SEM-0343 Processos de Usinagem Professores: Renato Goulart ...

SEM-0343 Processos de Usinagem

Professores:

Renato Goulart Jasinevicius

Processo de Alargamento

Alargamento é uma operação relativa ao processo de

furação usada para aumentar o diâmetro de furos em bruto,

p.e., obtidos através de fundição ou forjado,


Furação

•A broca penetra axialmente na peça e

corta um furo cego ou passante com

diâmetro igual àquele da ferramenta.

•A broca é uma ferramenta multicortante

com ponta.

•A broca helicoidal é a ferramenta mais

usada, porém existem outros tipos de

brocas, tais como as brocas de centro

ou de pré-furo.

• 1,6-6,3Ra (0,8-12,5Ra)

•Tolerância IT11 a IT14

• Diâmetro <0,1” : 0,05mm

• 0,10Diâm. 0,25” : 0,075mm

• 0,25Diâm. 0,50“: 0,075-0,0125mm

• 0,50Diâm. 1,00” :0,125mm

• Diâmetro1,00” :0,125-0,250mm

Operações Realizadas com Alargadores

Alargar furo

Centrar furo

Escarear e facear furo

Escarear furo


Alargamento

O alargador entra axialmente na peça pré-

furada e alarga o furo para a dimensão da

ferramenta. O alargador é uma ferramenta

multicortante que possui várias arestas

que podem estar dispostas de forma

retilínea ou helicoidal.

• No alargamento remove-se uma

quantidade mínima de material e é

geralmente realizada após a furação com

objetivo de se obter um diâmetro mais

preciso com melhor acabamento.

• 0,8 a 3,2 Ra (0,4-6,3 Ra)

Tolerância IT5 a IT7

• Diâmetro <0,5” : 0,025mm

• 0,50Diâm. 1,00” :0,025-0,05mm

• Diâmetro1,00” :0,05-0,125mm

Tipos de Alargadores


As brocas convencionais não são muito recomendadas, por

causa da existência de apenas 2 guias na periferia não

garante a orientação necessária da broca nesses casos.

Os alargadores de desbaste helicoidais possuem 3 ou mais

canais, com respectivas arestas e guias.


Distinguem-se das brocas helicoidais pelo fato de não terem

aresta transversal, pois a ponta é interrompida por um

plano normal ao eixo da broca.

Alargadores com haste cilíndrica (ABNT-PB-297), têm

diâmetros 5 a 30 mm, de mm em mm, e submedidas.

Alargadores com cone morse (ABNT-PB-291) têm

diâmetros nominais de 9 a 50 mm, de mm em mm, e

submedidas.


A escolha do diâmetro do alargador de desbaste deve ser feita em função do diâmetro do furo e do acabamento e precisão requeridos.

Se a última operação for feita com alargadores de desbaste, este é escolhido com o mesmo diâmetro do furo desejado.

Quando se quer usar uma operação adicional com alargador de acabametno, utilizam-se alargadores de desbaste com submedida.

Esta varia entre 0,2 e 0,4 mm, dependendo do furo.


Para se conseguir furos mais precisos deve-se realizar as

seguintes operações:

a) Centrar,

b) Furar,

c) Mandrilar, e

d) Alargar.

Para se melhorar ainda mais a exatidão e o acabamento, o

furos devem ser retificados e brunidos.


s

ap

fz

b

d1

do

h

d2

•Com ferramenta de HSS, os avanços em mm/rev usados para a maioria dos

materiais situam-se ao redor de 1% do diâmetro do furo, reduzindo-se

progressivamente a 0,5% para furos maiores que 50mm.

•Momento torsor, potência e força de corte para alargadores podem

ser calculados de modo análogo aos das brocas.

Sistema de Forças

Usando a Fórmula de Kienzle para a determinação do Momento Torsor

na furação em cheio

D = Diâmetro da Broca [mm]

F = avanço [mm/volta]

C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça.

χsen4

χsenKC

fDCχsenfχsen4

DKM

2

Dχsenf

χsen2

DK

2

DhbkapFcM

z11s

1

1y1x1

z12

1st

z11s

z11st

Sistema de Forças em Broca Helicoidais

●Formula de Kronemberg para a determinação do Momento Torsor na

furação em cheio

D = Diâmetro da Broca [mm]

F = avanço [mm/volta]

C1, x1 e y1 = constantes empíricas do material da peça.

