Produção e Transformação de Compósitos 005

UFCD 13

Ferramentas de Corte e

Lubrificação

Formador: Pedro Rodrigues

Formandos: André Quendera

Edmilson Freire

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Índice Introdução .................................................................................................................................... 3

Ferramentas de corte e lubrificação ........................................................................................ 4

Classificação das fresas ............................................................................................................ 4

Definição de maquinação: ......................................................................................................... 5

Formação de limalhas ............................................................................................................... 5

Operações de maquinação ....................................................................................................... 6

Torneamento ............................................................................................................................... 7

Conceito de desbaste e acabamento ...................................................................................... 8

Materiais das ferramentas ......................................................................................................... 8

Identificar as classes dos materiais a serem maquinados ................................................. 10

Refrigeração e Lubrificação .................................................................................................... 10

Conclusão .................................................................................................................................. 12

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Introdução

A propriedade dos materiais de se deixarem trabalhar com ferramentas de corte denomina-se maquinagem.

A maquinagem é um processo de fabricação mecânica onde a peça acabada é obtida através do desbaste de uma peça bruta e consequente produção de limalha, através de ferramentas adequadas, a peça acabada passa a ter uma precisão dimensional e um acabamento superficial que não podem ser obtidos por nenhum outro método de fabricação. É por este motivo que a maioria das peças, mesmo quando obtidas através de outros processos, recebe o seu formato final através de maquinagem.

É possível executar-se o desbaste da peça através de trabalho manual (limar, serrar, etc.) ou por meio de trabalho mecânico executado através de máquinas que usam ferramentas apropriadas para a execução de cada etapa do processo de fabricação de uma peça.

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Ferramentas de corte e lubrificação

Fresadoras:

São máquinas de movimento contínuo, usadas para a maquinagem de materiais. A operação da fresagem ocorre de movimentos simultâneos da ferramenta e da peça. A ferramenta de trabalho da fresadora é classificada de fios múltiplos. As combinações de fresas de diferentes formas, dão à máquina características especiais e contudo vantagens sobre outras máquinas-ferramentas. Uma das características principais da fresadora é a de realização de uma grande variedade de trabalhos tridimensionais. O corte pode ser feito em superfícies situadas em planos paralelos, perpendiculares, ou formando ângulos diversos: construir ranhuras circulares, elípticas, fresagem em formas esféricas, côncavas e convexas, com rapidez e precisão.

Desde que surgiram (no ano de 1918) até hoje, tem apresentado uma evolução construtiva notável que abrange uma faixa muito ampla de operações. As fresadoras, para alcançar o maior rendimento, devem ter uma arquitetura que as torne sólidas.

CLASSIFICAÇÃO DAS FRESAS

Fresas de coluna:

Horizontal; a fresa simples horizontal é a máquina típica para aplainar superfícies e efetuar rebaixos retilíneos. A peça é presa num divisor ou numa morsa, podendo se deslocar em qualquer eixo horizontal (x, y).

Manual; são as de tipo pequeno, dispondo somente de avanços manuais que permitem “sentir” a ação da ferramenta sobre a obra. São máquinas usadas para obras leves, onde o tempo de corte é pequeno e porque o avanço manual é mais ligeiro.

Universal; são as máquinas mais versáteis, chamadas assim porque permitem que sejam efetuados diversos tipos de trabalhos diferentes. Essa versatilidade deve-se

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a seus acessórios especiais. A peça pode ser deslocada em qualquer eixo, x, y e z, este poder de mobilidade confere à peça qualquer formato que se desejar.

Definição de maquinação:

Aplica-se a todos os processos de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de Limalha ou cavaco e onde é conferida a peça particularidades como: forma, dimensões, acabamento ou a combinação das três através da remoção de material.

Formação de limalhas

Na formação de limalha podemos descrever que existe (m) 3 fases ou mais:

1. Uma pequena porção do material (ainda solidária à peça) é pressionada (deformações elásticas e plásticas) contra a superfície de saída da ferramenta.

2. Esta deformação plástica aumenta progressivamente, até que as tensões de cisalhamento se tornem suficientemente grande, de modo a se iniciar um deslizamento entre a porção de material pressionada e a peça.

3. Continuando a penetração da ferramenta, haverá uma rutura (cisalhamento) parcial ou completa da camada (limalha).

4. Prosseguindo-se, devido ao movimento relativo entre a ferramenta e a peça, inicia-se um deslizamento da camada do material deformada e cisalhada (limalha) sobre a superfície de saída da ferramenta. Enquanto isso, nova porção do material está se formando e cisalhando, e assim repete-se o fenômeno.

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Operações de maquinação

Furação

Furação é um processo que consiste em abrir, alargar ou acabar furos em peças. Os furos podem ser produzidos em dimensões que variam desde poucos milímetros até vários centímetros de diâmetro. Por isso utiliza-se vários tipos de brocas. Selecionar a dimensão correta da broca porque disso pode depender a qualidade do produto final.

