Programa de Graduação em Engenharia Mecânica

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Programa de Graduação em Engenharia Mecânica

Frederico Mendonça Campello

Izabela Angela Santos

João Pedro Ferreira Palhares

Leonardo Vecchia Rodrigues Lelis

Raphael de Freitas Neves

Rodrigo Menezes Gontijo

USINAGEM DURA

Belo Horizonte

2016

Frederico Mendonça Campello

Izabela Angela Santos

João Pedro Ferreira Palhares

Leonardo Vecchia Rodrigues Lelis

Raphael de Freitas Neves

Rodrigo Menezes Gontijo

USINAGEM DURA

Trabalho apresentado ao Programa de Graduação em Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial para a conclusão do curso de Usinagem.

Professor: Luís Henrique Andrade Maia

Área de concentração: Usinagem de metais

Belo Horizonte

2016

RESUMO

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ABSTRACT

 SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

1.1 Objetivo

2. REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 Tratamentos térmicos

        2.1.1 Têmpera

2.2 Torneamento

2.3 Fresamento

2.4 Retificação

2.5 Ferramenta de corte

2.6 Materiais para ferramenta

        2. 6. 1 Metal Duro

        2. 6. 2 Cerâmica

        2. 6. 3 PCBN

        2. 6. 4 Diamante

2.7 Usinabilidade

2.8 Parâmetros de Usinagem

3. AVANÇOS TECNOLÓGICOS

4. APLICAÇÕES

5. CONCLUSÃO

1. INTRODUÇÃO

        A usinagem é o conjunto de processos, nos quais ocorre a retirada de material em forma de cavado por meio de forças de cisalhamento. Desde antes de Cristo, já havia indícios de que o homem usinava metais e a partir da revolução industrial, no século XIX, esses processos se difundiram e se desenvolveram bastante.

        Mesmo após vários anos, desde de que esse processo começou a ser vastamente empregado, vários fatores ainda limitam a usinagem, como por exemplo o grande tempo para usinagem das peças, o curto período de vida de algumas ferramentas, a presença de ciclos inativos no processos e a dificuldade de se usinar certos tipos de materiais, principalmente quando se trata de materiais de elevada dureza. Se tratando do último citado, a usinagem de metais duros tem se feito cada vez mais necessária.

        Usinagem dura trata-se da usinagem de materiais tratados termicamente (têmpera, cementação, dentre outros). Devido às exigências de acabamento superficial e dimensional, estes materiais são tradicionalmente usinados em acabamento através de processos abrasivos, tal como a retificação. Porém, recentes melhorias na tecnologia das máquinas ferramentas (especificamente a rigidez e a precisão de posicionamento) e o advento de ferramentas de corte cerâmicas tornaram possíveis usinagens em acabamento de aço endurecidos, utilizando-se ferramentas com aresta definida de corte. Um dos principais motivos pelo qual a retificação vinha sendo utilizada nos processos de acabamento deve-se ao fato de a tecnologia de fabricação de rebolos cerâmicos ser conhecida e dominada desde os anos 70. Ferramentas para usinagem com aresta de corte definida fabricadas à partir de base cerâmica apresentavam, até um passado recente, problemas de vida útil, o que inviabilizava o seu emprego. Porém para a maioria das aplicações a retificação apresenta uma taxa de remoção de material inferior aos processos de usinagem com aresta definida de corte, desta forma sempre que possível é desejável que o processo de retificação seja substituído pelo pela usinagem dura.

1.1 Objetivo

        Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo a respeito do processo de usinagem dura, abordando a teoria de seus processos, os avanços tecnológicos presentes atualmente, sua aplicabilidade na indústria e no cotidiano e os parâmetros importantes durante as operações envolvidas.

2. REFERÊNCIAL TEÓRICO

2.1 – Tratamentos térmicos

        Os tratamentos térmicos envolvem operações de aquecimento e resfriamento subsequente, dentro de condições controladas de temperatura, tempo de exposição a essa temperatura, velocidade e tempo de resfriamento.

Esses processos têm vários objetivos, tais como, remoção das tensões internas, aumento de dureza e resistência mecânica, melhora da usinabilidade, resistência ao desgaste, entre outros. É comum verificar-se que a melhora de uma ou mais propriedades interfere em outras. Por exemplo, quando em um processo há o aumento da dureza de um aço, simultaneamente, há uma redução em sua ductilidade.

2.1.1 Têmpera

        É um dos tratamentos mais utilizados nos aços, principalmente os utilizados em construção mecânica. O processo consiste basicamente no aquecimento do material a uma temperatura acima da de recristalização, seguido de um resfriamento rápido, que geralmente é feito em líquidos. O resultado são modificações estruturais muito intensas que levam ao aumento da dureza, de tensões internas, da resistência ao desgaste e à tração, porém há uma queda da ductilidade.

2.2 Torneamento

        O torneamento é uma operação na qual a peça gira ao redor do eixo da máquina operatriz que executa o material de usinagem ( o torno), ao mesmo tempo que uma ferramenta de corte retira material da peça, de modo a se adquirir a forma desejada.

2.3 Fresamento

        Consiste em uma operação na qual o material é removido da peça por uma ferramenta giratória, chamada fresa, de múltiplos gumes cortantes. Cada gume remove uma pequena quantidade de metal. A operação permite a usinagem de superfícies apresentando qualquer orientação, porque tanto a peça quanto a ferramenta podem se movimentar.