11

1

yx

t fDCM

Sistema de Forças em Broca Helicoidais

11

1

yx

t fDCM

Aço C1 x1 y1

1085 30,2 ± 0,5 2,05 0,86

1020 15,1 ± 0,4 2,22 0,76

1065 24,3 ±0,9 2,05 0,83

1055 21,9 ± 0,3 2,01 0,77

1025 37,9 ± 0,6 1,87 0,77

52100 46,8 ± 0,9 1,97 0,77

VM20 48,6 ± 1,2 1,77 0,72

VND 26,2 ± 0,8 2,13 0,78

VS60 10,9 ± 0,8 2,33 0,70

Formula de H. Daar para a determinação do da força de avanço na furação em cheio

22

2

yx

f fDCF

Aço C1 x2 y2

1085 161 ± 8 1,02 0,79

1020 32,5 ± 0,4 1,32 0,65

1065 49,6 ± 0,8 1,07 0,54

1055 22,0 ± 0,5 1,32 0,54

1025 33,4 ± 0,8 1,21 0,60

52100 41,9 ± 0,8 1,41 0,66

VM20 27,3 ± 0,6 1,3 0,59

VND 55,1 ± 1,4 1,29 0,72

VS60 42,7 ± 1,0 1,35 0,70

Força máxima de corte

4500

VFPc

1000

nDπV

e

D

M2F

Porém

ηPP

cc

c

maxtmaxc

mcdisp

Rebaixar e Facear Furo

Rebaixadores: são ferramentas usadas para aplainar as

superfícies adjascentes a furos, a fim de dar, p.e., bom apoio

para arruelas, parafusos e porcas.

Para tais fins, usa-se ferramentas de corte frontal (Figura).

No caso de rebaixos cilindrícos de maior profundidade para

esconder parafusos de sextavado interno (tipo Allen), os

rebaixadores devem ser levemente cônicos, para formar um

ângulo de posição na aresta secundária ou ter guias ou

ranhuras periféricas

Rebaixar e Facear Furo

Rabaixar e Escarear (counterbore)

• Rebaixador penetra na peça

axialmente e alarga a porção

superior de um furo pré-existente

para o diâmetro da ferramenta.

• O escareamento é realizado após

a furação para gerar espaço para

embutir a cabeça de um parafuso.

• A ferramenta de escarear possui

um pino guia para guiar a

ferramenta no furo pré-existente.


Escarear furo

Escareadores:

São ferramentas usadas para remover rebarbas e produzir

um pequeno chanfro nas entradas e saídas de furos (Figura)

Escareamento de Furo

Escareador de furo (countersinking)

O escareador de cilindro entra

axialmente na peça e alarga o pré-furo

na parte superior deixando um abertura

com formato cônico.

O escareamento de cilindro é realizado

após a furação para embutir a cabeça

de um parafuso.

O ângulos de ponta dos escareadores

de cilindro estão na seguintes

dimensões:

60º , 82º , 90º , 100º , 118º , 120º

Alargadores de Acabamento

São ferramentas destinadas ao acabamento de

furos com grande precisão e medidas e bom

acabamento.

Possuem em geral um no. par de dentes

distribuídos na periferia.

Geralmente os dentes são retos.


No caso de se alargar furos com interrupções na

parede (rasgos de chaveta, furos e fenda) deve-se

usar alargadores com dentes helicoidais.

A hélice é direita quando olhando-se o alargador

de cima, normalmente ao eixo, a hélice se

desenvolve para direita.

O sentido de corte se verifica olhando o alargador

de topo. Se o dente inferior corta da esquerda para

direita, diz-se que o corte é a direita. Neste caso, o

alargador corta em sentido anti-horário.


Em geral os alargadores são de corte a direita.

Usando-se uma hélice a esquerda o cavaco é

emprurrado para frente, evitando que prejudique a

superfície usinada.

Nesse caso ocorre um empuxo axial que fixa melhor

a ferramenta no corte e elimina eventuais folgas da

máquina

0,100 – 0,800 0,100 – 0,800

Estrias a esquerda Estrias a direita Estrias paralelas

0,100 – 0,800

O emprego de uma hélice direita com

alargador de corte a direita faz com que o

cavaco seja puxado para cima onde, se

penetrar entre as paredes do furo e as guias

do alargador provoca arranhões.

O empuxo é no sentido de arrancar o

alargador do mandril.

Por isso, a hélice à direita só é usada no

alargametno de furos cegos, nos quais o

cavaco, jogado para frente, não encontra

espaço para se alojar

Todo o processo de remoção de material

ocorre pela ação dos chanfros do alargador

(Figura).

Alargador de Máquina

Metal a remover

Alargador manual

Alargador de Máquina e Manual

Metal a remover

Os de arestas de corte duplo, uma faz o

desbaste e a outra faz o acabamento (Fig.b, c

e d).


45º 45º

10º -15º

45º

45º

45º

2º - 4º

Tipos de chanfros de alargadores de máquina.


