USINAGEM

Universidade Federal do Pará - UFPA Faculdade de Engenharia de Tucuruí - FET Curso de Graduação em Engenharia Mecânica

USINAGEM DOS METAIS

Tucuruí, novembro/20101

Introdução

A usinagem é o processo de fabricação mecânica que consiste em alterar as dimensões de uma peça pela retirada ou remoção de cavacos. Este processo é um dos mais utilizados pela indústria metal-mecânica. O presente trabalho aborda os principais conceitos sobre usinagem no âmbito econômico como determinar o intervalo de máxima eficiência, assim como a velocidade de corte e máximo lucro como também as principais avarias que ocorrem na ferramenta assim como as principais formas de desgaste da ferramenta de corte e os principais fatores que vão atuar na sua vida útil como velocidade corte, avanço, forças de usinagem, vibrações no processo etc. O trabalho expõe sobre a usinabilidade dos materiais e suas propriedades inerentes ao processo de usinagem dos metais, tais como vida da ferramenta, composição química, dureza, microestrutura, forças de usinagem, produtividade, temperatura de corte, características do cavaco, etc.

Avarias e desgaste da ferramenta

2.1 - Avarias da ferramenta

Consideram-se como avarias da ferramenta as quebras, trincas, sulcos distribuídos em forma de pente e as deformações plásticas, que ocorrem no gume cortante durante a usinagem.

2.2 - Quebra

A ruptura da ponta ou da aresta cortante da ferramenta é originada pela ação de grandes forças de usinagem nos seguintes casos:

Ângulo da ponta ou ângulo de cunha pequeno;

Material de corte quebradiço;

Corte interrompido;

Parada instantânea do movimento de corte sem a retirada prévia da ferramenta da peça;

As pequenas variações da aresta cortante aparecem quando o material da peça apresenta incrustações duras. Isto se dá frequentemente no emprego de pastilhas de material cerâmico e de carbonetos duros, os quais são sensíveis às bruscas solicitações locais. Por outro lado, ferramentas tenazes, com menos resistência à compressão, como o aço rápido, são menos sensíveis a quebra. Porém essas ferramentas deixam acontecer uma deformação da superfície de saída, na zona de contato cavaco-ferramenta, quando solicitadas a grandes esforços de corte.

2.3 - Trincas devidas às variações de temperatura

As trincas originadas pela variação de temperatura se formam principalmente nas pastilhas de carboneto pouco tenazes. Dois fatores contribuem para formação dessas trincas:

Variações bruscas de temperatura;

Solda da pastilha no cabo da ferramenta;

Durante a usinagem se desenvolve uma grande quantidade de calor, que é dissipada em parte pela ferramenta. A região da ferramenta, no qual a temperatura é mais alta, é a que está em contato com o cavaco. Nas regiões distantes desta a temperatura é inferior. Nas ferramentas com pastilhas de metal duro este fato ainda se agrava, pois o coeficiente de dilatação do metal duro é aproximadamente a metade do material de suporte. As pastilhas soldadas deformam-se diferentemente dos suportes, estarão sujeitas a tensões de cisalhamento na superfície de contato pastilha ferramenta. Estas tensões provocam tensões de flexão na pastilha, as quais vão originar tensões de tração na superfície de saída. Tais tensões poderão conduzir a formação de trincas, as quais em geral se localizam no meio da pastilha e se desenvolvem perpendicularmente à aresta de corte.

2.4 - Sulcos distribuídos em forma de pente

Os sulcos distribuídos em forma de pente aparecem no corte interrompido na usinagem com avanço variável e no acesso irregular do refrigerante de corte. Tais ocorrências provocam uma variação da temperatura de corte. São observados com frequência na operação de fresamento com pastilha de metal duro. A camada superficial da pastilha, a uma temperatura bastante alta se dilata. Porém, as camadas subsequentes, a temperaturas inferiores, terão uma dilatação bem menor. Como consequência, tais camadas impedirão o processamento de uma dilatação muito maior na camada superficial. Desta forma origina-se na camada superficial tensões de compressão. Em consequência disto, haverá a determinada distância da superfície de contato tensões de tração. Num instante de tempo seguinte, com a variação da temperatura de corte, isto é, com o resfriamento da camada de contato, essa camada estará submetida a tração, enquanto que as camadas subsequentes passarão a ser solicitadas a compressão. Esta variação de temperatura proveniente do corte interrompido ou do acesso irregular do refrigerante de corte.

Após um determinado número de variações de solicitações na pastilha de metal duro, aparecem trincas superficiais. Estas trincas, sob ação da peça e do cavaco em movimento, originam pequenos sulcos. Tais sulcos distribuem-se na forma de pente. Além desses sulcos há os sulcos transversais, porém enquanto estes se apresentam somente na superfície de folga da ferramenta, os sulcos distribuídos em forma de pente se apresentam nas duas superfícies ou somente na superfície de saída. Ambos conduzem, no fim de um determinado tempo de usinagem, a quebra da aresta cortante.

Desgaste e vida da ferramenta

3.1 – Generalidades

Denomina-se vida de uma ferramenta o tempo que a mesma trabalha efetivamente, até perder a sua capacidade