Seminario Cap 1 (Bruno, Eclys, Tulio)

GEOMETRIA DA PARTE ATIVA GEOMETRIA DA PARTE ATIVA DAS FERRAMENTAS DE CORTEDAS FERRAMENTAS DE CORTE

DISCIPLINA: UsinagemPROFESSOR: Marconi

EQUIPE: Bruno GadéEclys MontenegroTúlio Lemos

➔ Introdução➔Terminologia geral

➔ Movimentos da peça e da ferramenta ➔ Sistemas de referência ➔ Ângulo efetivos e da ferramenta ➔ Convenção de sinais para angulos ➔ Grandezas de avanço, de penetração e de usinagem ➔ Quebra-cavacos

CAPITULO 1- Geometria da parte ativa das ferramentas de corte

➔ Introdução

• Definição - segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os processos de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de cavaco.

• Usinagem - operação que confere a peca: forma, dimensões ou acabamento superficial, ou ainda uma combinação destes, através da remoção de material sob a forma de cavaco.

• Cavaco - porção de material da peca retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular.

• Princípio – a remoção de material ocorre através da interferência entre ferramenta e peça, sendo a ferramenta constituída de um material de dureza e resistência muito superior a do material da peca.

Superfícies da PeçaSuperfície usinada

Superfície transitória

Superfície a usinar

➔ Terminologia geral

• Superfície a usinar: é a superfície da peça a ser removida pela usinagem;• Superfície usinada: é a superfície desejada, produzida pela ação da ferramenta

de corte;• Superfície transitória: é a parte da superfície produzida na peça pelo gume da

ferramenta e removida durante o curso seguinte de corte, durante a rotação

seguinte da peça ou da ferramenta ou pelo gume seguinte.

➔ Terminologia geral

Elementos da ferramenta

Haste

Corpo

Eixo da ferramenta

• Corpo: é à parte da ferramenta que segura as lâminas ou pastilhas de corte ou na qual são produzidos os gumes (arestas cortantes);

• Haste é a parte pela qual a ferramenta é fixada;

• Eixo da ferramenta é a linha reta imaginária com relações geométricas definidas com as superfícies de locação usadas para a fabricação e afiação da ferramenta ou para fixar a ferramenta na sua utilização. Geralmente o eixo da ferramenta é a linha de centro da haste ou do furo da ferramenta.;


Base

• Base: é uma superfície plana na haste da ferramenta, paralela ou perpendicular ao plano de referência da ferramenta, conforme descrito mais adiante, útil para locar ou orientar a ferramenta na sua fabricação, afiação e medição. -Obs:Nem todas as ferramentas tem uma base claramente definida.

Furo da ferramentaCunha

Gume

Flanco

Face

• Furo da ferramenta: é o furo pelo qual a ferramenta pode ser colocada ou fixada num eixo, árvore ou mandril;

• Cunha é a porção da parte ativa da ferramenta incluída entre a face e o flanco. Pode ser associada tanto com o gume principal como com o gume secundário.

• Partes ativas são as partes funcionais ou cortantes da ferramenta e que compreendem os elementos produtores de cavacos, definidos mais adiante: os gumes, face e flanco. No caso de ferramentas multicortantes, cada dente tem uma parte ativa.


Superfície da ferramenta

São indicadas pela letra maiúscula A seguida de um sufixo de identificação da superfície. Se for necessário distinguir uma superfície associada com o gume secundário, o símbolo apropriado deve levar um apóstrofe (por exemplo A’ para o flanco secundário).

• Face A é a superfície sobre a qual o cavaco escoa;

• Face reduzida A é uma superfície especialmente preparada e separada do resto da face por um ressalto e projetada de forma que o cavaco entra em contato apenas com a face reduzida.

• Quebra-cavacos: é uma modificação da face A destinada a controlar ou quebrar o cavaco, consistindo quer de uma ranhura integral ou de uma obstrução integral ou postiça.

• Flanco A : é a superfície ou as superfícies da cunha voltadas à correspondente superfície transitória da peça.