Ângulo de chanfro


Metal a remover

Ângulo frontal de folga

Folga do Chanfro

Ângulo de saída radial

Ângulo de hélice

Superfície de folga

Largura frontal da guia Comprimento do chanfro

Superfície de saída

Alargador Manual

Metal a remover

Alargador manual

Ângulo frontal de folga D

iâm

etro

efe

tivo




Cone de entrada


Alargador Manual

Alargador Manual distinguem-se dos de máquina pelo chanfro.

•Chanfro de 45o nesses alargadores não cortam, servem

apenas de guia, para facilitar a entrada da ferramenta.

•O chanfro secundário é bem comprido, abrangendo até cerca

de ¼ do comprimento do alargador

•Recomenda-se chanfro secundário = ao diâmetro até 20mm.

•Decresce até 12 mm no diâmetro, para alargadores de 75

mm. O diâmetro de entrada do alargador é de 93 a 98% do

diâmetro nominal

Ângulo frontal de folga

Folga do Chanfro


Ângulo de hélice



Ângulo de chanfro

Ferramenta para alargar

Comprimento da entrada

(Alargador manual) Largura do quadrado

Comprimento do quadrado

Haste

Ângulo de posição

(alargador manual)



Haste cilíndrica

Comprimento da Haste

corpo

Estrias helicoidais

Ângulo de hélice

Diâmetro do

Alargador


Haste paralela

Comprimento

do chanfro

Comrpimento das estrias

Haste quadrada

Comprimento total

Alargador de máquina

Diâmetro do

Alargador

Estrias retas

Guia


Comprimento total

Comprimento da estria

Guia

Alargador com haste

e guias

Alargador de máquina

Chanfro

de entrada


Ângulo de saída

frontal negativo

Ângulo de saída

frontal positivo

Furo de Centro

Quina Canal

Ângulo de saída:

Para aço: 6o

Para FoFo: 3o

Para Fofo duro e latão: 0o

Alumínio e ligas: 8-12o

Alargadores Ajustáveis

São constituídos de lâminas de aço rápido em ranhuras de

profundidade variável, permitindo variar o diâmetro a ser alargado

dentro de uma faixa de valores. Podem ser de haste paralela ou cônica.

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Operação de Alargamento

Na operação de alargamento a remoção de material é muito

pequena.

Para metais dúcteis, o alargador remove geralmente 0,2 mm

no diâmetro de um furo.

Para metais mais duros remove-se 0,13 mm

Tentar remover menos que isso pode ser prejudicial pois o

alargador pode ser danificado ou o acabamento do furo ser

arruinado.

Nesses casos recomenda-se realizar operações como

brunimento ou lapidação interna.

A velocidade de corte deve ser de metade da de furação e

o avanço três vezes maior.


Sobremedidas recomendadas para alargamento de furos

Diâmetro dos furos Aço e FoFo Zn, Cu e Ligas de Al Plásticos

Até 5 mm 0,1 a 0,2 0,5 0,2

5 a 20 mm 0,2 a 0,3 0,6 a 0,8 0,4

20 a 50 mm 0,3 a 0,5 _________ 0,5

Maior que 50 mm 0,5 a 1,0 _________ _________


Material Refrig. Velocidade

Corte

(m/min)

Avanços em mm por rotação para

alargadores de diâmetro:

até 10 mm até 20 mm > 20mm

SAE1020 OR ou E 12 a 15 0,1 a 0,2 0,3 0,4

SAE1040 OR ou E 10 a 12 0,1 a 0,2 0,3 0,4

Aço Liga 700/900 OR 6 a 8 0,1 a 0,2 0,3 0,4

Aço Liga 900/1100 OR 3 a 5 0,1 a 0,2 0,3 0,4

FoFo Cinz. Seco 6 a 18 0,3 0,3 a 0,5 0,6

FoFo duro Seco 6 a 10 0,2 0,2 0,3

Aço inox OR 3 a 5 0,2 0,2 0,3

Latão ductil OR ou seco 20 a 25 0,4 0,5 0,6

Latão tenaz OR 12 a 20 0,4 0,5 0,6

Metal leve OR 30 a 50 0,2 a 0,3 0,3 0,4

Ligas de Al OR 12 a 15 0,2 0,3 0,4

Cu OR 10 a 20 0,2 0,3 0,4

Plástico 5 a 10 0,4 0,6 0,8

OR: óleo refrigerante E: emulsão O avanço é determinado pelo grau de Q da superfície. Para alargadores especiais com

ângulo de hélice pequeno, as velocidades e avanços indicados podem ser dobrados

Processo de Rosqueamento (Definições)

Rosqueamento

• A ferramenta macho entra

axialmente no furo e gera filetes

de uma rosca.

•O furo pré-existente é

geralemente produzido com a

dimensão adequada à ferramenta

de roscar.

•A ferramenta macho é

selecionada baseado em um

diâmetro maior e no passo da

rosca.

•A rosca deve ser cortada com

uma profundidade específica no

furo ou a uma profundidade

completa ao longo de todo o furo.


