Os Mecanismos de Formação de Cavaco

Mecanismos de formação de cavaco

         O cavaco pode ser identificado como sobra de materiais causado pelo processo de usinagem, a observação do mesmo demonstra informações críticas sobre o andamento da usinagem. A quantidade e o formato do cavaco, podem demonstrar o desperdício de material no processo, que representa até 50% do material bruto, já a observação da formação do cavaco, demonstra se o processo de usinagem está de acordo com o esperado. Alguns pontos são válidos destacar, como o calor gerado e o desgaste da ferramenta podem ser diagnosticados através do cavaco.

         A formação do cavaco, pode ser definida em 3 passos, onde em cada uma delas é possível uma diagnóstico do processo da usinagem.

            1º Passo

                    A sua deformação elástica ou “recalque”, é uma deformação momentânea, ocorre no breve momento de contato da ferramenta com o material bruto, onde o material bruto sofre a deformação elástica e caso o processo de usinagem for interrompido, o material bruto poderá ter a sua deformação desfeita.

            2º Passo

                    A deformação plástica ocorre momentos após a deformação elástica, onde o material bruto, caso o processo for pausado, não voltará inteiramente ao formato inicial. Porém, devido a deformação elástica existente na deformação plástica, o material poderá retroceder um pouco da forma inicial.

            3º Passo

A Ruptura/Cisalhamento, é o momento onde o material retirado/deformado se rompe da do material original, gerando assim a formação do cavaco. Este ponto de ruptura é apresentado em todo tipo de material, diversificado de acordo com a ferramenta, composição e dos parâmetros do maquinário da ferramenta.

O formato e tipo do cavaco depende de alguns fatores do processo que definirão quais serão. São alguns deles:

• A geometria da ferramenta, devido ao ajuste de ângulos do processo de usinagem da ferramenta.
• O material da ferramenta, devido ao material de formação e a sua geometria, material da peça, devido a diversidade de características como ponto de ruptura singular.
•  Fluido do corte, para resfriamento da peça.

Os cavacos são divididos em 3 tipos distintos, podendo estes serem subdivididos em outros tipos. Os três principais tipos são o Cavaco contínuo, cavaco arrancado e cavaco lamelar:

• Cavaco Contínuo

                    Normalmente ocorre devido a alta velocidade de usinagem, pelos materiais resistentes e um alto ângulo efetivo. Estas características do processo, faz com o cavaco tome uma forma contínua(longa), sendo desfavorável ao processo pelo motivo de manutenção do maquinário, ou seja, ocupa muito espaço durante a sua usinagem.

• Cavaco arrancado ou cisalhamento

                    São obtidos através de matéria prima de baixa ductilidade, sendo capaz de serem separados um dos outros ou unidos. Apresenta vantagem de baixo volume para acumulação no interior do maquinário. Mas devido ao pequeno tamanho podem causar danos no maquinário quando incrustado em suas fendas.

• Cavaco Lamelar

                    O cavaco deste tipo pode apresentar características longas ou curtas, diversificando do cavaco contínuo pela forma curvilínea, apresenta este formado devido às condições de corte, ao material bruto ser maleável demais e a geometria da ferramenta. Apresenta um ponto favorável quanto a questão de armazenamento. Pode apresentar pequenas ligações entre suas partes e uma descontinuidade devido ao baixo ângulo de corte, alta profundidade do corte, vibrações e baixa velocidade de corte.

Força  e potência de corte

Fatores como força e potência adequadas no processo de usinagem do corte da matéria bruta é determinante para um bom procedimento, através deles, é possível obter um resultado com tolerâncias de medidas reduzidas, saber o desgaste da ferramenta utilizada na usinagem e a temperatura que a peça/ferramenta poderá alcançar durante o processo de usinagem.

Processo de fresamento

Na operação de fresamento, a movimentação da ferramenta de usinagem e a peça a ser usinada provocam uma remoção de material e consequentemente geram uma superfície usinada. Esses movimentos de usinagem se caracterizam pela rotação da ferramenta e o avanço da peça que está sendo trabalhada.

Dentro da operação de fresamento, temos o que chamamos de corte  intermitente, onde o cavaco possui uma espessura variável, pois a cada volta da ferramenta de usinagem, cada um dos seus gumes de corte remove certa quantidade de material da peça.
                [pic 1]

As forças que atuam entre a peça e a ferramenta de usinagem são de fundamental importância, pois elas são as responsáveis pela deformação do material e consequentemente a criação dos cavacos. No estudo das forças de usinagem, consideramos que a força atua em um único ponto localizado na aresta cortante da ferramenta.

Então essa força é decomposta nos seguintes componentes;

[pic 2]

As componentes da força F são identificadas por índices, onde:
                c: para identificar a direção principal de corte.
                f: para identificar a direção de avanço.
                p: para identificar a direção perpendicular ao plano de trabalho (Pf).
        A força de corte (Fc) tem o mesmo sentido e direção da velocidade de corte vc. Esta força é responsável pela maior parte da potência de corte.
        A força de avanço (Ff) tem o mesmo sentido e direção da velocidade de avanço vf. Ela é a maior responsável pela deflexão da ferramenta.
        A força passiva (Fp) é a componente de F perpendicular ao plano de trabalho Pf (onde se localizam Fc e Ff). Caso a ferramenta tenha gumes retos (kr = 90o, ls = 0o) a Fp será muito pequena em relação à Fc e Ff.
        A potência de corte (Pc) é a potência entregue ao gume da ferramenta e consumida na remoção de cavacos.
        A potência de acionamento (Pa) é a potência fornecida pelo motor à máquina ferramenta. Ela difere da potência de corte pelas perdas que ocorrem por atrito nos mancais, engrenagens, sistemas de avanço, etc.
        O rendimento (h) da máquina ferramenta é definido pela razão entre Pc e Pa.