Superfície da ferramenta

Gumes

• Gume: é a aresta formada pela face e flanco, destinada a efetuar o corte;

• Gume principal da ferramenta S: é toda a parte do gume que começa no ponto em que o ângulo de direção do gume da ferramenta Kr é zero e do qual pelo menos uma parte é projetada para produzir a superfície transitória na peça;

• Gume secundário da ferramenta S‘ : é o restante do gume, se houver, começando no ponto em que o ângulo de direção do gume Kr é zero mas seguindo em direção contrária a do gume principal da ferramenta.;

Gume secundário

Gume principal

Gumes

• Gume ativo: é a parte do gume que está realmente engajada no corte, num dado momento, gerando tanto a superfície transitória como a superfície usinada da peça.

• Gume principal ativo sa: é a porção do gume ativo medida ao longo do gume efetivo, desde o ponto de sua interseção com a superfície a usinar até o ponto em que o ângulo efetivo do gume Kre pode ser considerado como zero.

• Gume secundário ativo S'a: é a porção do gume ativo medida ao longo do gume efetivo, desde o ponto em que o ângulo efetivo do gume Kre pode ser considerado como zero até o ponto de interseção do gume secundário efetivo com a superfície usinada.

• Quina: é a parte relativamente pequena dos gumes, na qual se encontram os gumes principal e secundário. A quina pode ser curva, reta ou ponto efetivo de interseção dos gumes principal e secundário;

• Quina arredondada: é uma quina em forma de curva ;

• Quina chanfrada: é uma quina em forma reta;

Quina arredondada Quina chanfrada

Gumes

Dimensões

• Raio de quina r: é o raio nominal da quina arredondada;

• Comprimento da quina chanfrada b: é o comprimento nominal do chanfro;

• Largura do chanfro b e b: A largura dum chanfro na face principal é designada por b e na face secundária por b' . Da mesma forma, no flanco principal, a largura do chanfro é designada por ba e no flanco secundário por b'. Se necessário, pode-se adicionar o sufixo indicado do plano em que é feita a medição juntamente com o número indicativo do chanfro, por exemplo, bn2, bn1, b’ n2.

Raio de quina Comprimento da quina chanfrada

Movimento de corte

Todos os movimentos, direções de movimentos e velocidades são definidos relativamente à peça.

Movimento de corte: corresponde ao movimento principal produzido pela máquina ou manualmente

• Relativo entre a peça e a ferramenta• A ferramenta força o material da peça a escoar formando o cavaco

➔ Movimentos da peça e da ferramenta

Movimento de corte

Direção de corte

Velocidade de corte

Vc = f (material peca,material ferramenta, do processo (torneamento,fresamento, retificacao, etc.), da operacao (desbaste ou acabamento))

• Velocidade de corte: é a velocidade instantânea do movimento principal, do gume em relação a peça. A velocidade de corte é a velocidade tangencial do gume da ferramenta, em relação à peça, e é expressa normalmente em mm/min. A rotação de peça ou ferramenta é uma velocidade angular, expressa em rpm.

• Direção de corte: é a direção instantânea do movimento resultante de corte, no ponto selecionado do gume, em relação a peça;

Movimento de corte

Movimento de Avanço

• Movimento de avanço: é o movimento produzido pela máquina ferramenta ou manualmente, com o objetivo de provocar um movimento relativo adicional entre a peça e a ferramenta, o qual somado ao movimento de corte leva a geração de uma superfície usinada com as características geométricas desejadas.

•Relativo entre a peça e a ferramenta;• Combinado ao movimento de corte;• Remoção contínua ou repetida do cavaco formando a superfície usinada;

Movimento de Avanço

Direção de Avanço

Velocidade de avanço

Ângulo de avanço φ

Movimento de avanço

• É o parâmetro mais influente na qualidade do acabamento superficial da peça;

Direção de avanço: é a direção instantânea do movimento de avanço do ponto selecionado do gume, em relação a peça;

Velocidade de avanço Vf: é a velocidade instantânea do movimento de avanço, do ponto selecionado do gume em relação a peça

Movimento resultante de corte

movimento resultante de corte

movimento de corte

movimento de avanço

• Movimento resultante de corte: movimento resultante dos movimentos de corte e avanço realizado ao mesmo tempo.

