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Teoria da Usinagem dos Materiais Capítulo 1 Introdução à Teoria da Usinagem dos Materiais

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Teoria da Usinagem dos Materiais

Capítulo 1Introdução à Teoria da

Usinagem dos Materiais

Page 2: Usinagem - Aula 02

Nos processos de fabricação,

geralmente haverá mais de um metodo

que poderá ser empregado para

produzir um determinado componente.

A seleção de um metodo em particular

depende de um grande numero de

fatores

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Os seguintes fatores devem ser considerados:

•Tipo o material e suas propriedades;

•Propriedades finais desejadas;•Tamanho, forma e complexidade do componente;

•Tolerancias e acabamento superficial;

•Processo subsequente envolvido;

•Projeto e custo de ferramental;

•Sucata gerada e seu valor;

•Disponibilidade do equipamento;

•Experiencias operacionais;

•Custo total do processamento

Page 4: Usinagem - Aula 02

O engenheiro responsável deve ter,

portanto, amplos conhecimentos dos

processos e dos materiais envolvidos.

Requer também, dependendo da

complexidade do produto, a

comunicação com outros

departamentos da empresa.

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Classificação dos processos de fabricação

Page 6: Usinagem - Aula 02

Ao observar essa figura, a seguinte

definição de usinagem pode ser

extraída:

“operação que ao conferir à peça forma, dimensões e acabamento, produz cavaco.”

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E por cavaco entende-se:

“porção de material da peça retirada pela ferramenta e caracterizada por apresentar forma geométrica irregular.”

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A usinagem é um processo

essencialmente prático e que envolve

um elevado numero de variáveis, cada

ponto fundamental que é

detalhadamente estudado de maneira

adequada contribui para o

entendimento do processo.

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Principais operações realizadas no torno

•Nestes casos, a peça gira em torno de seu eixo enquanto a ferramenta de corte realiza os movimentos de avanço longitudinal e/ou transversal.

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Principais operações realizadas no torno

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Principais operações realizadas na furadeira

Aqui, a ferramenta gira e realiza o movimento de avanço, que pode ser manual ou automático. Normalmente, a qualidade de trabalho produzida pela operação é inferior, caso necessário qualidade superior, o alargamento deve ser executado.

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Principais operações realizadas na furadeira.

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Principais operações realizadas na fresadora

Neste grupo de operações, a ferramenta gira enquanto a peça, presa à mesa, é responsável pelos movimentos de avanço longitudinal e transversal. Há também situações onde a peça pode ficar estática enquanto a ferramenta realiza todos os movimentos.

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Principais operações realizadas na fresadora.

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Além disso, o fresamento é o principal responsável pela fabricação de engrenagens, conforme exemplos a seguir:

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MANDRILAMENTO

O mandrilamento é realizado em um equipamento específico: mandriladora, similar a uma fresadora de grande porte. Nesta operação, a ferramenta é dotada dos movimentos de corte e avanço, enquanto a peça permanece estática.

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BROCHAMENTO

A finalidade do brochamento é usinar superfícies especiais. Pode-se ter brochamento interno, quando executa-se superfícies fechadas, ou brochamento externo, quando executa-se superfícies abertas.

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ABERTURA DE ROSCAS

a abertura de roscas pode ser realizada com o uso de dispositivos manuais ou por meio de máquinas ferramentas (tornos, fresadoras, rosqueadeiras, etc.) dependendo principalmente da taxa de produção esperada, mas tambem das dimensões da rosca.

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MOVIMENTOS

Os movimentos nas operações de usinagem são movimentos relativos entre a peça e a aresta cortante e a peça considerada estacionária.São distinguidos dois tipos: os que causam a saída de cavaco e os que não tomam parte diretamente na sua retirada.

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Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco:

Movimentos de corte: entre a peça e a aresta de corte,

Movimento de avanço: com o movimento de corte, provoca a retirada contínua do cavaco,

Movimento efetivo: resultante dos movimentos de corte e avanço realizados ao mesmo tempo.

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Movimentos que não causam diretamente a formação do cavaco:

Movimentos de aproximação: É o movimento da ferramenta em direção à peça, com a finalidade de posicioná-la para iniciar a usinagem;

Movimento de ajuste: É o movimento para determinar a espessura de material a ser retirado;

Movimento de correção: É o movimento entre a ferramenta e a peça, empregado para compensar alterações de posicionamento devidas, por exemplo, pelo desgaste da ferramenta

Movimento de recuo: É o movimento da ferramenta pelo qual ela, após a usinagem, é afastada da peça

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Tanto os movimentos ativos como

passivos são importantes, pois eles

estão associados a tempos que,

somados, resultam no tempo total de

fabricação.

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Direções dos movimentos:

Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte.

Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço.

Direção efetiva: direção instantânea do movimento efetivo de corte.

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Percursos da ferramenta na peça:

Percurso de corte (Lc): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção de corte.

Percurso de avanço (Lf): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção de avanço.

Percurso efetivo (Le): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção efetiva de corte

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Velocidade de corte é a velocidade

desenvolvida pelo movimento de corte.

Nos manuais, catálogos e demais

documentos técnicos, a velocidade de

corte é indicada pelas letras Vc e o seu

valor é expresso em metros por minuto

(m/min).

