Aulas 10, 11 e 12 - Introd. a Engenharia de Fabricação

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCGCENTRO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DO SEMIÁRIDO –CDSACURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Prof.: João Leite

USINAGEMUSINAGEMUSINAGEMUSINAGEMUSINAGEMUSINAGEMUSINAGEMUSINAGEM

HistóricoHistórico

Milhares de anos a.C. os povos antigosdescobriram a possibilidade de transformaçãodo movimentação em rotação. Esse processoficou conhecido como furação de corda puxada.

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A furação de corda puxada possibilitava a furação a partir do atrito de uma

peça em outra, levando à remoção de material,

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DOS PROCESSOS DE

USINAGEM.

Processos de fabricaçãoProcessos de fabricação

Pode-se dividir os processos de fabricação depeças metálicas em dois grandes grupos:

• Os processos onde as peças são obtidas apartir da remoção de material;

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partir da remoção de material;• Os processos onde as peças são obtidassem a remoção de material.

Os processos onde ocorre a remoção dematerial são chamados de USINAGEM, sendoum dos processos de fabricação maispopulares do mundo.

UsinagemUsinagem

Definição:

Processo que ao conferir formas, dimensões eacabamento a um material, transformando-oem uma peça, produzem cavaco.

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em uma peça, produzem cavaco.

• Por cavaco entende-se a quantidade dematerial retirado, retirado por umaferramenta específica e que se caracterizapor uma forma geométrica irregular.

Cerca de 10% em peso, do material usado parafabricação por usinagem, vira cavaco. Esse material podeser retornar ao processo, a partir de nova fundição.

UsinabilidadeUsinabilidade

• A retirada do material e a geração do cavaco durante oprocesso de usinagem comumente ocorre de maneiradiferente.

• Enquanto alguns materiais podem ser trabalhadosfacilmente, outros apresentam problemas tais como:

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facilmente, outros apresentam problemas tais como:Empastamento, desgaste rápido da ferramenta, mauacabamento, necessidade de grande potência para o corte,etc.

• A maior ou menor dificuldade de usinagem está ligada aoque se chama de usinabilidade. A usinabilidade pode serdefinida como sendo o grau de dificuldade quedeterminado material apresenta para ser usinado.


• A usinabilidade não depende apenas dascaracterísticas do material, mas também, deoutros parâmetros da usinagem, tais como:

• Refrigeração;

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• Refrigeração;• rigidez do sistema máquina-ferramenta,

das características da ferramenta;• tipo de operação, etc.

• Assim, dependendo das condições de usinagem ummesmo material poderá ter variações em suausinabilidade.


As características de processo juntamente com ascaracterísticas dos materiais vão ter influênciasignificativa sobre:

· Vida da ferramenta;

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· Força de corte;

· Potência consumida;


• Esses parâmetros servem para definir o custo dotrabalho de usinagem.

• A vida da ferramenta entre duas afiaçõessucessivas tem grande influência no custo deoperação.

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operação.

• A força e a potência limitam as dimensões máximasde corte e, portanto, o volume de materialremovido por hora-máquina.

• A exigência de um acabamento de alta qualidadepoderá influir, também, no custo de usinagem.

Movimentos de usinagemMovimentos de usinagem

É o movimento entre a ferramenta e a peça que provocaremoção de cavaco durante uma única rotação ou umcurso da ferramenta.

Movimento de corte

9Fonte: Fernando Penteado


É o movimento entre a ferramenta e a peça quejuntamente com o movimento de corte possibilita umaremoção contínua do cavaco.

Movimento de avanço



É o movimento que gera a penetração da ferramenta napeça determinando a espessura da camada de cavaco a serremovido.

Movimento de ajuste (penetração)


MOVIMENTO DE AJUSTE


Movimento efetivo de corte

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SOMATÓRIO do movimento de corte, avanço epenetração!