Movimento resultante de corte

Direção resultante de corte

Velocidade resultante de corte Ve

Ângulo da direção resultante de corte η

• Direção resultante de corte: é a direção instantânea do resultante de corte, no ponto selecionado do gume, em relação a peça;

• Velocidade resultante de corte Ve: é a velocidade instantânea do movimento resultante da ferramenta, em relação a peça;

• Ângulo da direção resultante de corte η : é o angulo entre a direção do movimento de corte e a direção resultante de corte. Ele é medido, portanto, no plano de trabalho;

Sistemas de Referência

Observação

Deve-se fixar um ponto ao longo do gume da ferramenta para poder definir a geometria da ferramenta e amarrar o sistema a este ponto de referência. Isto é feito pois os ângulos e outras grandezas geométricas podem variar ao longo do gume.

4. SISTEMAS DE REFERÊNCIA


Plano de referência da ferramenta Pr

É um plano paralelo à base da ferramenta, passando pelo ponto do gume selecionado

Sistema de Referência na Mão

É utilizado para locar ou orientar a ferramenta para a sua fabricação, afiação ou medição


Plano de trabalho convencional Pf

É o plano que passa por um ponto do gume e é perpendicular ao plano de referência da ferramenta Pr e paralelo à direção de avanço




Plano passivo da ferramenta Pp

É o plano que passa pelo ponto selecionado do gume e é perpendicular ao Plano de trabalho convencional Pf e ao Plano de referência da ferramenta Pr




Plano do gume da ferramenta Ps

É o plano que passa tangente ao gume no ponto do gume selecionado e é perpendicular ao plano de referência




Plano normal ao gume Pn

É o plano perpendicular ao gume que passa pelo ponto selecionado do gume




Plano Ortogonal da ferramenta Po

É o pano que passa pelo ponto selecionado do gume e é perpendicular ao plano de referencia da ferramenta e ao plano do gume




Plano de referência efetivo Pre

É o plano que passa pelo ponto selecionado do gume e é perpendicular à direção resultante de corte

Sistema da ferramenta em trabalho



Plano de trabalho Pfe

É o plano que passa pelo ponto selecionado do gume e que contém as direções dos movimentos de corte e avanço. É perpendicular ao plano de referência efetivo




Plano passivo efetivo Ppe

É o plano que passa pelo ponto selecionado do gume e é perpendicular ao plano de referência efetivo e ao plano de trabalho




Plano efetivo do gume Pse

É o plano tangente ao gume, no ponto selecionado, e perpendicular ao plano de referência efetivo. Esta plano contém a direção resultante de corte




Plano normal ao gume Pne

É igual ao plano normal ao gume do sistema de ferramenta na mão.




Plano ortogonal efetivo Poe

É o plano que passa pelo ponto selecionado do gume e é perpendicular ao plano de referência e ao plano efetivo do gume



5. Ângulos Efetivos e da Ferramenta

Ângulos da Ferramenta

São descritos com o auxílio do sistema de planos de referência da ferramenta na mão.

Ângulos EfetivosSão descritos com o auxílio do sistema de planos de referência da ferramenta em uso.

Ângulos medidos no Plano de Referência

Ângulos medidos no Plano do Gume

Ângulos medidos no Plano Passivo

Ângulos medidos no Plano de Trabalho

Ângulos medidos no Plano Ortogonal

Ângulos medidos no Plano Normal

kr (ângulo de direção do gume da ferramenta): Formado entre o plano de trabalho (Pf) e o gume principal, medido no plano de referência (Pr);

εr (ângulo de quina da ferramenta): Formado entre o gume principal e o gume secundário, medido no Pr;

kr' (ângulo de direção do gume secundário da ferramenta): Formado entre o plano de trabalho (Pf) e o gume secundário, medido no Pr.

kr + er + kr' = 180º

Ângulos Medidos no Plano de Referência

Ângulos Medidos No Plano Do Gume

λs (ângulo de inclinação do gume da ferramenta): Formado entre o gume e o plano de referência (Pr), medido no plano do gume (Ps).

