Aula 4 Velocidades de corte Fluido de corte Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Engenharia Curso: Engenharia de Produção Disciplina: Processos de Fabricação I Prof. Jorge Marques dos Anjos Aula 4 Velocidades de corte Fluido de corte Slides gentilmente cedidos pelo prof. Vitor, com adaptações minhas.

Movimento de Usinagem Movimento relativos entre a peça e a ferramenta (aresta de corte). Sem o movimento de avanço origina somente uma única remoção de cavaco durante uma volta.

Movimento c/ Retirada de Cavaco Movimento de avanço: é o movimento entre a peça e a ferramenta, que, juntamente com o movimento de corte, origina a retirada repetida ou contínua de cavaco, durante várias revoluções do percurso. Avanço = distância que a ferramenta percorre a cada giro da peça

Movimento c/ Retirada de Cavaco Movimento efetivo de corte: é a resultante dos movimentos de corte e movimento de avanço.

Movimento de corte

Movimento s/ Retirada de Cavaco Movimento de posicionamento (aproximação): é o movimento de aproximação da ferramenta em direção à peça. Movimento de posicionamento (recuo): é o movimento de retorno da ferramenta em direção à máquina (ponto inicial).

Movimento s/ Retirada de Cavaco Movimento de profundidade: é o movimento entre a peça e a ferramenta, no qual a espessura da camada a ser retirada é determinada.

Movimento s/ Retirada de Cavaco Movimento de ajuste: é o movimento de correção entre a peça e a ferramenta, no qual o desgaste da ferramenta deve ser compensado.

Direção dos Movimentos Direção de corte: é a direção instantânea do movimento de corte. Direção de avanço: é a direção instantânea do movimento de avanço. Direção efetiva de corte: é a direção instantânea do movimento efetivo de corte.

Velocidades Velocidade de corte (Vc): é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e sentido de corte. Espaço/Tempo = Velocidade Velocidade de avanço (Va): é a velocidade instantânea da ferramenta, segundo a direção e sentido do avanço. Velocidade efetiva de corte (Ve): é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e sentido efetiva de corte.

Movimento, Velocidade e Direção de Corte

Recordando a geometria de corte Ângulo da cunha (c) Ângulo de folga (f) Ângulo de saída ou ataque (s) Observação: muitas das literaturas denominam os ângulos conforme abaixo: β = ângulo de cunha, ou ângulo de corte. α = ângulo de folga. ϒ = ângulo de saída.

Geometria de corte

Geometria de corte - superfícies Cunha de corte: é a cunha formada pela superfície de saída e a superfície de folga. Através do movimento relativo entre a peça e ferramenta, forma-se o cavaco sobre a cunha de corte Superfície de saída (Aγ): é a superfície da cunha de corte sobre o qual o cavaco desliza Superfície de principal de folga (Aα): é a superfície da cunha de corte que determina a folga entre a ferramenta e a superfície de usinagem As forças necessárias de corte estão também diretamente relacionadas às superfícies

Geometria de corte

Outros ângulos da ferramenta Sistemas de referência e planos Para medir os ângulo e planos da ferramenta é preciso selecionar um ponto de referência posicionado em qualquer parte na aresta (gume) principal de corte

Sistemas de referência e planos Plano referência (Pr): passa pelo ponto de corte escolhido e é perpendicular à direção de corte.

Sistemas de referência e planos Plano de trabalho (Pf): passa pelo ponto de corte contém as direções de avanço e de corte.

Sistemas de referência e planos Plano passivo (Pp): passa pelo ponto de corte escolhido, é perpendicular aos planos de referência (Pr) da ferramenta e de trabalho (Pf)

Sistemas de referência e planos Plano de corte principal (Ps): passa pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta principal de corte e perpendicular ao plano de referência (Pr)

Sistemas de referência e planos Plano ortogonal (Po): passa pelo ponto de referência da aresta de corte é perpendicular aos planos de referência (Pr) e ao plano de corte (Ps)

Sistemas de referência e planos Plano normal (Pn): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido é perpendicular a aresta de corte

