ANÁLISE DAS POTÊNCIAS DE CORTE E RUGOSIDADE NO PROCESSO DE USINAGEM

Força e potência de corte

Conhecer as forças envolvidas nos processos de usinagem é de grande importância, pois estas afetam a potência necessária para o corte (usada para dimensionar o motor da máquina ferramenta e para determinar o consumo de energia), a temperatura de corte, o desgaste de ferramenta e a capacidade de obtenção de tolerâncias estreitas.

A força de usinagem é tratada como uma ação da peça sobre a ferramenta, e é formada por duas componentes:

 Força ativa: Situada no plano de trabalho (plano no qual são realizados os movimentos de usinagem), contribui para a potência de usinagem e se divide em várias componentes:

o Força de corte: Projeção da força de usinagem na direção de corte;

o Força de avanço: Projeção da força de usinagem na direção de avanço;

o Força de apoio: Projeção da força de usinagem sobre a direção perpendicular à direção de avanço;

o Força efetiva de corte: Projeção da força de usinagem sobre a direção efetiva de corte;

 Força passiva: Componente perpendicular à força de trabalho, não contribui para a potência de usinagem. Porém, é responsável pela deflexão elástica da peça e da ferramenta durante o corte, e consequentemente tem influência na obtenção de tolerâncias de dimensão e forma.

O objeto de interesse deste relatório é a força de corte; que se correlaciona com a potência de corte através da seguinte relação:

[ ]

(1)

Onde é a força de corte dada em [N] e é a velocidade de corte em [m/min]. é calculada por:

[ ]

(2)

Sendo o diâmetro da peça em [mm] e a velocidade de rotação do torno em [rpm].

A força de corte também pode ser expressa pela equação:

(3)

Onde é a pressão específica de corte e é a área da secção de corte, dada pelo produto da profundidade pelo avanço para o torneamento.

A pressão específica de corte é diretamente influenciada por fatores como o material da peça usinada, material e geometria da ferramenta, área da secção de corte, velocidade de corte, afiação da ferramenta e condições de refrigeração e lubrificação.

A variável de interesse deste trabalho é a área da secção de corte. Na medida em que esta aumenta, a pressão específica de corte diminui. O fator diminui, principalmente, com o aumento do avanço, pois para maiores valores de avanço o fluxo lateral de cavaco (material deformado que escorrega entre a peça e a geometria da ferramenta) é menor. Com um maior avanço quase todo o material deformado se transforma em cavaco, e, consequentemente, é menor. Além disso, maiores avanços significam maiores velocidades de avanço e consequentemente baixos coeficientes de atrito entre a peça e a ferramenta. A pressão específica de corte também é afetada pelo aumento da profundidade de corte, mas numa ordem de grandeza inferior. Apesar de aumentar o contato peça-ferramenta, as velocidades envolvidas não são acrescidas pela variação de profundidade.

Os fatores que influenciam a pressão específica de corte também afetam a força de avanço e a força passiva. Contudo, os fatores que mais afetam essas forças são a velocidade de corte e fatores associados à geometria da ferramenta, como o raio de ponta da ferramenta, o ângulo de posição e o ângulo de inclinação. Conforme citado anteriormente, a força passiva apesar de não gerar potência de corte