Fonte: Fernando Penteado

Processos convencionais de usinagemProcessos convencionais de usinagem

Na realidade as peças podem ser produzidas com ousem a remoção de material (cavaco). Todos osprocessos onde há produção de cavaco SÃOPROCESSOS DE USINAGEM.

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Principais propriedades mecânicas dos Principais propriedades mecânicas dos materiaismateriais

• RESISTÊNCIA

• É a carga máxima por unidade de área suportadapelo material, a partir da qual haverá algumamudança. Ex: Limite de escoamento, elástico,tensão máxima e resistência a ruptura.

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tensão máxima e resistência a ruptura.

• DUCTIBILIDADE

• Representa o quanto um material poder serdeformado antes de romper.

• DEFORMAÇÃO

• É a mudança dimensional que se verifica nomaterial como resultado da carga aplicada.

Principais propriedades mecânicas dos Principais propriedades mecânicas dos materiaismateriais

• TENACIDADE

• É a quantidade de energia que um material podeabsorver antes de quebrar (fraturar).

• DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

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• DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

• É a deformação a partir da qual o materialdeformam-se permanentemente, perdendo acapacidade de voltar a situação anterior àaplicação da carga.

TorneamentoTorneamento

O torneamento é um processo mecânico deusinagem destinado a obtenção de superfícies derevolução com o auxílio de uma ou maisferramentas monocortantes .

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ferramentas monocortantes .

“no torneamento a peça gira em torno do eixoprincipal de rotação da máquina e a ferramenta se deslocasimultaneamente segundo uma trajetória coplanar com oeixo referido”.

Torneamento convencionalTorneamento convencional

• Homem executa a tarefa, “comando-a- comando”.

Vantagens- Baixo custo;- viável para produção em baixa

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escala.

Por outro lado- Baixo controle dimensional;- Acabamento superficial regular;- Alta dependência do homem.

Torneamento CNC (Torneamento CNC ( CComando omando NNumérico umérico CComputadorizado)omputadorizado)

• Homem programa a máquina. Máquina executa atarefa sem a necessidade da presença dohomem.

Vantagens- ótimo acabamento

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A precisão de tal máquinas chega a ser tão pequena quanto 1 mícron .

- ótimo acabamentosuperficial;-Maior controledimensional;- ocorre sem apresença do homem.

Por outro lado- É mais caro- Só é viável paraprodução em escala

Principais atividades de torneamentoPrincipais atividades de torneamento

Quanto à trajetória, o torneamento pode serdividido em:

• RetilíneoProcesso de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea.

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segundo uma trajetória retilínea.

• CurvilíneoProcesso de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea.


• Faceamento;

• Sangramento;

• Cilindragem;

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• Fabricação de rosca;

• Perfilamento.


Movimento de avanço da ferramenta se dá no sentido transversal ao eixo de rotação da peça. Sua finalidade é a obtenção de uma superfície plana.

Faceamento

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finalidade é a obtenção de uma superfície plana.


Sangramento

Movimento de avanço da ferramenta se dá no sentido transversal ao eixo de rotação da peça. Sua

finalidade é a separação (corte) da peça ou a

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finalidade é a separação (corte) da peça ou a abertura de um canal.


Cilindragem

Movimento de avanço da ferramenta se dá no sentido paralelo ao eixo de rotação da peça. Sua

finalidade é a obtenção de uma peça com

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finalidade é a obtenção de uma peça com formato cilíndrico (externo ou interno). No caso

da cilindragem interna se obtém um tubo.


Fabricação de roscas

Movimento de corte e avanço são sincronizados de

maneira a gerar os filetes com o passo desejado. Sua finalidade de a produção de roscas externas (parafusos) ou

internas (porcas).

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internas (porcas).


Perfilamento

Movimento de avanço ocorre perpendicularmente ao eixo da peça. Sua finalidade é a obtenção de peças com o perfil idêntico ao da

ferramenta utilizada (ferramentas especiais).

