Estudo da Potência de Corte no Torneamento

ESTUDO DA POTÊNCIA DE CORTE NO PROCESSO DE TORNEAMENTO

 

Bruna Rohloff, [e-mail]

Universidade Federal do Paraná, Departamento de Engenharia Mecânica

Resumo: O propósito deste trabalho foi realizar a análise da variação da eficiência energética de acordo com mudanças realizadas nos parâmetros de avanço e rotação. Sendo assim, quatro condições foram experimentalmente testadas, tiveram seus resultados gerados através do software Wattímetro e foram analisas e comparadas com os resultados teóricos esperados. Ao fim da análise mostrou-se que com o aumento dos parâmetros, a eficiência energética do torno tende a aumentar gradativamente e que, na prática, esse valor tende a diferir do valor teórico calculado devido às diferentes condições de trabalho e simplificações realizadas no modelo matemático.

Palavras-chave: eficiência, potência, avanço, rotação

1. INTRODUÇÃO

A busca pela satisfação dos clientes e produtores é cada vez maior e vem se intensificando cada vez mais, especialmente a partir do surgimento do conceito de Indústria 4.0 através do qual procura-se otimizar processos e acelerar operações existentes no mercado. Sendo assim, os investimentos em tecnologia com o objetivo de promover o aperfeiçoamento desses processos estão ocorrendo de forma cada vez mais intensa. Essa melhoria tem se dado desde a utilização de um fluido de corte adequado até a modificação das grandezas que participam no processo de usinagem, como geometria da ferramenta, condições de corte, material da peça e materiais auxiliares.

Com base nisso, este relatório tem como base de dados o experimento realizado no dia 20 de setembro de 2017 no laboratório de Usinagem da Universidade Federal do Paraná, onde se objetivou o estudo da influência da velocidade de corte (rotação) e do avanço na potência de corte de usinagem. Foram realizados quatro testes variando a velocidade de corte entre 900 RPM (rotação alta) e 515 RPM (rotação baixa) e o avanço entre 0,1mm/rotação (avanço baixo) e 0,2mm/rotação (avanço alto) com o intuito de obter dados concretos para a realização da análise.

Com o intuito de verificar a veracidade dos dados obtidos empiricamente através do experimento realizado, o tópico 2 desse trabalho apresenta uma revisão bibliográfica baseada em estudos teóricos acerca do processo de torneamento na usinagem. Esses valores teóricos foram posteriormente utilizados para comparação e justificativa das diferenças obtidas entre resultados práticos e teóricos.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Esta revisão bibliográfica possui como intuito principal apresentar as equações teóricas que estão diretamente envolvidas com a potência específica no processo de usinagem. As equações mostradas foram retiradas do livro “Fundamentos de Usinagem dos Metais”, de Dino Ferraresi.

1. Potência de Usinagem

Sabe-se que  potência de usinagem ( é definida pela soma da potência de corte ( e a potência de avanço (:[pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5]

(1)

Sendo assim, a potência de corte [W] é definida como o produto entre a forca de corte [N] e a velocidade de corte [m/min] (Equação 2). Utilizando a equação da velocidade de corte (Equação 3) e a força de corte que é estimada através do modelo de Kienzle (Equação 4).

                                                                                                                                                 (2)[pic 6]

                                                                                                                                                          (3)[pic 7]

                                                                                          (4)                                         [pic 8]

Onde:

f: avanço (mm/volta);

N: rotação (rpm);

d: diâmetro da peça (mm);

ap: profundidade de corte (mm);

: ângulo de saída corrigido (graus);[pic 9]

k: ângulo de posição da ferramenta (graus);

m: fator de correção da influência da espessura de corte sobre a pressão de corte;

Ks1: pressão específica de corte (N/mm2).

A potência de avanço () é o produto da força de avanço () com a velocidade de avanço : [pic 10][pic 11][pic 12]

[pic 13]

(5)

Ainda, a partir das equações (2) e (5), tem-se que:

[pic 14]

(6)

Pode-se também definir a velocidade de avanço como:

[pic 15]

(7)

Logo, a partir de (3) e (7) pode-se obter a seguinte expressão:

[pic 16]

(8)

No torneamento, segundo Diniz (2006), tem-se que  e, em geral, . Desta maneira, podemos desprezar a potência de avanço, logo que esta pode apresentar-se, em muitas ocasiões, 140 vezes menor do que a potência de corte. Sendo assim, estima-se a potência de usinagem como sendo equivalente a potência de corte.[pic 17][pic 18]

[pic 19]

(9)

1. MATERIAIS E METÓDOS

 

Os resultados obtidos na experiência são extremamente dependentes do maquinário e ferramentas utilizadas durante o processo de torneamento da peça. Dessa forma, os equipamentos e ferramental, juntamente com suas características técnicas, estão apresentados nos tópicos abaixo.