de entrega, a Sigma vêm ampliando a sua linha de abrangência e atuação o que se traduz na satisfação de seus clientes. [www.sigmaferramentas.com.br].

Figura 1.1

A Figura 1.1 mostra a fachada da empresa Sigma Ferramentas Ltda.

Figura 1.2

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Figura 1.3

A Figura 1.3 mostra o detalhe ampliado da localização da Figura 1.2 de Sigma Ferramentas no Distrito Industrial de Cachoeirinha.

A razão social é “Sigma Ferramentas Limitada” com o nome fantasia conhecida no

mercado como “Sigma”, empresa em sede própria com área aproximada de construção de 250m2 de parque fabril, e 150m2 de área de escritórios, área destinada a manutenção, refeitório e área de higiene dos colaboradores. Localizado distrito industrial da cidade de Cachoeirinha no Rio Grande do Sul, no endereço Rua Caí n° 601, CEP 94940-030, fone (51) 3470 1169. Composição do parque fabril: 4 tornos Torno CNC Nardini Logic 195II Torno Mecânico Romi S 20 A Torno Mecânico Nardini Mascote MS 205 Torno Mecânico Nardini Mascote MS 350 2 retificadoras Retificadora Cilíndrica Universal Mello UNS-2 Retificadora Plana SUNLIKE SG 2050AH 1 furadeira de coluna Furadeira de Coluna Kone KM40 1 furadeira de mancada 3 fresadoras ferramenteiras universal Fresadora Universal First LC-1.1/2V3 Fresadora Universal Rossi Fresadora Universal Pro Mill TX6332C Fresadora Sanches Blanes FF20 1 Serra fita Serra fita horizontal Franho FM18S 2 Plainas 1 plaina limadora com de curso 200 mm 1 plaina limadora com curso de 400mm Bancadas de montagem, Jato de micro-esfera, compressor de ar e ferramentas manuais.

O quadro de funcionários é composto de sete funcionários na área fabril. Na área de administração e engenharia é composto de um técnico desenhista na área de engenharia, junto com o engenheiro, proprietário da empresa, e um secretário administrativo multifuncional na área de atendimento, contas a pagar e receber. Esta pessoa também é responsável pela comunicação da empresa com a empresa terceirizada de contabilidade e recursos de pessoal a atividades afins.

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Figura 1.4

A Figura 1.4 mostra uma vista parcial da área de máquinas.

A empresa Sigma no começo de sua fundação tinha como principal meta a

nacionalização de suporte de ferramentas e cabeçotes de rosqueamento e fresamento acionados, que são na maioria importados separadamente das máquinas de multifunções. Mas com o passar dos anos e adquirindo tecnologia própria, difundiu sua meta no sentido também de inovar com outros cabeçotes dedicados ao processo exclusivo do cliente, diversificando no numero de ferramentas acionadas, no tipo de ferramentas por cabeçote, e na forma de disposição das ferramentas. Hoje conta com uma grande gama de produtos que podem ser acessado pela internet no site www.sigmaferramentas.com.br

A empresa Sigma tem como missão: "Produzir e distribuir ferramentas especiais, com a garantia de alta qualidade e com o objetivo de satisfazer e superar as expectativas de seus clientes e colaboradores", projetando uma visão de: "Ampliar sua linha de produtos, visando alcançar mercados externos" 2. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS

No período de estágio foram desenvolvidas atividades na execução de projeto de um cabeçote acionado com três brocas para ser utilizado em um torno CNC multifunção, com torre de ferramentas acionada. Também foi desenvolvido trabalho na organização de armazenamento (almoxarifado de peças, produtos em estoques para vendas futuras) e de processo para execução de peças em pequenos lotes, com o objetivo de reduzir custos de processo e realizar otimização de tempos para peças em pequenos lotes. O objetivo de executar pequenos lotes de produção deve-se também que a fabricação de engrenagens helicoidais e hipoidais cônica são executadas em fabricantes de engrenagens como: Mevi Engrenagens, Fresadora Santana e Wieser e Picler, em lotes mínimos de produção. Desta forma os custos de fabricação para um conjunto de trem de engrenagens, sejam razoáveis e debaixo valor, pois o tempo morto utilizado para preparação e setup de máquinas seja diluído em uma quantidade razoável de engrenagens. Para engrenagens de pequenos módulos e com grau de acabamento do perfil do dente elevado, que é este caso, o “tempo morto” representa um custo muito grande no valor agregado.

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Figura 2.1

A Figura 2.1 mostra um lote de produção para cabeçote dublo (com duas ferramentas acionadas).

