SERVIÇO NACIONAL DE APRERNDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI

CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA

CÉLIO TONI

LEANDRO BECHER

USINAGEM A SECO

Trabalho apresentado à disciplina de

Comunicação e Expressão do curso Técnico

em Mecânica módulo 1 do SENAI/SC

Jaraguá do Sul, sob a orientação da

Professora: Marilene Maria Schimidt

JARAGUÁ DO SUL, 2008

1 TEMA: USINAGEM

1.1 DELIMITAÇÕES DO TEMA: Usinagem a seco

2 PROBLEMA: É viável o uso de fluido de corte?

3 JUSTIFICATIVA

A usinagem é o processo que, ao conferir à peça a forma, ou as dimensões ou o

acabamento, ou ainda uma combinação qualquer destes três itens, produz cavaco.

O cavaco, que é a porção de material removido da peça por uma ferramenta,

desliza sobre a superfície de saída, expondo a ferramenta a altas tensões normais e

de cisalhamento e elevadas taxas de atrito na formação dos cavacos. Uma grande

parcela da energia mecânica utilizada para isto transforma-se em calor, o que gera

elevadas temperaturas na região de corte. Como as ferramentas desgastam-se

mais rapidamente com a elevação da temperatura, o emprego dos fluidos de corte

nos processos de usinagem tem como principal objetivo a redução da temperatura

na região de corte, seja através da lubrificação, refrigeração ou um composto das

duas funções.

Entretanto, as vantagens proporcionadas pelos fluidos de corte têm sido

severamente discutidas, devido a seus inúmeros efeitos negativas no aspecto

ambiental, saúde dos operadores e custos. Pesquisas descrevem que os custos

associados aos fluidos de corte geralmente superam o valor despendido com as

ferramentas de corte ou salários dos operadores. Em alguns processos ainda, a

necessidade de limpeza dos resíduos de usinagem nas peças, como por exemplo,

resíduos dos fluidos de corte, é outra atividade que consome muito tempo e eleva

mais os custos. Máquinas-ferramentas também possuem uma significativa parcela

de seu custo relacionado à estrutura para possibilitar que os fluidos de corte atuem

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na região de corte.

Diante desta situação, a tendência para solucionar os problemas ambientais, de

saúde e econômicos é a utilização da usinagem sem fluido de corte, conhecida

como usinagem a seco, que está sendo cada vez mais viabilizada devido às

constantes inovações tecnológicas.

4 OBJETIVO

4.1 OBJETIVO GERAL: Buscar condições em que o corte a seco demonstre

resultados satisfatórios comparados ao corte com fluido de corte.

4.1.1 Objetivos Específicos:

- Confrontar parâmetros de usinagem a seco e usinagem com fluído.

- Testar processo de usinagem a seco para que se torne viável.

- Analisar a vida útil da ferramenta no corte a seco.

- Definir qual é o melhor processo de usinagem.

5 METODOLOGIA

Todos os testes realizados foram confeccionados a partir de barras de aço laminado

ABNT 1045 de seção circular com dureza média de 97 HRB. A usinagem das

barras iniciava-se em um diâmetro de 100 mm finalizava-se no diâmetro de 60 mm.

O comprimento das barras era de 200 mm.

Nos testes de usinagem foram utilizadas duas classes de materiais para

ferramentas: P15 e P25, ambas com três camadas de coberturas (TiCN, Al2O3 e

TiN). A especificação das pastilhas é SNMG 120408 PM. As pastilhas foram

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montadas em um porta-ferramenta PSBNR 2525 M12. O critério de fim de vida para

as ferramentas foi VBB = 0,30 mm.

A concentração para utilização do fluido sintético foi de 10% e aplicava-se, por meio

de um bico flexível, na superfície de folga da ferramenta com uma vazão de 4,3

l/min. Os experimentos foram realizados em um torno CNC da marca Romi, modelo

Galaxy 20 com potência de 15kW e rotação máxima do eixo árvore de 4500 rpm.

6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

6.1 Usinagem a seco

A tendência para solucionar os problemas ambientais, de saúde e econômicos é a

utilização da usinagem sem fluido de corte, conhecida como usinagem a seco, que

está sendo cada vez mais viabilizada devido às constantes inovações tecnológicas.