Ângulos Medidos no Plano Passivoαp (ângulo de incidência passivo da ferramenta): Formado entre o plano do gume (Ps) e o flanco secundário, medido no plano passivo (Pp).

βp (ângulo passivo de cunha da ferramanta): Formado entre a face e o flanco secundário, medido no Pp.

γp (ângulo de saída passivo da ferramenta): Formado entre a face e o plano de referência (Pr), medido no Pp.

αf (ângulo de incidência lateral da Ferramenta): Formado entre o flanco principal e o plano do gume (Ps), medido no plano de trabalho (Pf).

βγf (ângulo lateral de cunha da ferramanta): Formado entre a face e o flanco principal, medido no Pf.

γf (ângulo de saída lateral da ferramenta): Formado entre a face e o plano de referência (Pr), medido no Pf.

Ângulos Medidos no Plano de Trabalho

Ângulos Medidos no Plano Ortogonalαo (ângulo de incidência ortogonal da Ferramenta): Formado entre o flanco principal e o plano do gume (Ps), medido no plano ortogonal (Po).

βo (ângulo ortogonal de cunha da ferramanta): Formado entre a face e o flanco principal, medido no Po.

γo (ângulo de saída ortogonal da ferramenta): Formado entre a face e o plano de referência (Pr), medido no Po.

Ângulos Medidos no Plano Normalαn (ângulo de incidência normal da Ferramenta): Formado entre o flanco principal e o plano do gume (Ps), medido no plano normal (Pn).

βn (ângulo de normal de cunha): Formado entre a face e o flanco principal, medido no Pn.

γn (ângulo de saída da ferramenta): Formado entre a face e o plano de referência (Pr), medido no Pn

Convenção de sinais para ângulos A convenção de sinais para os ângulos de orientação do gume

da ferramenta é definida em relação a planos e direções de é definida em relação a planos e direções de

movimento especificados em que o ponto selecionado sobre o gume movimento especificados em que o ponto selecionado sobre o gume

coincide com uma quina.coincide com uma quina.

A convenção de sinais para ângulos que definem a orientação da face e do flanco é definida em relação aos planos e direções de é definida em relação aos planos e direções de

movimento num ponto selecionado do gume, localizado em qualquer movimento num ponto selecionado do gume, localizado em qualquer

ponto arbitrário em que seja necessário especificar a orientação da ponto arbitrário em que seja necessário especificar a orientação da

face e do flanco.face e do flanco.

O ângulo de direção do gume da ferramenta kr é sempre é sempre

positivo.positivo.

Convenção de sinais para ângulos O ângulo de inclinação do gume da ferramenta λs é sempre é sempre

agudo. O ângulo é positivo se o gume é positivo se o gume visto agudo. O ângulo é positivo se o gume é positivo se o gume visto

numa direção que se afasta do ponto selecionado da ferramenta, se numa direção que se afasta do ponto selecionado da ferramenta, se

situa no lado oposto, em realação ao plano de referência Psitua no lado oposto, em realação ao plano de referência Prr da da

ferramenta, à direção convencional do movimento principal de corte.ferramenta, à direção convencional do movimento principal de corte.

Convenção de sinais para ângulos Os ângulos de saída γn, γf, γp, γo, e γg são sempre agudos. O . O

ângulo é positivo quando, olhando através da face, do ponto ângulo é positivo quando, olhando através da face, do ponto

selecionado e ao longo da linha de intersecção da face e do plano de selecionado e ao longo da linha de intersecção da face e do plano de

medição, a linha observada de intersecção fica do lado oposto, em medição, a linha observada de intersecção fica do lado oposto, em

relação ao plano de referência Pr, da ferramenta, à direção relação ao plano de referência Pr, da ferramenta, à direção

convencional do movimento de avanço.convencional do movimento de avanço.

