Usinagem - UNESP / Campus de Guaratinguetá

Marcelo dos Santos PereiraMarcelo dos Santos Pereira

DepartamentoDepartamento de de Materiais Materiais e e Tecnologia Tecnologia

FaculdadeFaculdade de de EngenhariaEngenharia -- Campus de GuaratinguetCampus de Guaratinguetáá -- UNESPUNESP

USINAGEMUSINAGEM

AulaAula 12 12 Mecanismo Mecanismo de de FormaFormaçção ão do do CavacoCavaco

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MotivaMotivaççãoão e e ConceitosConceitos BBáásicossicos

Uma operação de corte de metal é baseado no processo fundamental, no qual uma ferramenta com o formato de uma cunha com aresta cortante, quando recalcada contra o material de trabalho, retira material na forma de cavaco.

A formação do cavaco influencia diversos fatores ligados à usinagem, tais como o desgaste da ferramenta, os esforços de corte, o calor gerado na usinagem, a penetração do fluido de corte, etc. Assim estão envolvidos com o processo de formação do cavaco aspectos econômicos e de qualidade da peça, a segurança do operador, a utilização adequada da máquina-ferramenta,etc.

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MotivaMotivaççãoão e e ConceitosConceitos BBáásicossicos

O corte dos metais envolve o cisalhamentoconcentrado ao longo de um plano chamado plano decisalhamento (zona primária de cisalhamento). O ângulo entre o plano de cisalhamento e a direção de corte échamado de ângulo de cisalhamento (φ). Quanto maior a deformação do cavaco sendo formado, menor o ângulo de cisalhamento e maiores são os esforços de corte. Esta influência é marcante na usinagem de materiais dúcteis, muito susceptíveis á deformação.

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Figura 1. Esquema da Formação do Cavaco mostrando o Plano de Cisalhamento.

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Em geral a formação do cavaco, nas condições normais de usinagem com ferramentas de metal duro ou de aço rápido, se processa da seguinte forma:

1. Penetração da ferramenta na peça.

2. Recalque (deformações elástica e plástica) de uma pequena porção de material contra a superfície de saída da ferramenta.

3. O material recalcado sofre uma deformação plástica até que se inicie um deslizamento (sem que haja perda de coesão) entre a porção de material recalcada e a peça.

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4. Haverá uma ruptura parcial (cavaco contínuo) ou completa (cavaco de cisalhamento ou de ruptura) na região de cisalhamento, dependendo da ductilidade do material e das condições de usinagem.

5. Prosseguindo, devido ao movimento relativo entre a ferramenta e a peça, inicia-se um escorregamento de uma nova porção de material deformada e cisalhada (cavaco) sobre a superfície de saída da ferramenta.

“Formação do cavaco é um fenômeno periódico”.

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MovimentosMovimentos nana UsinagemUsinagem

Figura 2. Seqüência Típica de Formação do Cavaco.

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ControleControle dada Forma do Forma do CavacoCavaco

a) Segurança do operador.

b) Possível dano à ferramenta e a peça.

c) Manuseio e armazenagem do cavaco.

d) Forças de corte, temperatura e vida da ferramenta.

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ClassificaClassificaççãoão dos dos CavacosCavacos

Os cavacos são classificados de diversas maneiras. Uma das mais didáticas é aquela que classifica o cavaco em tipose formas.

• Os tipos de cavacos são:

a) cavaco contínuo - apresenta-se constituído de lamelas justapostas numa disposição contínua. A disposição das lamelas não é nítida. Forma-se na usinagem de materiais dúcteis (o aço, por exemplo) e homôgeneos, onde o ângulo de saída deve assumir valores elevados.

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b) cavaco de cisalhamento - apresenta-se constituído de lamelas justapostas bem distintas. Obtidos com velocidades de corte inferiores a 100m/min e ângulo de saída pequeno.

c) cavaco de ruptura - apresenta-se constituído de fragmentos arrancados da peça usinada. A superfície de contato entre cavaco e superfície de saída da ferramenta éreduzida, assim como a ação do atrito. Obtidos na usinagem de materiais frágeis (FoFo e latão, por exemplo).

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Em geral, materiais dúcteis (aço e alumínio) formam cavacos contínuos ou de cisalhamento e materiais frágeis (ferro fundido e latões) formam cavacos de ruptura.

• As formas de cavacos são:

a) cavaco em fita (contínuo).

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b) cavaco helicoidal (cisalhamento).

c) cavaco espiral (cisalhamento).

d) cavaco em lascas ou pedaços (ruptura).

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A formação do cavaco contínuo é favorecida quando temos:a) Material dúctil.b) Avanço pequeno.c) Alta velocidade de corte.d) Ângulo de saída grande.e) Impedimento mínimo ao fluxo contínuo de cavaco.

- Superfície de saída polida.- Lubrificante que possa impedir a adesão de

fragmentos.- Material da ferramenta com baixo coeficiente de atrito.

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A formação do cavaco de ruptura oucisalhamento é favorecida quando temos:a) Material frágil.b) Avanço grande.c) Baixa velocidade de corte.d) Ângulo de saída pequeno.

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Mudança da forma do cavaco.

Pode-se provocar a mudança e forma do cavaco sob diferentes maneiras:

a) alterando-se as condições de usinagem (profundidade de corte, avanço e velocidade de corte).b) dando-se uma forma especial a superfície de saída da ferramenta.c) colocando-se elementos adicionais na superfície de saída da ferramenta.

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Figura 3. Representação da Forma do Cavaco em Função da Profundidade de Corte e do Avanço.

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TemperaturaTemperatura de Cortede Corte

Praticamente toda a energia mecânica associada a formação do cavaco se transforma em energia térmica (calor).

As fontes geradoras de calor são:a) a deformação e o cisalhamento do cavaco.b) o atrito do cavaco com a ferramenta.c) o atrito da ferramenta com a peça.

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Figura 4. Variação da Distribuição de Energia de Corte com a Velocidade de Corte.

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Figura 5. Distribuição Típica de Temperatura na Ponta de uma Ferramenta de Metal Duro.