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Vc = velocidade de corte [m/min]d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm]

n = rotação da peça (ferramenta) [rpm]

1000

.d.nvc

1) Velocidade de Corte (Vc)

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Velocidade de avanço é a velocidade do

movimento de avanço. Nos manuais,

catálogos e demais documentos técnicos,

a velocidade de avanço é indicada pelas

letras Vf ou Va e o seu valor é expresso

em milimetros por metro (mm/m).

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2) Velocidade de Avanço (Vf)

Vf = velocidade de avanço [mm/min]f = avanço [mm/rot]n = rotação da peça (ferramenta) [rpm]Vc = velocidade de corte [m/min]d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm]

.f.d

1000.vf.nv c

f

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Tempo de Corte é o intervalo de tempo

necessário para usinagem da peça. Nos

manuais, catálogos e demais documentos

técnicos, o tempo de corte é indicado pelas

letras Tc e o seu valor é expresso em

minutos (min).

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3) Tempo de Corte (Tc) tempos ativos

c

ff

f

f

1000.f.v

.d.L

f.n

L

v

LTc

Tc = tempo de corte [min]Lf = percurso de avanço [mm]Vf = velocidade de avanço [mm/min]

Page 40: Usinagem - Aula 02

Numero de passes é o número de vezes

em que o percurso de avanço é realizado.

Nos manuais, catálogos e demais

documentos técnicos, o numero de passes

é indicado pelas letras Np. No

torneamento o diâmetro diminui a cada

passe, já, no fresamento é a espessura

que diminui a cada passe.

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4) Tempo de Corte (Tc) movimentos rotativos

NpNp .f.n

L.

v

LTc f

f

f

Tc = tempo de corte [min]Np = numero de passesLf = percurso de avanço [mm]Vf = velocidade de avanço [mm/min]

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EXERCÍCIOS

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1) Dados de um torneamento cilíndrico:Comprimento a usinar: 500 mm.Diâmetro da peça: 80 mmVelocidade de corte recomendada: 32 m/minAvanço: 0,8 mm/rotRotações disponíveis no torno: 70 – 100 – 120 –

150 – 175-200 Calcular o tempo ativo de corte.

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2) Qual é a velocidade de corte de uma fresa com 250 mm de diametro que gira a 400 rpm.

3) Qual é a velocidade de avanço de uma broca com 12mm de diametro, trabalhando a uma velocidade de corte de 18 m/min e avanço de 0,3mm/volta.

4) Qual a velocidade de avanço de uma fresa de 125mm de diametro que trabalha a uma velocidade de corte de 60 m/min e com avanço de 0,4 mm/volta.

5) Qual o tempo de corte necessário para furar uma placa de 70 mm de espessura utilizando uma broca de 12mm de diametro, uma velocidade de corte de 18 m/min e um avanço de 0,15 mm/volta.

6) Qual o tempo de corte necessário para tornear um eixo de 250mm de comprimento e 150mm de diametro, em 3 passes, utilizando uma velocidade de corte de 40 m/min e um avanço de 0,2 mm/volta.

7) Um eixo de comprimento 2500 mm, velocidade de corte de 150m/min, diametro de 500 mm e avanço de 0,2mm/rot, torneado longitudinalmente com 3 passes as rotoações disponiveis são: 32 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 – 160 – 200 rpm. Calcular a rotação e o tempo de corte.

8) Um eixo de comprimento 1350 mm, velocidade de corte de 14 m/min, diametro de 95 mm e avanço de 2 mm/rot, torneado longitudinalmente com 2 passes as rotoações disponiveis são: 24 – 33 – 48 – 67 – 95 rpm. Calcular a rotação e o tempo de corte.

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Conceito de plano de trabalho (Pfe)

Esse plano, passando pelo ponte de referência, contém as direções de corte e de avanço, nele se realizam os movimentos que tomam parte da retirada de cavaco. Neste plano é possivel identificar e definir os angulos da direção de avanço e da direção efetiva de corte.

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Conceito de plano de trabalho (Pfe)

Ângulo da direção de avanço (φ): formado entre a direção de avanço e a direção de corte.

Ângulo da direção efetiva de corte (ƞ): formado entre a direção efetiva de corte e a direção de corte.

phi

eta

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Podemos então definir a equação:

fccf

f

v/vcosvcos.v

.vtan

sensen

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Grandezas de corte

Avanço ( f ) : é o percurso de avanço em cada volta (mm/rev) ou em cada curso da ferramenta (mm/golpe). No caso de ferramentas que possuem mais de um dente, como a fresa,

distingue-se ainda o avanço por dente ( fz ) que representa o percurso de avanço de cada dente medido na direção do avanço da ferramenta.

z.ff zOnde z = numero de dentes

Page 54: Usinagem - Aula 02

Avanço por dente pode ainda ser decomposto no

avanço de corte ( fc ) e no avanço efetivo de corte

( fe ).

sen.ff zc [mm/dente]

)(.ff ze sen

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Profundidade ou largura de usinagem (ap): É a profundidade ou largura de penetração da ferramenta na peça, medida em uma direção perpendicular ao plano de trabalho.

Penetração de trabalho (ae): É a penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de trabalho e em uma direção perpendicular à direção de avanço.

Penetração de avanço (af): É a grandeza de penetração da ferramenta medida no plano de trabalho e na direção de avanço.

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