Roscagem (macho)

Roscagem é o processo que permite definir um encaixe perfeito dos dois materiais através de um movimento helicoidal. Nesse processo temos que controlar a entrada suave do macho no furo, pois um avanço desigual poderá causar um alargamento da rosca. Para um bom processo de Roscagem é preciso adotar uma algumas metodologia:

Pontear o furo com broca de ponto;

Lubrificar o macho antes de iniciar a Roscagem

O jogo de machos de rosca manual é constituído pelo do desbaste, pré-acabamento e acabamento.

A Roscagem automática tem sido fortemente implementada nos últimos tempos por razões de economia de tempo de execução.

Mandrilamento (mandris) Mandrilamento é um processo mecânico de maquinação de superfícies de peças, com o auxílio de uma ou mais ferramentas de corte. Pelo Mandrilamento pode-se conseguir superfícies cilíndricas ou cônicas, internas, em espaços normalmente difíceis de serem atingidos, com eixos perfeitamente paralelos entre si. Aumenta e melhora a qualidade de um furo existente.

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Fresagem

A fresagem consiste na remoção de metal da superfície de uma peça para que esta tenha forma e acabamentos desejados.

Facejamento

Na fresagem, o desbaste da peça é feita pela combinação de dois movimentos simultâneos, o movimento de rotação da ferramenta (fresa) e o movimento da mesa da máquina (onde é fixada a peça a ser maquinada). O movimento consiste em obter superfícies planas, em posição horizontal e vertical. A este processo denominamos facejamento.

Ranhuramento

Para realizar esta operação, primeiro deve-se abrir o canal da ranhura com uma fresa de topo, para depois utilizar a fresa de haste para ranhura e executar a forma. As fresas utilizadas são as com haste cilíndrica, construídas especialmente para abrir ranhuras em T.

Rebaixamento

Processo mecânico de maquinação destinado à obtenção de uma forma específica na extremidade de um furo. Para isso, a ferramenta ou a peça giram e a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo de rotação da ferramenta.

Facejamento

Facejamento é a maquinação do topo de uma peça, corrigindo as imperfeições em seus extremos, deixadas pelo corte anterior. É uma operação preparatória, sempre aplicada antes de iniciar o torneamento ou furação. Tem também como objetivo, criar uma face de referência na peça para o controlo das medidas nos Comprimentos.

Torneamento

Processo mecânico de maquinagem destinado a obtenção de superfícies de precisão com auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal

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de rotação da máquina e a ferramenta desloca-se simultaneamente seguindo uma trajetória do referido eixo. Conceito de desbaste e acabamento Processo de torneamento contempla quase sempre duas etapas:

1. A primeira é o Desbaste: onde o objetivo é a retirada da maior quantidade de material o que vai deixar a peça com uma camada rugosa.

2. A segunda etapa é o Acabamento: onde a quantidade de material a ser removido é pequena causa uma baixa rugosidade superficial consequentemente um bom acabamento.

Materiais das ferramentas

HSS(High Speed Steal)

Apresentado publicamente por um senhor chamado Taylor em 1900 na Exposição Mundial de Paris. Fabricado com elementos de Liga: (tungstênio, cromo e vanádio) como elementos básicos de liga e pequena quantidade de manganês para evitar fragilidade. Em 1942 devido a escassez de tungstênio provocada pela guerra, este foi substituído pelo molibdênio.

O aço rápido continua a ser útil na fabricação de várias ferramentas de corte: brocas, fresas, serras, discos para cortar engrenagens,etc. apresentam algumas vantagens tais como:

RESISTENCIA A TEMPERATURA - Os aços-rápidos resistem a temperaturas entre 520 a 600 C.

REVESTIMENTOS - o aço rápido também pode receber camadas de revestimento, sendo os mais usados: TiN, TiCN e TiAlN.

TENACIDADE – possui elevada tenacidade.

Carbonetos sintetizados

É um metal duro que tem na sua composição 81% de tungstênio, 6% de carbono e 13% de cobalto. Sendo conhecido pela sua elevada dureza, elevada resistência à compressão, e é resistente ao desgaste.

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Cermet É um metal duro à base TiC (Carbonetos de Titânio). São formados por agregados cerâmicos numa matriz metálica. Possuem grande dureza, baixa tendência à difusão e à adesão, assim como resistência a quente. Em razão da sua grande resistência de gume, da grande resistência ao desgaste e da baixa tendência à aderência, os cermetes são apropriados para acabamento de materiais ou desbaste ligeiro de aços.