Convenção de sinais para ângulos Os ângulos de incidência αn, αf, αp, αo e αb são sempre

agudos.O ângulo é positivo quando, olhando através do flanco, do .O ângulo é positivo quando, olhando através do flanco, do

ponto selecionado e ao longo da lina de intersecção do flanco e do ponto selecionado e ao longo da lina de intersecção do flanco e do

plano de medição, a linha observada de intersecção fica no lado plano de medição, a linha observada de intersecção fica no lado

oposto, em relação ao plano do gume Poposto, em relação ao plano do gume Pss, à direção convencional do , à direção convencional do

movimento de avanço.movimento de avanço.

GRANDEZAS DE AVANÇO, DE PENETRAÇÃO E DE USINAGEM

•Grandezas de avanço•Tipos de grandezas de avanço

•Grandezas de penetração•Tipos de grandezas de penetração

Grandezas de Avanço

Avanço f- é a grandeza do movimento de avanço, dado em milímetros por rotação ou curso, medido no plano de trabalho.

Tipos de Avanço:

Avanço por Dente fz

Avanço por Corte fc

Avanço Efetivo fe

Avanço por dente fz- é o percurso de avanço por dente ou gume, medido no plano de trabalho. O avanço por dente é conseqüentemente, a distancia entre duas superfícies de corte consecutivas, medidas na direção de avanço.

Do avanço por dente derivam o avanço de corte e o avanço efetivo.

Avanço de corte fc- é a distancia entre duas superfícies de corte consecutivas, medida no plano de trabalho e perpendicular a direção de corte.

Avanço efetivo fe- é a distancia entre duas superfícies de corte consecutivas, medida no plano de trabalho e perpendicular a direção efetiva.

Grandeza de Penetração

Descrevem geometricamente a relação de penetração entre a ferramenta e peça ( par atuante).

A Penetração pode ser: - Da ferramenta, referida ao plano de trabalho. - Do gume, referidas ao plano de trabalho. - Da ferramenta, referidas ao eixo da

ferramenta. - Da ferramenta, referidas ao eixo da maquina-

ferramenta.

Grandezas de penetração da ferramenta referidas ao plano de trabalho:

• Penetração passiva ap- é a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho.

• Penetração de trabalho ae- é a quantidade que a ferramenta penetra n peça, medida no plano de trabalho e perpendicular à direção de avanço. A penetração de trabalho ac tem importância predominante no fresamento e na retificação.

• Penetração de avanço af- é a grandeza de penetração da ferramenta, medida na direção de avanço.

Grandezas de penetração do gume, referidas ao plano de trabalho:

• Penetração passiva do gume asp – é a quantidade que o gume penetra na peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho. Corresponde à profundidade ou largura de corte do gume.

• Penetração de trabalho do gume ase- é a quantidade que o gume penetra na peça, medida no plano de trabalho e perpendicular a direção de avanço.

• Penetração de avanço do gume asf- é a quantidade que o gume penetra na peça, medida na direção de avanço.

Mecânica do Corte

Grandezas de penetração da ferramenta, referidas ao eixo da ferramenta.

As grandezas de penetração denominar – se – ão:

Penetração axial Penetração radial Penetração tangencial

Grandezas de usinagem

Estas grandezas descrevem as dimensões da camada de material a ser removido da peça.

Grandezas nominais de usinagem – são as grandezas de usinagem definidas no plano de medição da usinagem Pd.

Ponto de referência D do gume – situa-se no meio do gume ativo principal e serve para a determinação no plano de medição da usinagem.


Seção transversal nominal de usinagem – AD é a área da seção transversal calculada de um cavaco a ser removido, medida no plano pd de medição da usinagem.

Seção transversal nominal de total de usinagem ADtot é a soma das áreas das seções transversais nominais de usinagem.

Largura nominal de usinagem bDéa distância entre dois pontos extremos do gume principal ativo.


Espessura nominal de usinagem hD é a grandeza calculada, resultante da relação entre a seção transversal nominal de usinagem e largura nominal de usinagem

hd = AD/bD

Espessura local de usinagem hi é a espessura calculada do cavaco a ser removido, num ponto qualquer do gume, perpendicular ao gume, num plano a ser determinado para esse fim.

