Apostila de Usinagem

Apostila de Usinagem

(Parte 1 de 8)

Prof. Éder Silva Costa Denis Júnio Santos (Aluno BIC-Júnior)

Divinópolis, março de 2006.

2 SUMÁRIO

1 - INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO03
CONVENCIONAIS DE USINAGEM

1.1 – CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS 06

2 - GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE29
2.1 - MOVIMENTOS NO PROCESSO DE USINAGEM29
2.2 - DIREÇÃO DOS MOVIMENTOS E VELOCIDADES29
3 - GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE34
3.1 – INTRODUÇÃO34
3.2 - DEFINIÇÕES35
3.3 - FUNÇÕES E INFLUÊNCIAS DOS ÂNGULOS DA CUNHA DE CORTE37
4 - MATERIAIS PARA FERRAMENTA DE CORTE4
4.1 - CONSIDERAÇÕES SOBRE AS FERRAMENTAS DE CORTE4
4.2 - REVESTIMENTO PARA FERRAMENTAS DE CORTE49
4.2 - ESTUDO DOS CAVACOS50
5 - FLUIDOS DE CORTE5
5.1 - INTRODUÇÃO:5
5.2 - FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE:5
5.3 - RAZÕES PARA SE USAR FLUIDOS DE CORTE56
5.4 – ADITIVOS57
5.5 - GRUPO DOS FLUIDOS DE CORTE57
5.6 - SELEÇÃO DO FLUIDO DE CORTE58
5.7 - DICAS TECNOLÓGICAS58
5.8 - DIREÇÕES DE APLICAÇÃO DO FLUIDO59
5.9 - MÉTODOS DE APLICAÇÃO DOS FLUIDOS DE CORTE59
5.10 - MANUSEIO DOS FLUIDOS E DICAS DE HIGIENE61
6 - COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO62
6.1 - SISTEMAS DE COORDENADAS63
6.2 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS68
6.3 - PROGRAMAÇÃO71
6.4 - EXEMPLOS DE PROGRAMAS CNC78

3 1 – INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

Fabricar é transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos. A idéia de fabricar teve início a milhares de anos, quando o homem pré-histórico percebeu que, para sobreviver, precisava de algo mais que pernas e braços para se defender e caçar. Sua inteligência logo o ensinou que se ele tivesse uma pedra nas mãos, seu golpe seria mais forte, e se a pedra tivesse um cabo esse golpe seria mais forte ainda. Se essa pedra fosse afiada poderia cortar a caça e ajudar a raspar a peles dos animais. Foi a partir da necessidade de se fabricar um machado que o homem desenvolveu as operações de desbastar, cortar e furar. Durante centenas de anos a pedra foi a matéria-prima, mas por volta de 4000 A.C. ele começou a trabalhar com metais, começando com o cobre, depois com o bronze e finalmente com o ferro para a fabricação de armas e ferramentas.

Para se ter uma idéia do número de fatores que devem ser considerados num processo de fabricação vejamos, por exemplo, a produção de um simples artigo: o clipe. Primeiro ele deve ser projetado para atender o requisito funcional que é segurar folhas de papéis juntas. Para tanto, ele deve exercer uma força suficiente para evitar o deslizamento de uma folha sobre a outra. Eles são, geralmente, feitos de arame de aço, embora hoje se encontre no mercado clipe de plástico. O comprimento do arame requerido para sua fabricação é cortado e então dobrado várias vezes, para dar a forma final própria. Por sua vez, o arame é feito por um processo de trefilação a frio. Neste processo a seção transversal de uma haste longa é reduzida, ao passar por uma matriz de fieira, que também confere algumas propriedades mecânicas ao material, como resistência e dureza. A haste por sua vez, é obtida por processos como a trefilação e a extrusão de um lingote. Para evitar delongas, nenhuma informação quanto ao processo de obtenção deste lingote será abordada. A fabricação de um simples clipe envolve projeto, seleção de um material adequado e de um método de fabricação para atender os requisitos de serviço do artigo. As seleções são feitas não somente com base em requisitos técnicos, mas também com base nas considerações econômicas, minimizando os custos para que o produto possa ser competitivo no mercado.

O projetista de produtos ou engenheiro projetista especifica as formas, dimensões, aparência, e o material a ser usado no produto. Primeiro são feitos os protótipos do produto. Neste estágio, é possível fazer modificações, tanto no projeto original como no material selecionado, se análises técnicas e/ou econômicas assim indicarem. Um método de fabricação apropriado é então escolhido pelo engenheiro de fabricação. A Figura 1.1 mostra um diagrama do procedimento correto para se chegar à etapa de fabricação.