Contudo, a condição prévia que deve ser encontrada para ocorrer tal mudança é

manter os tempos de corte, vidas das ferramentas e qualidade das peças usinadas

no mesmo nível daquele que se têm quando se usina com fluidos de corte.

6.1.1 Vantagens e desvantagens

Só é viável quando o tempo de usinagem, o tempo de vida da ferramenta e a

qualidade superficial da peça for pelo menos semelhante à conseguida com a

usinagem usando-se fluidos de corte tradicionais. As vantagens desta tecnologia

são o atendimento aos requisitos ecológicos, redução de custos (eliminação do

fluido) e aumento da produtividade (devido ao incremento nos parâmetros de

usinagem). Porém, existem algumas desvantagens, tais como problemas

provocados pelas poeiras produzidas pela operação a seco (associadas à usinagem

de ferros fundidos), maior solicitação térmica da peça, provocando um efeito

negativo na qualidade final da peça e necessidade de ferramentas especiais.

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6.1.2 Máquina e Ferramenta Adequada

A usinagem a seco necessita de novas soluções no sistema ferramenta–máquina–

peça–processo. No caso de ferramentas, os revestimentos desempenham um papel

importante, juntamente com outros materiais e geometrias. Por outro lado, como a

distribuição de calor é afetada, deve-se pensar em uma concepção mais adequada

para a máquina-ferramenta. A máquina para trabalhar com usinagem a seco deve

ter um sistema eficiente de transporte dos cavacos. Também se devem considerar

os parâmetros de usinagem, os quais devem ser escolhidos de maneira a obter

tempos de corte não muito mais elevados comparativamente à usinagem com

fluidos.

6.1.3 Usinagem com mínima Quantidade de Lubrificante (MQL):

Uma técnica muito estudada nos dias atuais é o corte com mínima quantidade de

lubrificante (MQL), onde uma quantidade mínima de óleo (geralmente < 80 ml/h) é

pulverizada em um fluxo de ar comprimido. Em alguns casos, esta quantidade pode

ser ultrapassada, dependendo do volume de cavaco e do processo de usinagem.

6.1.4 Usinagem com fluído

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Esta mínima quantidade de óleo é suficiente para reduzir o atrito da ferramenta e

ainda evitar aderências de materiais (DÖRR; SAHM, 2000). Porém, está técnica

possui vantagens e desvantagens em relação à usinagem com fluido abundante, as

vantagens são: redução do volume de descarte, produção de peças e cavacos mais

limpos, redução de custos de processamento, limpeza e acondicionamento.

Contudo, possuem desvantagens. Duas delas são a névoa e a fumaça de óleo

gerada durante o uso da mínima quantidade de lubrificante na usinagem que podem

ser considerados subprodutos indesejáveis, pois contribuem para aumentar o índice

de poluentes em suspensão do ar e tornam-se fatores de preocupação. Assim,

embora o uso de quantidade mínima de fluido não exija preocupação com o

descarte e reciclagem do óleo e do cavaco é necessário que se tenha um bom

sistema de exaustão na máquina. Também com a utilização da MQL pode-se ter,

em alguns processos, um maior desgaste da ferramenta. (MACHADO et al., 2000).

6.1.5 Custos

Uma comparação de custos das usinagens por inundação e a MQL foi feita com

relação a custos dos investimentos, dos custos fixos e proporcionais anual na BMW

da Alemanha. A confrontação dos custos totais de investimento na linha transfer,

inclusive do equipamento para limpeza de cavacos, comprovou vantagens

financeiras de 22% na usinagem com a tecnologia MQL (DÖRR, 1999).

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BIBLIOGRAFIA

OLIVEIRA de, Anselmo e DINIZ, Eduardo – DEF/FEM/UNICAMP – CP 6122 –

Campinas – SP – 13083-860

DÖRR, J; NOVASKI, O. Usinagem sem refrigeração. Máquinas e Metais, São

Paulo, p. 18-27, mar. 1999.        

DÖRR, J; SAHM, A. A mínima quantidade de lubrificante avaliada pelos usuários.

Máquinas e Metais, São Paulo, n. 418, p. 20-39, nov. 2000.        

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