Baixe Aula 79 de Mecatrônica: Comparação dos métodos de usinagem e outras Notas de aula em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! 79 A U L A Você usaria um canhão para acabar com um formigueiro? Compareceria a um Congresso de Fisiologistas usando um maiô? Faria uma viagem de Aracaju a Maceió num supersônico Concorde? É claro que não! O bom senso ensina que cada coisa tem a sua hora e o seu lugar. É por isso que você certamente não recomendaria uma máquina de corte a laser para fazer um único furo cilíndrico em uma chapa de aço de 2 milímetros de espessura, que poderia muito bem ser feito com uma furadeira e uma broca comum. Mas, no universo da Mecânica, as fronteiras entre uma decisão equilibrada e uma decisão estapafúrdia nem sempre são tão claras. Diante dos muitos métodos e processos de produção disponíveis, dos múltiplos aparatos tecnológicos, saídos dos laboratórios de pesquisa para os setores de produção e da sedução exercida pela novidade e pelos modismos, não são poucos os profissionais da área que encontram dificuldades para discernir qual a melhor solução para cada necessidade de produção. Na verdade, não existe uma regra geral para chegar a uma decisão correta. É preciso, em cada caso, comparar os custos e as condições técnicas. Sobretudo, é preciso que se tenha conhecimento e informações sobre as opções disponíveis, para poder avaliar criteriosamente o interesse industrial de cada método de trabalho. Estudando os diversos métodos de produção nas aulas anteriores, você adquiriu uma visão geral de cada caso. Nesta aula, você terá a oportunidade de comparar os diversos métodos, e identificar os prós e contras de cada um deles, de acordo com determinados critérios apresentados. Métodos clássicos de usinagem As máquinas-ferramenta clássicas realizam, com muita facilidade, movi- mentos retilíneos e de rotação. Com elas, é possível conseguir exatidão em superfícies planas e superfícies de revolução. Combinações simples permitem obter formas helicoidais (roscas e perfis de dentes de engrenagens) e superfícies combinadas (perfis simultaneamente helicoidais e cônicos). Comparação dos métodos de usinagem 79 A U L A Nossa aula 79 A U L A Perfis mais complexos podem ser obtidos por reprodução. Os pantógrafos para gravação de moldes e de matrizes e as laminadoras de roscas são exemplos desse tipo de máquinas. Entre as máquinas de reprodução que funcionam por abrasão, merecem menção as retificadoras de cames cilíndricos, utilizadas para fabricação de calibradores, virabrequins, eixos-comando de válvulas etc. Essas máquinas funcionam com a ajuda de um gabarito, ou por comparação ótica de um traçado com o perfil da peça. Para usinar peças de grandes dimensões, foi necessário acrescentar potência e massa a essas máquinas, o que tornou indispensável o uso de servomecanismos, comandados por embreagens magnéticas, distribuidores hidráulicos ou ampli- ficadores eletrônicos, com evidentes reflexos sobre o seu preço. O fator econômico não deve ser negligenciado, pois interfere na avaliação do interesse industrial de cada método de trabalho. A viabilização técnica e econômica dos novos métodos não implica, contu- do, o desaparecimento das formas tradicionais de trabalho. É possível prever que as máquinas de reprodução clássicas, associadas a equipamentos de comando numérico, serão reservadas para os trabalhos em grandes séries. Para que seja econômico atribuir-lhes tarefas menos repetitivas, é necessário que a quantidade de material a retirar seja grande e que a quantidade de peças a reproduzir compense os gastos com o ferramental. Agrupando os novos métodos Uma maneira interessante de formar uma visão de conjunto, consiste em agrupar os diversos métodos em função dos atributos comuns que apresentam. Um fator importante na análise dos métodos de produção é a natureza da energia envolvida no processo. De acordo com a natureza energética, podemos agrupar os métodos avançados de usinagem estudados neste módulo em quatro categorias, a saber: mecânica, química, eletroquímica e eletrotérmica, como mostra o quadro a seguir. · por erosãoMecânica NATUREZA ENERGÉTICA DO PROCESSO MODO DE REMOÇÃO DO MATERIAL NOME DO PROCESSO Química · por reações químicas Eletroquímica · por reações eletrolíticas Eletrotérmica · por fusão / vaporização - usinagem a laser - usinagem por plasma - usinagem por feixe de elétrons - usinagem por eletroerosão - usinagem eletroquímica - usinagem por jato de água - usinagem por jato de água com abrasivo - usinagem por ultra-som - usinagem química 79 A U L A Pare! Pesquise! Responda! Analise o desenho e as especificações apresentadas pelo cliente e dê um parecer sobre a viabilidade de executar o serviço solicitado, por usinagem eletroquímica. Caso este método não seja aplicável, oriente o cliente sobre o mé- todo mais indicado para produção da peça. Consulte o quadro comparativo dos métodos de usinagem, para uma primeira avaliação da situação. Isso permitirá fazer uma pré-seleção dos métodos aplicáveis. Depois, consulte as aulas correspondentes, para relembrar as indi- cações e contra-indicações dos métodos selecionados. Finalmente, compare o seu parecer com os argumentos apresenta- dos a seguir. Embora as formas da peça sejam complexas, o que tornaria recomendáveis os métodos de eletroerosão e usinagem eletroquímica, o fato de ser feita de um