Figura 2.2

A Figura 2.2 mostra o sistema de almoxarifado dos produtos. As peças são embaladas com uma camada de óleo e com um filme plástico auto-adesivo, permitindo as peças em estoques que não ocorra contato delas com o ar ambiente, evitando a oxidação do produto final. As peças estocadas são etiquetadas e lançadas no programa de estoque. Semanalmente o backup dos arquivos de desenhos e programas de estoque são executados e salvados em HDs externos, estes são armazenados fora do local da empresa. São dois discos rígidos que recebem os arquivos gerados nas semanas impares e pares do ano em exercício. Dentro de todos os HD existe a semana anterior e a atual correspondente do HD da semana impar ou par.

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Figura 2.3

A Figura 2.3 mostra os cinco primeiros cabeçotes montados

O trabalho do estágio constituiu-se em visitar o cliente, verificar a necessidade do novo

cabeçote para uma nova peça automobilística, dados dimensionais quanto à necessidade de precisão e característica geométrica da peça, capabilidade para um determinado lote, verificação da rigidez da máquina em função do processo de usinagem existente. Mas o que mais pesou neste projeto foi à verificação no cliente da rigidez da máquina.

Na primeira fase do projeto foi executada uma verificação de comportamento da variação de posição da estrutura, onde o cabeçote acionado do torno é montado, com uma furação executada em uma peça existente qualquer para efeitos de comparação. A furação era de diâmetro de 13 mm. Durante a amostra verificou-se uma oscilação na estrutura do cabeçote acionado de 0,003mm em média, pois usou-se três relógios apalpadores digitais referencia 543-691 com resolução de 0,001mm com força de medição de ≤2,0N com saídas de dados, e registro através de um contador digital para “Linear Gage” multifunções referência 572, todos da marca Mitutoyo.

Durante as 10 medições que foram realizadas em uma peça de aço, o maior valor verificado foi de 0,005mm com uma peça em que a broca estava na “vida final” estipulada para broca que era de 350 peças, independente do estado da broca.

Como a nossa peça a ser furada é fabricada com uma matéria prima que é de uma liga de bronze, com três furos de diâmetro de 1,5mm, a rigidez da torre acionada não terá influência no processo e na posição geométrica dos furos, pois não ocasionará vibração durante o processo de furação. Assim a cabeçote de furação acionado terá além das três brocas dispostas a 120° uma placa com buchas guia t emperadas.

. Figura 2.4

A Figura 2.4 mostra uma das peças usinada que faz parte do sistema de servo-freio utilizada nos carros na indústria nacional. A peça em amostra em comparação com um

VIII

paquímetro digital mostra os furos que o cabeçote acionado realizará. Toda a peça executada tem seu processo realizado somente em um torno, sendo a furação realizada como a última operação de usinagem antes da inspeção e seqüência posterior de montagem.

Figura 2.5

A Figura 2.5 mostra uma vista em 3D do projeto realizado no sistema Inventor, em

primeiro plano a peça na cor amarela, representa a máscara deslizante nas guias retificadas, tensionadas por molas (cor azul), na máscara mostra as três buchas guias.

Figura 2.6

Na Figura 2.6 mostra a parte traseira com o eixo de conexão e a engrenagem de

acionamento, mostra também a placa de ajuste de posição para que se permita o giro do cabeçote no seu eixo de localização. No eixo de localização mostra os entalhes de engates que permitem que o cabeçote depois de colocado na máquina, seja fixo automaticamente pelo sistema de sujeição existente na torre acionada do torno.

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Figura 2.7

A Figura 2.7 mostra o desenho de conjunto S 860-00 do cabeçote de acionamento para três furações de Ø1,5mm com a dimensão do circulo de furação de Ø15,2mm disposta igualmente a 120°. Este desenho estará em impressão na escala 1/1 em anexo.

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Figura 2.87

A figura 2.8 mostra a foto do cabeçote depois de construído, junto mostra uma peça usinada no try out no torno durante o teste.

Durante o projeto do cabeçote foi realizado teste com brocas de metal duro, aço rápido HSS, e também broca de aço rápido com cobertura de nitreto de titânio. [Manual Técnico de Usinagem Sandvik] Os testes foram realizados porque temos que considerar os seguintes aspectos: A – Efeitos da velocidade de corte: É o principal fator na determinação da vida útil da ferramenta, E afeta o consumo de energia. B – Velocidade de corte excessiva pode provocar: Rápido desgaste de flanco da broca, Deformação plástica das arestas de corte, Furo de qualidade insatifatória, Furo fora da faixa de tolerância. C – Velocidade de corte muito baixa: Formação de aresta postiça na broca, Afeta de maneira negativa a remoção e condução do cavaco, Baixa produtividade com conseqüente do alto custo por furo. D – Efeitos da taxa de avanço: Decisiva para formação de um eficiente cavaco, Afeta o consumo de cavaco, Contribuiu para a tensão mecânica e térmica. E – altas faixas de avanço produzem: Bom controle de cavacos, Menor tempo de corte, Menor desgaste da ferramenta, Maior risco de quebra da ferramenta, A qualidade do furo pode ser prejudicada, F – Baixas faixas de avanço produzem: Cavacos mais longos, Melhoria da qualidade, Desgaste acelerado da ferramenta, Maior tempo de corte e maior custo por furo.