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ferramenta utilizada (ferramentas especiais).

FresamentoFresamento

Processo mecânico de usinagem destinado àobtenção de superfícies quaisquer com o auxíliode ferramentas multicortantes , na qual a ferramentagira enquanto a peça fica estacionária ou se deslocasegundo uma trajetória retilínea qualquer.

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Torneamento x Torneamento x fresamentofresamento

TorneamentoTorneamento FresamentoFresamento

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Peça de trabalho em rotação

Ferramenta estacionária

Contato constante

Espessura de corte constante

Força de corte constante

Peça de trabalho estacionária

Ferramenta em rotação

Contato interrompido

Espessura de corte variável

Força de corte variável

FONTE:Curso de CNCProf. Ricardo Adriano dos Santos

AplainamentoAplainamento

Processo mecânico de usinagem destinado àobtenção de superfícies por desbaste , a partir deum movimento retilíneo alternativo da peça ou daferramenta. Existem dois tipos de aplainamento: verticale horizontal.

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Parâmetros de usinagemParâmetros de usinagem

Velocidade de corte

Velocidade linear instantânea entre a ponta da ferramentae a peça em rotação, segundo a direção e sentido de corte.

Vc – Velocidade de corte (m/min)TORNEAMENTO / FRESAMENTO

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Vc = π . d . n1000

Vc – Velocidade de corte (m/min)

d – diâmetro da peça (mm) – para torneamento

d – diâmetro da ferramenta (mm) – para fresamento

n – número de rotações (rpm)

TORNEAMENTO / FRESAMENTO

Vc = 2. c. gpm1000

APLAINAMENTO Vc – Velocidade de corte (m/min)

c – percurso da ferramenta (mm)

gpm – golpes por minuto


Velocidade de corte

(algumas tabelas)

Ferramenta de aço rápido

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Velocidade de avanço

O avanço é a distância percorrida a cada volta da peça oudente da ferramenta. A velocidade de avanço mede esteavanço por unidade de tempo, SENDO O FATOR MAISIMPORTANTE PARA A QUALIDADE DO ACABAMENTO .

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Vf = f . n

IMPORTANTE PARA A QUALIDADE DO ACABAMENTO .

Vf – Velocidade de avanço (mm/min)

f – avanço (mm/volta)


TORNEAMENTO

FRESAMENTO

Vf = f . n. z


f – avanço (mm/dente)


z – número de dentes (unid.)


Velocidade de avanço

(algumas tabelas)

32Os valores do avanço (f) variam de acordo com o mat erial de fabricação

das ferramentas e são fornecidos nos catálogos do f abricantes da mesma.


Tempo de usinagem

Representa o tempo-máquina gasto nas operações deusinagem e serve para determinar a capacidade enecessidade de máquinas para produção de determinadoconjunto de peças (mix).

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Os tempos de preparação (ex: colocação e retirada d e peças) variam de acordo com cada empresa, seus operadores e métodos e devem ser

determinados A PARTIR DE ESTUDOS DE TEMPO. Eles ta mbém influenciarão na capacidade do equipamento.

T = L /vf

conjunto de peças (mix).


L – comprimento da peça que efetivamente sofrerá usinagem (m m)

T – tempo de usinagem (min)

ExercícioExercício

Deseja-se realizar um fresamento de acabamentoem uma superfície de uma peça de aço duro comuma ferramenta circular de dentes retos de açorápido de 12 dentes e 80 mm de diâmetro.Especifique qual deve ser o avanço e a rotação

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Especifique qual deve ser o avanço e a rotaçãoprogramada para a fresadora, qual a velocidadede avanço e o tempo gasto na usinagem .Supondo ainda que o tempo gasto na montagem edesmontagem da peça seja igual ao tempo gastona usinagem, até quantas peças poderiam serproduzidas em um turno de 8 horas por esteequipamento?

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