Apostila Usinagem PUC Minas - Capítulo 02

Apostila Usinagem PUC Minas - Capítulo 02

Fundamentos da Usinagem dos Materiais – Grandezas Físicas no Processo de Corte Capítulo 2

Grandezas Físicas no Processo de Corte

No capítulo anterior foi apresentado o conceito de usinagem como o processo de fabricação em que a transformação da matéria-prima em produto se dá pela remoção de material em forma de cavacos. A remoção do cavaco só é possível devido a uma série de movimentos relativos entre a ferramenta e a peça. O estudo desses movimentos está inserido dentro do tópico denominado grandezas físicas no processo de corte que trata ainda das velocidades, percursos e das grandezas relacionadas ao cavaco.

As definições aqui apresentadas são transcrições da Norma ABNT NBR 6162/1989, Movimentos e Relações Geométricas na Usinagem dos Metais – Terminologia, que foi criada com o objetivo de padronizar a nomenclatura dessas grandezas.

2.1 - Movimentos

São movimentos relativos entre a peça, considerada estática e a aresta de corte da ferramenta. São distintos dois tipos de movimento: movimentos que fazem parte da retirada de cavaco e os movimentos que não tomam parte na retirada de cavaco. As definições referem-se a um ponto genérico da aresta de corte.

Os movimentos que tomam parte direta na formação de cavaco são:

• Movimento de corte: movimento entre a peça e a ferramenta que, sem o movimento de avanço, origina uma única retirada de cavaco.

• Movimento de avanço: movimento que, associado ao movimento de corte, promove a retirada contínua de cavaco.

• Movimento efetivo: movimento resultante dos movimentos de corte e avanço.

Os movimentos que não tomam parte direta na formação do cavaco são:

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• Movimento de aproximação: movimento entre a peça e a ferramenta com o qual a ferramenta se aproxima da peça, antes do início da usinagem.

• Movimento de ajuste: movimento entre a peça e a ferramenta com o qual é determinada a espessura de material da peça a ser retirada (ajuste da profundidade de corte).

• Movimento de correção: movimento para compensar o desgaste da ferramenta.

• Movimento de recuo: movimento com o qual a ferramenta é afastada da peça após a usinagem.

2.2 - Direções dos Movimentos

São as direções em que ocorrem os movimentos de corte, avanço e efetivo. Dessa forma:

• Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte. • Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço.

• Direção efetiva: direção instantânea do movimento efetivo de corte.

As direções dos movimentos de corte no processo de torneamento são mostradas na Figura 2.1 .

Movimento de corte

Movimento de avanço

Movimento de efetivo vf ve

Figura 2.1 - Direções dos movimentos de corte, avanço e efetivo no torneamento. Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 16

Fundamentos da Usinagem dos Materiais – Grandezas Físicas no Processo de Corte 2.3 - Percursos da Ferramenta na Peça

Percurso de corte Lc: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta de corte da ferramenta sobre a peça, segundo a direção de corte.

Percurso de avanço Lf: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta de corte da ferramenta sobre a peça, segundo a direção de avanço. Nos casos em que haja movimento de avanço principal e avanço lateral, devem-se distinguir as componentes do percurso de avanço.

Percurso efetivo Le: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta de corte da ferramenta sobre a peça, segundo a direção efetiva de corte.

Definições análogas são válidas para os movimentos que não tomam parte diretamente na formação do cavaco.

2.4 - Velocidades

Velocidade de corte vc: é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta de corte da ferramenta, segundo a direção e sentido de corte.

Velocidade de avanço vf: é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta de corte da ferramenta, segundo a direção e sentido de avanço.

Velocidade de efetiva de corte ve: é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta de corte da ferramenta, segundo a direção e sentido efetivo de corte.

2.5 - Conceitos Auxiliares

Plano de trabalho Pfe: é o plano que contem as direções de corte e de avanço e passa pelo ponto de referência da aresta de corte. Nesse plano ocorrem os movimentos que tomam parte na retirada de cavaco.

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Ângulo da direção de avanço ϕ: é o ângulo entre as direções de corte e de avanço.

Nem sempre a direção de avanço é perpendicular à direção de corte. No fresamento esse ângulo varia durante o corte.

Ângulo da direção efetiva de corte η: é o ângulo entre a direção de corte e a direção efetiva de corte.

Os ângulos ϕ e η, bem como o plano de trabalho encontram-se representados na Figura 2.2.

