Forças E Potencias De Usinagem

Usinagem –Forças e Potências de Corte

Força de usinagem:

As forças de usinagem são consideradas como uma ação da peça sobre a ferramenta (vide figura).

A força total resultante que atua sobre a cunha cortante é chamada de força de usinagem.

Força de usinagem = f {condições de corte (f, vc, ap), geometria da ferramenta (χ, γ, λ), desgaste da ferramenta, uso de lubri-refrigerantes, outros}

•Força ativa (Ft–componente a Funo plano de trabalho): as forças ativas contribuem para a potência de usinagem, pois estão no plano de trabalho (plano no qual os movimentos de usinagem são realizados).

•Força de corte(Fc): projeção da Funa direção de corte.

•Força de avanço(Ff): projeção de Funa direção de avanço

•Força passiva(Fp–ou força de profundidade): força que age perpendicular ao plano de trabalho, não gerando potência de usinagem.

Cálculo da Força de corte

A força de corte o principal fator no cálculo da potência necessária a usinagem. Depende principalmente:

• material a ser usinado • das condições efetivas de usinagem • seção de usinagem • do processo

A equação fundamental da força de corte (também denominada de equação Kienzle) permite relacionar as constantes do processo de usinagem com o material a ser usinado

Fc= Ks* A sendo: Ks(N/mm2): pressão específica de corte A: área da seção de corte A = b*h = ap*f sendo: b: comprimento de corte h: espessura de corte ap: profundidade de corte f: avanço)

Exemplo1: Cálculo da Força de Corte:

Material da peça: Aço ABNT 1060

D=68mm

d=65mm

f=0,4 mm/rot

L=58mm

Vc=325/min

K=90º

Fatores que influenciam no Ks

1) Material da peça.

• Em geral, quando a dureza do material cresce, Ks também cresce

• Aumento da porcentagem de carbono provoca aumento de Ks

2)Material da ferramenta.

• O material da ferramenta provoca pequena variação no valor de Ks, porém não chega a ser significante.

• Porém, cobertura de Nitretode Titânio (TiN) tendem a reduzir o atrito entre cavaco e ferramenta e assim provocam redução do Ks

3)Geometria da ferramenta

• Ângulo de saída positivo provoca uma redução do Ks

• Ângulo de inclinação positivo provoca uma redução do Ks

• Ângulo de folga menor que 5o resultam em grande atrito entre a ferramenta e a peça e assim resultam num aumento de Ks.

4)Seção de corte

• O Ks diminui com o aumento da área de corte (f x ap)

5) Velocidade de corte

Relação de Ks com a Espessura de Corte (h)

Kronenberg propôs a seguinte relação entre Ks e h:

Ks=Ks1=Ks1.h-z

Hz

Substituindo a relação acima na equação geral de Kienzle, tem-se:

Fc=Ks.b.h=(ks1.h-z).b.h

Fc=ks1.h1-z.b

Onde ks1 e z são constante do material , definidos experimentalmente e registrados na forma de tabela.

Tabela de valores de Ks1 e z para diversos materiais:

Vc= 90 a 120 m/min; h = 0.1 a 1.4mm; ângulos definidos

Correções nos valores de Kse Ks1:

No caso de desvios das condições de usinagem dadas, são necessários

fatores de correção nas condições:

•correção do ângulo efetivo de corte –K1

•correção da velocidade de corte –K2

•correção do material do material da ferramenta K3

material da ferramenta K3

Fc=(real)=ks1.h1-z.b.(k1.k2.k3.k4)

Potência de Corte

A partir do cálculo da força de corte e da velocidade de corte, a potência de corte pode ser definida pela equação abaixo:

pc=Fc.Vc sendo: Pc (cv)

60.75 Fc (kgf)

Vc(m|min)

Pc=Fc.Vc sendo: Pc (kw)

60000 Fc (N)

Vc(m|min)

Potência fornecida pelo motor:

Pm=Pc sendo: n=rendimento