Fabricação

Desenho

Avaliação Final

Revisão do Projeto

Avaliação

Teste do Protótipo

Modelos Físicos e Analíticos

Análise do Projeto Projeto do conceito Conceito Original Necessidade do Produto

Especificação do Material; Seleção do Processo e de Equipamentos; Projeto e Construção de Ferramentas e Matrizes

Figura 1.1 - Diagrama mostrando o procedimento requerido para o projeto de um produto, que são etapas que antecedem a fabricação.

Os processos de transformação de metais e ligas metálicas em peças para a utilização em conjuntos mecânicos são inúmeros e variados: você pode fundir, soldar, utilizar a metalurgia em pó ou usinar o metal afim de obter a peça desejada. Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se escolhe um processo de fabricação. Como por exemplo:

• forma e dimensão da peça;

• material a ser empregado e suas propriedades;

• quantidade de peças a serem produzidas;

• tolerâncias e acabamento superficial requerido;

• custo total do processamento.

A fundição é um processo de fabricação sempre inicial, pois precede importantes processos de fabricação como usinagem, soldagem e conformação mecânica. Esses, utilizam produtos semiacabados (barras, chapas, perfis, tubos, etc.) como matéria prima que advém do processo de fundição.

Podemos dividir os processos de fabricação de metais e ligas metálicas em: os com remoção de cavaco, e os sem remoção de cavaco. A Figura 1.2 mostra a classificação dos processos de fabricação, destacando as principais operações de usinagem.

Figura 1.2 – Classificação dos processos de fabricação

Retificação

Brunimento Serramento Roscamento Aplainamento Alargamento

Ultrasom

Torneamento Fresamento Furação

Laminação Extrusão Trefilamento Forjamento Estampagem

Mandrilamento

Jato D’água Jato Abrasivo Fluxo Abrasivo

Eletroquímica Eletroerosão Laser Plasma Feixe deelétrons Química

Uma simples definição de usinagem pode ser tirada da Figura 1.2 como sendo processo de fabricação com remoção de cavaco. Consultando, porém, uma bibliografia especializada pode-se definir usinagem de forma mais abrangente, como sendo: “Operação que ao conferir à peça a forma, as dimensões, o acabamento, ou ainda a combinação qualquer destes itens, produzem cavacos”. E por cavaco entende-se: “Porção de material da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar uma forma geométrica irregular”.

A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais popular do mundo, transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda a produção de metais, e empregando dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo.

1.1 – CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS CONVENCIONAIS DE USINAGEM

O torneamento é um processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o eixo referido. Quanto à forma da trajetória, o torneamento pode ser retilíneo ou curvilíneo.

Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea. O torneamento retilíneo pode ser: ¾ Torneamento cilíndrico – Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo (Figura 1.4 - a) ou interno (Figura 1.4 -b). Quando o torneamento cilíndrico visa obter na peça um entalhe circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial (Figura 1.4 -c).

¾ Torneamento cônico – Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo (Figura 1.4 -d) ou interno (Figura 1.4 -e);

¾ Torneamento radial - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina.

Quando o torneamento radial visa a obtenção de uma superfície plana, o torneamento é denominado torneamento de faceamento (Figura 1.4 -f). Quando o torneamento radial visa a obtenção de um entalhe circular, o torneamento é denominado sangramento radial (Figura 1.4 -g). ¾ Perfilamento – processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea radial (Figura 1.4 -h) ou axial (Figura 1.3 -a), visando a obtenção de uma forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta.

O torneamento curvilíneo é um processo onde a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea (Figura 1.3 -b).

Quanto à finalidade, as operações de torneamento podem ser classificadas ainda em torneamento de desbaste e torneamento de acabamento. Entende-se por acabamento, a operação de usinagem destinada a obter na peça as dimensões finais, o acabamento superficial especificado, ou ambos. O desbaste é a operação de usinagem, que precede o acabamento, visando obter na peça a forma e dimensões próximas das finais a) Perfilamento axial b) Torneamento curvilíneo

Figura 1.3 – Tipos de torneamento a) Torneamento cilíndrico externo b) Torneamento cilíndrico interno

c) Sangramento axial d) Torneamento cônico externo

e) Torneamento cônico interno f) Torneamento de faceamento

g) Sangramento radial h) Perfilamento radial

Figura 1.4 – Tipos de torneamento

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