Rosca Whitworth grossa (BSW) e fina (BSF)

Rosca Métrica grossa e fina

Machos de Rosquear (Terminologia)

São ferramentas de múltiplo corte, específicas para a execução de

roscas internas.


Ângulos de Saída

Medição tangencial

Medição pela Corda

Medição de ângulo de

saída curvo Medição de ângulo de

saída positivo


saída neutro


saída negativo

Canal

Nervura

- =0o

+

carga


Ângulos de Folga


Forma, Número e Direção de Canais

Semicircular, reto,

4 canais Assimétrico, reto, 3

canais

• Canais assimétricos: maior alojamento de cavaco sem fragilizar o núcleo.

• Machos de 5 mm (manual) e 25 mm (máquina): 3 canais. Machos maiores

têm 4 a 6 canais.

• Canais retos em furos passantes e helicoidais para furos cegos.

Assimétrico, reto, 4

canais

Machos de Rosquear (Tipos)

Regulares: empregados na produção de roscas feitas em

máquina. São fornecidos em jogo de 3 machos, diferenciados

apenas pelo comprimento do chanfro de entrada.

1º

1º

3º

2º

2º

3º


Seriados: empregados na abertura manual de roscas,

especialmente em furos profundos e em materiais tenazes. São

fornecidos em jogo de 3 machos, diferenciados apenas pelo

comprimento do chanfro de entrada.

Desbaste Intermediário Acabamento


Ponta espiral: empregados apenas para produção de roscas em

máquina. A ponta espiral joga o cavaco para frente, sendo usado

em furos passantes ou furos cegos onde a parte rosqueada é bem

menos profunda que o furo.


Helicoidais: empregados em geral na produção de roscas em

máquina, em furos cegos de materiais macios de cavaco longo,

como Al, Mg e Latão.


Laminadores (ou de conformação a frio): não tem arestas

cortantes e produzem roscas por deformação plástica do material

da peça na periferia do furo (sem remoção de material).

Geralmente empregado em materiais dúcteis, como latão, cobre,

alumínio.

Fonte: Carvalho et al. (2012)

Rosca usinada Rosca laminada

Liga de Mg

Formas de Rosquear

Manual (Desandador) Máquina (Cabeçotes)

Furadeira Centro de

Usinagem CNC

Formas de Roscar

Cuidados ao rosquear manualmente ou em máquina

Desalinhado Descentralizado Correto

Reafiação de Machos de Corte

Desgastes ocorrem normalmente nos dentes do chanfro (2 primeiros).

É recomendável reafiar frequentemente, pois machos pequenos

quebram quando o torque aumenta.

Machos cegos geram roscas fora da tolerância

Filetes novos Filetes desgastados Superfície de saída avariada

Fonte: Bezerra (2003)


1º furo usinado 408º furo usinado

Fonte: Bezerra (2003)


Regiões de Reafiação

1. Superfície de folga (no chanfro):

Forma mais usual e aumenta a vida da ferramenta.

Deve-se controlar a excentricidade durante a retificação.

Retificação longitudinal em relação à ferramenta.

Afiação pela superfície de folga no chanfro Afiação com rebolo perfilado



2. Superfície de saída (no canal):

Para marcas de desgaste muito pequenas.

Não se reafia superfícies de saída com desgastes excessivos.

Basta reafiar a região do chanfro.



A retificação dos canais pode ser feita com dois tipos de rebolo

Rebolos perfilados Rebolos tipo copo

Os rebolos para reafiação da superfície de saída devem ser constantemente retificados com diamante para

evitar a formação dos ressaltos “e” e “b”, pois arredondam as arestas de corte dos machos.

Velocidades de corte em rosqueamento

O processo de rosqueamento é mais complexo que torneamento e fresamento.

O avanço f não pode ser escolhido independente da velocidade de corte vc.

Fatores influentes nas condições ótimas de corte: avanço como função do passo

da rosca, comprimento do chanfro, refrigeração e lubrificação, seção específica do

cavaco, força de corte, desalinhamentos, rigidez da máquina, acabamento da

rosca, etc.

Em furos cegos, a velocidade de corte é limitada pela profundidade do furo e pela

rapidez de inversão da rotação.

Velocidades de corte excessivas levam a um desgaste prematuro da ferramenta e

à má qualidade da rosca usinada.

Roscas curtas requerem velocidade de corte altas e roscas profundas,

especialmente em furos cegos, exigem velocidades de corte mais baixas.

Velocidades de corte em rosqueamento

Lipotônio: sulfato de bário + sulfeto de zinco. OA: Óleo animal. OC: Óleo de Colza. E: Emulsão de óleo.

Vídeos Ilustrativos

Alargamento (1:30) Roscamento por corte (1:20)

Roscamento por conformação (1:20)

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