Também nos teste foi considerado o fornecimento de um fluido de corte, porque dele depende o desempenho bem sucedido da operação de furação, ainda se tratando de furações muito pequenas, é mister que uma boa condição de corte seja essencial. [Manual Técnico de Usinagem Sandvik]. A remoção e lubrificação de cavacos entre a broca e a parede do furo são funções primárias que precisam ser providas, pois nesta operação não podemos ter cavacos não removidos na saída da broca da parede durante o processo de furação. Para construção do cabeçote e manter a real posição das brocas DIN340 1,5x70, foi adicionado, cativo ao cabeçote, uma máscara com buchas guias temperadas que são as posições 10 e 11 da Figura 2.7 e anexo 1.

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No sistema de mancalização dos eixos (posição 4) acionados onde estarão as pinças (34) foram utilizados rolamentos radiais de uma carreira de esferas (46) com rotação máxima de 40.000 rpm com lubrificação a graxa, existente de fábrica. [Manual Técnico SKF e NSK Rolamentos ]. Como o rolamento utilizado não é de classe de precisão P4 [Rolamentos de precisão SKF ], e sim de classe normal, usou-se princípio de execução com pré-carga, ou seja, utilizou-se da construção de uma bucha espaçadora (03). Durante a pré-montagem mediu-se as larguras de cada rolamento por eixo e também a distancia real dos alojamentos da peça (2), base dianteira. Assim usinou-se a bucha com uma medida de 0,03mm menor, possibilitando que se houve uma pré-carga de montagem nos rolamentos, utilizando uma montagem semelhante à disposição de espada contra espada conforme catálogo SKF 3700/I SP página 53. Utilizando-se deste mesmo conceito, limitou-se a rotação em função da montagem pela pré-carga de montagem do sistema do conjunto de quatro rolamentos por eixo com fator de redução de 0,55 conforme página 64 do catálogo SKF 3700/I SP, assim sendo, a rotação de 40.000 rpm passou o seu limite para 22.000 rpm. Outro fator que também influi na escolha deste rolamento específico, foi o espaço físico permitido para o projeto em função da distancia entre as brocas. Escolha da rotação definitiva.

Como a broca a ser usada será de aço rápido HSS tipo SAE M2, M7 ou HSS-E SAE M42 com dureza que possam chegar a 68 HRc (pagina 4 do catálogo Manual Técnico SKF 6000-3/88) e o material a ser usinado uma liga de bronze, adotou-se um valor de 28m/min. como velocidade de corte (pagina 49, Manual Técnico SKF), para determinar a rotação máximo de projeto do cabeçote. [Manual Técnico SKF] Usando-se a formula de velocidade de corte:

rpmØvc ••= π (2.1) Onde: vc=velocidade de corte (28m/min) Ø=diâmetro da broca (1,5mm) rpm=rotação por minuto da broca

Usando os valores, encontramos a rotação da broca com o valor de 5305 rpm. Este valor está dentro do cálculo da rotação máxima para o conjunto de rolamentos. Ressalva-se a seguinte observação devidos a furos inferiores a diâmetros de 2,5mm [pag. 53, Manual Técnico SKF ], a relação comprimento-diâmetro das brocas com diâmetros inferiores a 2,5mm atinge valores excessivamente altos, estando, portanto, as brocas sujeitas a quebra por flambagem ou torção.

A espessura do núcleo é proporcionalmente maior nas brocas de pequeno diâmetro, aumentando o esforço de penetração requerido e reduzindo a profundidade do canal, (espaço de saída de cavacos).