Ângulos da Ferramenta Ângulos Medidos no Plano Ortogonal (Po) Ângulo de saída (γ): ângulo entre a superfície de saída e o plano de referência (Pr)

Ângulos da Ferramenta Ângulo de saída (γ): Influencia na potencia de corte, no acabamento superficial e no calor gerado Quanto maior o ângulo, menor o trabalho de dobramento do cavaco Ângulo negativo para materiais de dífícil usinabilidade com inconveniente de maior potencia de corte e calor gerado -10º a 30º

Ângulos da Ferramenta Ângulo de corte (β): ângulo entre a superfície da saída e a superfície principal

Ângulos da Ferramenta Ângulo de folga (α): ângulo entre a superfície principal e o plano de corte (Ps) Reduzir o atrito entre a peça e a superfície de folga da ferramenta

Ângulos da Ferramenta Ângulos Medidos no Plano de Referência (Pr) Ângulo de saída (χ): ângulo entre o plano de corte (Ps) e o plano de trabalho (Pf)

Ângulos da Ferramenta O ângulo c Influi na direção de saída do cavaco Se c diminui, o ângulo de ponta (ε) aumenta, aumentando a resistência da ferramenta e capacidade de dissipação de calor O controle de c controla as vibrações, pois as forças de corte estão relacionadas com este ângulo

Ângulos da Ferramenta Ângulo de saída (e): ângulo entre o plano principal (Ps) e o plano secundário (P’s)

Ângulos da Ferramenta Ângulo de saída (c’): ângulo entre o plano secundário (P’s) e o plano de trabalho

Ângulos da Ferramenta Ângulos Medidos no Plano de Corte (Ps) Ângulo de inclinação (λ): ângulo entre a aresta de corte e o plano de referência (Pr)

Ângulos da Ferramenta Ângulo de inclinação (λ) controlar a direção de saída do cavaco proteger a quina da ferramenta contra impactos atenuar vibrações –4° a 4°

Cavaco Formação do cavaco O material da peça em contato com a ferramenta de corte (recalcado) sofre uma deformação plástica O aumento das tensões de cisalhamento se tornam suficientes para o rompimento da estrutura cristalina do metal Inicia-se o deslizamento do cavaco pela superfície da saída Na continuação do processo, o cavaco se rompe e outro começa a se formar

Cavaco Pelo tipo e formato do cavaco, é possível avaliar se os parâmetros de corte e ou a ferramenta de corte estão corretos. Formas de cavaco:

Cavaco Cavacos em fita: O cavaco em fita por causar acidente, ocupa muito espaço e é de difícil remoção Cavaco helicoidal ou espiral: mais usual Cavaco em lascas: é preferido somente quando o espaço é pequeno ou quando pode ser removido pelo fluído de corte

Cavaco

Quebra cavacos Devido aos inconvenientes causados pelo cavaco como por exemplo, cavacos (gumes postiços) que se fundem na superfície de corte atrapalhando o acabamento da peça, ou inconvenientes devido aos cavacos tipo fita, foi necessário criar um dispositivo “quebra-cavaco”. São artifício (ranhuras, peças de metal duro) colocadas na ferramenta que causa a obstrução do cavaco, causando a quebra em intervalos regulares

Quebra cavacos

Quebra cavacos Vantagens quebra cavacos: Reduz transferência de calor entre a peça e a ferramenta Reduz a obstrução do fluído de corte pelo cavaco Menor risco de acidente para o operador Maior facilidade na remoção do cavaco

Fluído de corte Com o surgimento de novos tipos de materiais que possibilitaram o aumento na velocidade e no avanço de corte, surgiu o problema do atrito e conseqüentemente o aquecimento

Fluído de corte Impactos do aquecimento: Diminuição da vida útil da ferramenta Aumento da oxidação da peça e da ferramenta Dilatação das peças causando erro nas dimensões

Fluído de corte Funções: Refrigeração Lubrificação Ajudar a retirar o cavaco da zona de corte Proteger a máquina e a peça da corrosão, melhorando o acabamento

