ANÁLISE DAS CONDIÇÕES ECÔMICAS DE USINAGEM Disciplina: Processo de Usinagem Professor: Fernando Mota Aluno: Jozelito Mendonça Matrícula: 0016312 Julho/2007

Objetivo Buscar a otimização na redução de custos de materiais e aumento de produtividade; visando encontrar técnicas apropriadas de fabricação, bem como a utilização de novos materiais e processos.

Estudaremos a relação: Velocidade de Corte X Desgaste da Ferramenta Como a principal condição para uma usinagem econômica

A melhor relação será aquela que temos a maior velocidade de corte com o menor desgaste possível da ferramenta. Desta forma deveremos ter um tempo de corte baixo e uma freqüência baixa de troca de ferramenta por desgaste.

Dentre os principais aspectos que influenciam diretamente na relação Velocidade de Corte X Desgaste da Ferramenta, estão: Temperatura de Corte Material da Ferramenta

Temperatura de Corte A elevada temperatura gerada durante o processo de usinagem é um dos fatores que afetam os mecanismos de desgaste da ferramenta de corte. A forma como é retirado este calor durante a usinagem é de fundamental importância.

Temperatura Máxima T máx( C) Dados Para Furação MQL externo MQL interno Emulssão interna Seco Temperatura Máxima T máx( C) Velocidade de Corte Vc MQL Mínima Quantidade de Lubrificação

Verifica-se o efeito da refrigeração efetuada pela emulsão aplicada em jorro pelo interior da ferramenta. As temperaturas máximas para estas condições são de 68 a 78% menores que as temperaturas com utilização de MQL externo.

Conclui-se que a refrigeração realizada pelo interior da ferramenta de corte é a mais adequada quando estamos visando um aumento da Velocidade do Corte com mínimo desgaste da ferramenta.

Material da Ferramenta O desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte vem se tornando uma constante quando se necessita de menores custos de usinagem.

Está sendo desenvolvido pela SANDVIK uma nova composição de pastilha de metal duro para ferramenta de corte que são utilizadas na usinagem ISO P que é a usinagem de materiais de cavacos longos, como: aços carbono e aços liga.

Esta classe de ferramenta deve atender às diferentes exigências da usinagem, como: Remoção de cascas de ferro fundido; Usinagem de forjados com grande variação de profundidade de corte; Desbastes intermediários com altas velocidades; Operações de acabamento;

Ciclo de Usinagem (para um lote Z de Peças)

Onde: TC = Tempo de Corte: Etapa 3, corte; TS = Tempo Secundário: Inclui as etapas de colocação e fixação das peças (1) e inspeção e retiradas de peças(5); TA = Tempo de Aproximação e Afastamento: Inclui as etapas de Aproximação e posicionamento da ferramenta (2) e afastamento da ferramenta (4); TP = Tempo de preparo da Máquina: Etapa 6; Tft = Tempo de Troca de Ferramenta: Inclui a remoção para trocas de ferramentas (7) e o ajuste e colocação da nova ferramenta (8); NT = Nº de trocas de ferramentas na produção do lote;

Tempo de usinagem (1pç) cont. Onde: ZT = Nº de peças usinadas durante a vida T de uma ferramenta; e (3) Substituindo a equação (3) na equação (1) teremos: (4)

Tempo de usinagem (1pç) cont. Podemos ainda simplificar a equação (4) dividindo-a em 3 parcelas, cada qual com uma relação diferente com a velocidade de corte: (5) (4) Onde: TC = Tempo de corte. (Diminui com o aumento da Vc) T1 = Tempo improdutivo Colocação, retirada e inspeção da peça, Substituição da Ferramenta e preparo da máquina. (Diminui com o aumento da Vc) T2 = Tempo relacionado à troca de ferramenta (Aumenta com o aumento da Vc)