material mau condutor inviabiliza o uso desses métodos. Logo, você deverá encaminhar seu cliente para outro tipo de empresa. Mesmo que fosse possível usinar o material por eletroerosão, o custo de confecção do eletrodo ficaria muito alto, o que tornaria o processo muito caro, por causa da pequena quantidade de peças a produzir. Levando em consideração apenas as variáveis apresentadas no quadro, é recomendável a produção da peça por usinagem a laser, por apresentar as seguintes vantagens: · não há necessidade de confecção de uma ferramenta específica, o que viabiliza o processo mesmo para uma pequena quantidade de peças; · presta-se à usinagem de formas complexas, com relativa velocidade; · presta-se à usinagem de peças delicadas, cujo risco de quebra é grande; · apresenta bom acabamento de superfície. Logo, o cliente deverá ser orientado para procurar uma empresa que preste serviços de usinagem a laser. É lógico que numa situação real, muitos outros fatores deveriam ser levados em consideração. Mas se você chegou a uma conclusão semelhante à que foi apresentada, parabéns! Isso já é um bom começo. Lembre-se de que ainda há muito a aprender. Procure manter-se sempre atualizado. 7 9 A U L A Processos convencionais de usinagem Processos Processos avançados de usinagem Variáveis Jato d’água Laser Oxicorte Arco plasma Eletroerosão Química Eletroquímica Ultra-som Feixe de elétrons agente de corte alterações na estrutura cristalina mecânica eletro- mecânica radiação luminosa alta temperatura gases e alta temperatura descarga elétrica agente corrosivo eletrólito martelamento elétronscunha de corte água sob pressão remoção do material cisalhamento erosão fusão e vaporização fusão fusão e vaporização fusão e vaporização corrosão química deslocamento de íons erosão fusão e vaporização não ocorre localizada localizadanão ocorre não ocorre não ocorre não ocorre não ocorre não ocorre não ocorre natureza energética química eletroquímicamecânica mecânica eletrotérmica térmica eletrotérmica eletrotérmica alto alto baixo médio médio baixo médio alto alto bom bom bom médio baixa altavelocidade de usinagem variável, dependendo do processo alta alta média alta baixa baixa baixa variável, de acordo com a precisão e o porte da máquina bom regular médio bomgrau de acabamento variável, de acordo com o processo bom materiais metálicos não ferrosos aplicável aplicável aplicação limitada aplicável aplicável aplicável aplicávelaplicávelnão indicado aplicável não indicado aplicável aplicável indicado aplicável aplicável aplicável aplicável não indicado não indicado não aplicável não indicado não aplicável aplicável formas complexas apresentam muitas limitações aplicável recomendado não indicado aplicável recomendado recomendado aplicávelrecomendado peças delicadas aplicável aplicável aplicávelnão aplicável aplicávelrecomendado recomendado recomendado microusinagem não indicado indicado indicado não aplicável aplicável indicado indicado indicado indicado não indicado aplicável recomendado aplicável aplicável indicado dependendo do processo, apresentam muitas limitações em materiais muitos duros, é possível somente por abrasão indicado, com restrições não recomendado Notas: não indicado = é possível realizar a usinagem, mas apresenta muitas contraindicações não aplicável = a usinagem não é possível aplicável = permite a realização da usinagem recomendado = é o mais indicado para realizar a usinagem Quadro comparativo dos métodos de usinagem (tradicionais e avançados) custo inicial de instalação materiais maus condutores e não metálicos materiais duros e frágeis torneamento, fresamento, retificação, aplainamento etc. 79 A U L AExercício 1 As máquinas-ferramenta clássicas apresentam muita dificuldade para usinar: a) ( ) formas helicoidais; b) ( ) formas angulares internas; c) ( ) superfícies cônicas de revolução; d) ( ) perfis complexos. Exercício 2 Escreva V (verdadeiro) ou F (falso). a) ( ) Com o advento dos novos métodos de usinagem, a tendência é o desaparecimento dos métodos tradicionais. b) ( ) Os novos métodos de usinagem são sempre mais vantajosos que os métodos tradicionais. c) ( ) Em cada situação, a escolha do método de produção depende de um conjunto de fatores, entre os quais viabilidade técnica e custos. d) ( ) Todos os métodos avançados de usinagem encontram-se, ainda, em fase experimental. Exercício 3 Na usinagem a laser, a natureza energética do processo é: a) ( ) eletrotérmica; b) ( ) química; c) ( ) eletroquímica; d) ( ) mecânica. Exercício 4 Associe corretamente a coluna da esquerda com a coluna da direita. Modo de remoção do material Processo a) erosão 1. ( ) usinagem por ultra-som b) reações eletrolíticas 2. ( ) usinagem por feixe de elétrons c) fusão / vaporização 3. ( ) usinagem por jato de água d) reações químicas 4. ( ) usinagem por plasma Exercício 5 Cite um exemplo de método avançado de usinagem aplicável a cada uma das situações a seguir: a) microusinagem: ................................................................................................ b) usinagem de materiais condutores: .............................................................. c) usinagem de materiais maus condutores: ................................................... d) usinagem de peças delicadas: ........................................................................ Pare! Estude! Responda!