Fluído de corte Função Refrigerante Evita que a ferramenta e a peça atinjam temperaturas muito altas, evitando deformações Reduz a força necessária para retirada do cavaco

Fluído de corte Função Lubrificante Facilita o deslizamento do cavaco sobre a superfície de saída Diminui o atrito entre a peça e a ferramenta Evita o aparecimento de arestas postiças Diminui o coeficiente de atrito, diminuindo a solicitação dinâmica

Fluído de corte Função Limpeza A pressão do jato do fluido de corte expulsa o cavaco gerado na usinagem, facilitando a visualização da área

Fluído de corte Função Proteção contra corrosão A proteção da peça, da ferramenta e do cavaco, ajuda na melhoria do acabamento da superfície usinada

Fluído de corte Tipos Sólidos: Grafite – Somente lubrificam Gasoso: Ar comprimido, Nitrogênio, CO2 – Somente refrigeram ou quando aplicados sob pressão expulsam o cavaco Líquido: Vários – Lubrificam, refrigeram, limpam e protegem

Fluído de corte Tipos Líquidos Óleos de corte integrais: óleos minerais derivados do petróleo, óleos graxos de origem animal ou vegetal, óleos compostos (mineral + graxo), sulfurados ou clorados Óleos emulsionáveis: óleos minerais solúveis ou óleos EP (agentes que formam uma película lubrificante e antioxidante) Óleos sintéticos: compostos por misturas de águas com agentes químicos

Fluído de corte Aditivos Antiespumantes: melhor visualização da área de corte e ajudam no efeito de refrigeração Anticorrosivos: protegem contra corrosão Antioxidantes: função de proteger o óleo quanto ao contato com o oxigênio Detergentes: reduzem a deposição de lamas e borras Emulgadores: responsáveis de emulsão de óleo na água Biocidas: inibem o crescimento de microorganismos Agentes EP: evitam o rompimento da camada de óleo em operações de elevadas temperaturas e pressões

Fluído de corte Seleção de fluídos de corte: Não existe uma regra fixa para a escolha do fluído de corte, depende do material a ser usinado, do tipo de operação e ferramenta. Porém algumas dicas podem ser observadas: Os fluidos de corte solúveis e sintéticos são indicados quando a refrigeração for mais importante. Os óleos minerais e graxos usados juntos ou separados, puros ou contendo aditivos especiais, são usados quando a lubrificação for o fator mais determinante.

Fluído de corte Dicas Tecnológicas Aço carbono cinzento: são normalmente usinados a seco, porém um óleo emulsionável pode ser útil para ajudar a remover o cavaco que é o tipo de ruptura; O alumínio e suas ligas podem ser usinados a seco. Para algumas ligas é necessário o fluido de corte, que pode ser uma emulsão com mistura de óleo mineral e graxo e a maioria das emulsões solúveis. Não requer aditivos EP e o enxofre ataca o metal instantaneamente;

Fluído de corte Dicas Tecnológicas Magnésio e suas ligas normalmente são usinados secos e a altíssimas velocidades de corte, entretanto, um refrigerante pode ser usado. Emulsões são proibidas, pois a água reage com o cavaco para liberar hidrogênio, que apresenta riscos de ignição. O enxofre ataca o metal; O cobre e suas ligas geralmente usam óleos solúveis. O enxofre causa descoloração das peças; Devido a altas fragilidades das ferramentas cerâmicas, deve-se tomar cuidado ao aplicar um refrigerante, porque os choques térmicos podem causar trincas superficiais

Fluído de corte Direções de aplicação A) aplicação convencional na forma de jorro à baixa pressão (sobre-cabeça) B) aplicação entre a superfície de corte e de saída (alta pressão) C) aplicação entre o fluído de corte e a peça

Fluído de corte Métodos de aplicação Jorro de fluído a baixa pressão (torneira a pressão normal) Pulverização Sistema de alta pressão Atenção: iniciar o escoamento do fluido de corte antes da ferramenta entrar em com a peça, para evitar choque térmico.

Fluído de corte MQFC (Mínima Quantidade de Fluído de Corte) Custos Impactos ambientais Aplicados juntamente com ar comprimido