Grandezas de usinagem numa observação simplificada

De forma simplificada são consideradas como grandezas:

- Gumes retilínios- Quinas com canto vivo- Ângulo de inclinação- Ângulo de direção do gume secundário da

ferramenta


Seção de usinagem

Largura de usinagem

Espessura de usinagem

Volume de corte


Passe

Volume de usinagem

Cavaco é o material removido do tarugo durante o processo de usinagem, cujo objetivo é obter uma peça com forma e dimensões definidas.

Para um melhor entendimento podemos fazer uma analogia com o ato de apontar um lápis, onde: -lápis é o tarugo; -lamina do apontador é a ferramenta de corte; -material removido é o cavaco.

FORMAÇÃO DO CAVACOETAPAS DE FORMAÇÃO

1 - Recalque do material da peça contra a face da ferramenta

2 - Material recalcado sofre deformação plástica

3 - Com a continuidade da penetração da ferramenta (movimento relativo) ocorre ruptura parcial ou completa na região de cisalhamento

4 - Com a continuidade do movimento relativo (peça/ferramenta) ocorre o escorregamento da porção de material deformado e cisalhado (cavaco) sobre a face da ferramenta.

FORMAÇÃO DO CAVACO

ORIGEM DE PLANO DE CISALHAMENTO

F – Força que a ferramenta exerce sobre o material da peça Fsh- Força de cisalhamento ao longo do plano de cisalhamento

TIPOS DE CAVACOCAVACO CONTÍNUO

• Formação – o cavaco é formado continuamente, devido a ductilidade do material e a alta velocidade de corte.

• Acabamento - Como a força de corte varia muito pouco devido a contínua formação do cavaco, a qualidade superficial é muita boa.

CAVACO CISALHADO • Formação – O material fissura no ponto mais solicitado.. • Acabamento - A qualidade superficial é inferior a obtida com cavaco contínuo, devido a variação da força de corte.

TIPOS DE CAVACO

CAVACO ARRANCADO • Formação – Este cavaco é produzido na usinagem de materiais frágeis como o ferro fundido.

•Acabamento - Devido a descontinuidade na microestrutura produzida pela grafita ( no caso do FoFo), o cavaco rompe em forma de concha gerando uma superfície com qualidade superficial inferior.

TIPOS DE CAVACO

FORMAS DO CAVACOINDESEJÁVEIS - (Cavacos longos) - Oferecem risco ao operador; - Obstruem o local de trabalho; - Podem danificar tanto a ferramenta quanto prejudicar o acabamento superficial da peça; - Dificultam o manuseio e a armazenagem; - Causam aumento da força de corte e da temperatura com consequente redução da vida da ferramenta.

Formas do cavaco

FORMAS DO CAVACOBONS- (Cavacos curtos) -Ocupam pouco volume; -Não obstruem o local de trabalho; -São removidos facilmente ;

Formas do cavaco

FATORES QUE INFLUENCIAM NA FORMA DO CAVACO

FATORES QUE INFLUENCIAM NA FORMA DO CAVACOO QUEBRA CAVACO - (alteração na face da ferramenta) é usado principalmente para reduzir o tamanho de cavacos longos, com o objetivo de: -Evitar o "enrolamento" do cavaco na ferramenta; -Diminuir o tempo de contato do cavaco com a ferramenta e desta maneira reduzir a tranferência de calor.

Quebra cavaco apresentado na superfície de saída

FATORES QUE INFLUENCIAM NA FORMA DO CAVACOFLUIDO DE CORTE

-Diminuição da resistência ao escoamento causada pelo atrito. -Deflexão do cavaco causada pela injeção de fluido. -Encruamento do cavaco devido a ação do fluido de corte.

Fluido de corte

Bibliografia & Fontes

Ferramentas de corte I – Caspar Stemmer

CIMM – Metal & Mecânica

Universidade de Campinas - UNICAMP

SENAI – Campina Grande

UFCG – Depto. Eng. Mecânica

Seminario Cap 1 (Bruno, Eclys, Tulio)

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