Superfícies em usinagem: são as superfícies geradas na peça pela ferramenta. Devemse distinguir a superfície em usinagem principal e a superfície em usinagem secundária, onde a primeira é gerada pela aresta principal de corte e a segunda pela aresta secundária de corte

As superfícies em usinagem são representadas na Figura 2.3

Ferramenta

Peça vc ve vf

Plano de trabalho

Figura 2.2 - Representação esquemática do plano de trabalho (Pfe) e dos ângulos da direção de avanço (ϕ) e da direção efetiva de corte (η).

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Superfície principal de usinagem

Superfície secundária de usinagem Figura 2.3 - Superfícies em usinagem.

2.6 - Grandezas de Corte

São grandezas que devem ser ajustadas na máquina, direta ou indiretamente.

Avanço (f): é o percurso de avanço em cada volta, em m/revolução ou em cada curso da ferramenta, em m/golpe. No caso de ferramentas que possuam mais de um dente, como no caso do fresamento, distingue-se o avanço por dente (fz), medido na direção do avanço da ferramenta e corresponde à geração de duas superfícies consecutivas em usinagem.

f=fz.z(2.1)

onde z é o número de dentes da ferramenta.

O avanço por dente pode ser decomposto no avanço de corte e no avanço efetivo de corte, mostrados na Figura 2.4.

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Fundamentos da Usinagem dos Materiais – Grandezas Físicas no Processo de Corte η fc Direção de corte

Direção efetiva de corte

Figura 2.4 - Representação esquemática do avanço por dente fz, do avanço de corte fc e do avanço efetivo fe no fresamento discordante.

Avanço de corte (fc): é a distância entre duas superfícies consecutivas em usinagem, medida na direção perpendicular à direção de corte, no plano de trabalho.

fc = fz . senϕ(2.2)

Avanço efetivo de corte (fc): é a distância entre duas superfícies consecutivas em usinagem, medida na direção perpendicular à direção de corte, no plano de trabalho.

fc=fz.sen(ϕ-η)(2.3)

Profundidade ou largura de usinagem ap: é a profundidade ou largura de penetração, medida no lano de trabalho e numa direção perpendicular à de direção de avanço (Fig.

2.5).

Penetração de trabalho ae: é a penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de trabalho, numa direção perpendicular à direção de avanço. É de importância predominante no fresamento e na retificação (Fig. 2.5).

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Penetração de avanço af: é a penetração da ferramenta, medida no plano de trabalho e na direção de avanço (Fig. 2.5).

Fig. 2.5. Representação esquemática das profundidades medidas em usinagem.

2.7 - Grandezas Relativas ao Cavaco

São grandezas calculadas a partir das grandezas de corte.

Largura de corte b: é a largura calculada da seção transversal de corte a ser retirada, medida na superfície em usinagem principal, na direção perpendicular à direção de corte (Fig. 2.6). Para ferramentas de corte com aresta retilínea e sem raio de ponta, tem-se:

b asen p= χr

Largura efetiva de corte be: é a largura calculada da seção transversal de corte a ser retirada, medida na superfície em usinagem principal, na direção perpendicular à

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Fundamentos da Usinagem dos Materiais – Grandezas Físicas no Processo de Corte direção efetuva de corte. Para ferramentas de corte com aresta retilínea e sem raio de ponta, tem-se:

be=b.(1-sen2ηcosχr2)1/2(2.5)

Espessura de Corte h: é a espessura calculada da seção transversal de corte a ser retirada, medida normalmente à superfície em usinagem principal e segundo a direção perpendicular à direção de corte (Fig. 2.6). Para arestas de corte retilíneas:

h=f.senχr(2.6)

Fig. 2.6. Representação esquemática das grandezas relativas ao cavaco. Sandro Cardoso Santos e Wisley Falco Sales 2

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Espessura efetiva de corte he: é a espessura calculada da seção transversal efetiva de corte a ser retirada, medida normalmente à superfície em usinagem principal e segundo à direção perpendicular à direção efetiva de corte.

h h

(2.7)

Seção transversal de corte A: é a área calculada da seção transversal de um cavaco a ser retirado, medida no plano normal à direção efetiva de corte. Na maioria dos casos:

A=ap.fc(2.8)
Ae=ap.fe(2.9)

Em ferramentas sem arredondamento na ponta de corte:

A=b.h(2.10)

Ae=be.he (2.1)

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