Cerâmicas A ferramenta de cerâmicas de corte divide-se em dois grupos básicos: ferramentas oxidam são à base de óxido de alumínio e ferramentas não-oxidas. São à base de nitretos de Silício. Vulgarmente os materiais usados são o óxido de Alumínio, alumina branca, prensada a frio e uma mistura de óxido de Alumínio com carboneto de Titânio (TiC) – alumina preta, prensada a quente. Podem ser reforçados com whiskers de fibra de vidro. Algumas das propriedades favoráveis da cerâmica de corte são: Resistência a compressão, alta estabilidade química e alta temperatura de fusão, porém pouco tenazes devido a teores de ligantes menos elevados e materiais cerâmicos mais elevados

Diamantes policristalinos Diamante policristalinos (PCD) Carbonado é a denominação de um diamante policristalino opaco e de cor escura. A classificação das ferramentas de diamante dá-se entre diamantes naturais e sintéticos, podendo ainda ser mono ou policristalinos. Os diamantes policristalinos sintéticos são passíveis de ser obtidos por sinterização a altas pressões e podendo ser mais duros e tenazes em relação aos comuns. Possui Elevadíssima dureza e extrema resistência ao desgaste. Sendo muito usado em ferramentas que proporcionam ao usuário final obter níveis inigualáveis de produtividade e qualidade da peça. Produzido a partir de partículas de diamantes sintetizados com um ligante metálico, o diamante é o mais duro e, portanto, o mais resistente à abrasão de todos os materiais.

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Identificar as classes dos materiais a serem maquinados:

Classificação dos materiais para Maquinação geral

Adequados à maquinagem de metais e ligas ferrosas que apresentam aparas longas e dúcteis (apara contínua plástica) Aços, aços fundidos, ferros maleáveis de cavacos longos.

Grupo de transição, adequa-se à maquinagem de metais e ligas ferrosas que apresentam aparas longas ou curtas Aços inoxidáveis austeníticos, martensíticos e ferríticos, aços fundidos, aços-manganês, ligas de ferros fundidos, ferros maleáveis, aços de corte livre.

Adequados à maquinagem de metais e ligas ferrosas que apresentam aparas fragmentadas e materiais não metálicos. Ferros fundidos, ferros fundidos coquilhados, ferros maleáveis de cavacos curtos.

Metais não-ferrosos.

Super ligas e ligas resistentes ao calor.

Materiais endurecidos.

Refrigeração e Lubrificação

A maquinagem de materiais por processos que envolvam o

arranque de limalha está associada a fenómenos de geração de

calor.

O calor gerado é evacuado maioritariamente pela apara. Como a

superfície de contacto da ferramenta com a apara é reduzida, atinge

temperaturas bastante elevadas que poderão reduzir

significativamente a sua vida útil.

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Na peça a maquinar, as temperaturas desenvolvidas no corte

podem causar alterações da camada superficial do material,

modificando as condições de corte, podendo haver necessidade de

um tratamento térmico de normalização de tensões das peças

maquinadas. A evolução da geometria e materiais das ferramentas

e a utilização dos fluidos de corte vieram atenuar este problema. Os

fluidos de corte apresentam as seguintes funções principais,

segundo: Lubrificar as zonas em que há atrito; Refrigerar a peça e a

ferramenta; Remover a apara da zona de corte. A função

lubrificante é de extrema importância, ao reduzir-se o coeficiente de

atrito entre a apara e a ferramenta reduz-se também a geração de

calor. A função de refrigeração do fluido de corte consiste na

remoção de calor da ferramenta de corte e da peça. A vida útil da

ferramenta está relacionada com a conservação da sua dureza a

quente. O aumento da temperatura favorece o fenómeno de difusão

entre o material da peça e da ferramenta. Relativamente à peça,

podem ocorrer deformações provocadas por aquecimentos

localizados que resultam numa precisão dimensional reduzida A

função de refrigeração afigura-se assim de grande importância no

processo de corte. Tradicionalmente, os fluidos de corte podem ser

enquadrados em três categorias principais Óleos de corte puros;

Emulsões; Fluidos gasosos. Os óleos de corte puros são

habitualmente de origem mineral.

Quando adicionados aditivos adequados assumem a designação de

óleos de corte de extrema pressão (EP). As emulsões são

constituídas por óleo misturado em água. Esta possui boas

propriedades refrigerantes mas deve ser devidamente tratada para

não provocar a corrosão dos componentes metálicos da máquina.

Os óleos usados nas emulsões podem ser de base mineral, mas os

sintéticos são os mais utilizados. Os fluidos gasosos usados na

maquinagem apresentam sobretudo propriedades refrigerantes. Os

mais utilizados são sobretudo o ar e o dióxido de carbono.

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Conclusão

Através desta breve pesquisa sobre ferramentas de corte é notável que existe um número abrangente de recursos para efetuar diversos tipos e tamanhos de cortes em uma determinada maquinagem.