Em conseqüência, são necessários certos cuidados na operação durante a usinagem como: Ajuste dos valores do avanço e da velocidade de corte, Utilização de bucha guia para evitar flambagem, Remoção freqüente de cavacos, Reafiação cuidadosa e freqüente, Na reafiação, observar os valores indicados para ângulo lateral de folga. Baseado nestas observações, a rotação durante a usinagem deverá ser diferente a da calculada pelo projeto, mas o cabeçote atende a especificação de rotação máxima indicada pelo acessório do torno. Para usinagem da peça, o avanço da broca por rotação deverá ser ajustado durante a usinagem, obedecendo ao seguinte parâmetro conforme a formula:

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MØs ••= 025,0 (2.2) Sendo: M=fator de correção para óleo solúvel (0,8) S= avanço por rotação A fórmula é ideal para broca até o diâmetro de 8 mm (Conforme página 48 Manual técnico SKF.) Desta fórmula encontramos o valor de s= 0,025mm por rotação que deverá ser garantida pelo programa CNC da máquina. 3. APRECIAÇÃO SOBRE O ESTÁGIO

O trabalho aqui descrito neste estágio obrigatório de seis meses, não corresponde de fato ao tempo determinado. O projeto em questão está envolto além do próprio tempo de fabricação, teste no cliente final, a aprovação da peça pelo cliente final que é a indústria automobilística, pois o a realização de teste na fábrica do fabricante da peça, depende de tempo de máquina, preparação de instrumentação. Após isso, tem-se a parte de projeto, propriamente o estudo e a verificação que a dimensão requerida para a peça não contemplava de maneira às dimensões de rolamentos em função do diâmetro externo e diâmetro interno. Assim após várias reuniões com o fabricante da peça ou o cliente do cabeçote acionado, e este com o proprietário final da peça, houve uma mudança de 15 mm do diâmetro de localização do furo para a dimensão de 15,2mm, permitindo a conclusão do projeto. Enquanto as tratativas ocorriam, o projeto seguia com o detalhamento e a cotação para os pares de engrenagens que deveriam ser helicoidais. Assim deste modo, o ruído provocado pela alta rotação do cabeçote a que foi projetado, não alcançaria o valor exagerado que ultrapasse o valor limite dentro de uma fábrica conforme norma da NR-15 (ruídos na indústria). O projeto do cabeçote envolveu conhecimentos de materiais, tratamentos térmicos, componentes comerciais como: rolamentos, lubrificação dos componentes; processo de fabricação, cálculo dos esforços de corte, rigidez da máquina para esta operação específica, alteração da peça com a indústria automobilística, pesquisa de fornecedor de engrenagens, fornecedor do mandril que fixa a broca e o mais importante que: depois de construída o conjunto, o teste final. Tem-se que ser objetivo quando a este relatório e ratificar que este projeto, ou especificamente este relatório, tem muitas horas aplicadas que não corresponde ao especificado no contrato de estágio realizado entre o aluno em questão e a empresa e ratificado pela UFRGS. Como aluno, tenho minha subsistência do trabalho autônomo, este projeto é produto de uma parte de vários outros projetos de ferramentas e cabeçotes para produtos que foram realizados com ferramentas específicas. Com essa observação, deixou claro que para realizar este trabalho com estudo, projeto, detalhamento, modificação da peça, teste, aprovação vai além de um tempo de um estágio obrigatório de dois meses. Desta forma, proponho que o estágio obrigatório seja de um tempo maior e já possibilitando a matricula deste no quinto semestre para que seja entrega o relatório no oitavo semestre. O aluno teria o tempo ou carga horária dentro da empresa para poder entender de processo de fabricação, peças comerciais e teste de aprovação. Os conhecimentos que foram adquiridos nas disciplinas de vibração, higiene e segurança do trabalho, desenho, ciências dos materiais, mecanismos, controle dimensional, prática de oficina entre outras contribuíram para o desenvolvimento. A experiência do supervisor, a formação do aluno na Escola Técnica Parobé, como também, o tempo de experiência dentro das indústrias nas áreas de manutenção e fabricação de máquinas especiais e aliadas ao conhecimento adquirido dentro do curso de Engenharia Mecânica na UFRGS; corroboraram para o desenvolvimento deste e de outros projetos realizados durante todo o tempo do curso da engenharia até agora realizado pelo aluno.

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As bibliografias citadas como também os sites relacionados foram usados como pesquisa e fonte de exemplos para execução do projeto e conhecimento técnico da máquina para qual foi projetado o cabeçote acionado. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Corpo Técnico; Manual Técnico SKF , Labor Graf S.A., 1rd edition, 1988. Catálogo 3700/I Sp; Rolamentos de precisão SKF, Weppert Gmbh & Co.KG, 1991-04 Catálogo Pr. B01; NSK Rolamentos , Motion & Control NSK, 1992. Catálogo PDF; Catálogo Geral VMW-0006p, Traub, 01.09-715/6. Catálogo PDF; Catálogo Geral TNX-0157e, Traub, 01.10-808/1. Catálogo PDF; Catálogo Geral 142 872-e, Traub, 05.10-CE. Corpo Técnico; Manual Técnico de Usinagem Sandvik , Landers, 2005.10. www.skf.com www.nsk.com www.nsk.com.br www.sigmaferramentas.com.br www.traub.de www.index-werke.de www.coromant.sandvik.com www.sandvik.com.br