Velocidade de Corte da Máxima Produção Para o Torneamento cilíndrico temos: Percurso de Avanço (mm): Onde, Vf = Velocidade de Avanço (m/min); Vc = Velocidade de Corte (m/min); f = Avanço (mm/volta); d = Diâmetro da peça (mm). (6) E Rotação da Peça (rpm): (7) Substituindo (7) em (6): (8)

Velocidade de Corte da Máxima Produção Cont. em (5) (8) Substituindo a Equação (8) em (5) teremos: (9) Segundo Taylor: (10) Substituindo a Equação (10) em (9) teremos: (11)

Velocidade de Corte da Máxima Produção Cont. Temos então, relativas à equação (5) as seguintes equações: Que geram as curvas da Figura abaixo: 1º O valor da Vcmxp ( Velocidade de corte de máxima produção) é, como se pode observar na figura ao lado, o ponto de mínimo da curva Tt x Vc. Fig. 01 – Tempo de Produção por peça x Velocidade de Corte

Velocidade de Corte da Máxima Produção Cont. 2º Admitindo-se que não haja pontos de máximo ou de inflexão (o que é verdade), e que só haja um único ponto de mínimo, basta igualar a derivada de dtc/dVc a zero, para encontrar o valor de Vc que nos leve ao mínimo (o procedimento correto seria ápós identificar o – ou os- pontos da curva onde a derivada primeira se iguala a zero , fazer o teste da derivada segunda, cujo valor, caso seja positivo, nos indica que o ponto é de mínimo – se negativo, o ponto é de máximo e se igual a zero de inflexão). (12) Igualando (12) a zero temos: (13)

Velocidade de Corte da Máxima Produção Cont. E, solucionando (13) para Vcmxp, temos: (14) E ainda, substituindo Vcmxp na Equação de Taylor (10), obtemos o Tmxp que é a vida Da ferramenta para a máxima produção: (15) Pode-se então, obter a Vcmxp para um processo sabendo-se apenas o tempo de troca da ferramenta e os coeficientes x e k da fórmula de Taylor;

Custo de Produção Tipos de Custos:

Custo de Produção cont. O custo da produção por peça (Kp) = Kus + Kuf + Kum Onde, Custo da mão de obra da usinagem: Tt = Tempo total (min.) de confecção por peça; Sh = Salários e encargos do operador por hora. (16) Custo das ferramentas ( depreciação, troca, afiação, etc.): Kft = Custo da ferramenta por vida; Zt = Nº de peças usinadas por vida T da ferramenta. (17)

Custo de Produção cont. Custo da máquina (depreciação, manutenção, espaço ocupado, energia consumida, etc.): (18) Ou (19) Onde,

Vida Econômica da Ferramenta O custo da produção por peça (Kp) = Kus + Kuf + Kum ou (20) Substituindo a equação (11) = em (20) e manipulando a equação têm-se: (21) Que pode ser reduzido para: Onde, C1, C2 e C3 são termos que: C1(R$/peça) Independe de Vc; C2 (R$/hora) – É a soma das despesas com Mão-de-obra e máquina diminui com Vc; C3 – Constante de custo relativo a ferramenta aumenta com Vc. (22)

Vida Econômica da Ferramenta cont. Para o torneamento cilíndrico, substitui-se a equação: em Obtendo: (23) E substituindo T (equação de Taylor) em (23): (24)

Vida Econômica da Ferramenta cont. O ponto de mínimo da curva Kp x Vc pode ser encontrada de forma análoga ao da curva Tt x Vc, através da derivação de Kp, então: Graficamente: (25) Resolvendo para Vco , temos: (26) Que diferente da Vcmxp, depende de parâmetros De obtenção mais difícil como C2 e C3. Substituindo a equação (26) na equação de Taylor temos a vida da ferramenta para o mínimo Custo, que é: Fig. 02 – Custo por Peça x Velocidade de Corte (27)

Bibliografia: Diniz, Anselmo Eduardo. TECNOLIGIA DA USINAGEM DOS MATERIAIS. mm editora São Paulo. Revista o Mundo da Usinagem Ed 2.2006 – 26 Publicação SANDVIK do BRASIL.