Usinagem

1 INTRODUÇÃO

As operações de usinagem são aquelas que, ao conferir à peça a forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer destes três bens, produzem cavaco. Neste trabalho prático iremos focar nos processos de torneamento.

O torno mecânico é a máquina ferramenta mais antiga fabricada pelo homem e dele derivaram todas as outras inventadas. Inicialmente, os movimentos de rotação da máquina eram gerados por pedais. A ferramenta para tornear ficava na mão do operador que dava forma ao produto. Quando a ferramenta foi fixada à máquina, o operador ficou mais livre para trabalhar. Pode-se dizer que nesse momento nasceu a máquina-ferramenta.

O torno, desde antigamente, é utilizado como meio de fabricar rodas, partes de bombas d'água, cadeiras, mesas, e utensílios domésticos. Sabe-se que antigas civilizações, a exemplo dos egípcios, assírios e romanos, já utilizavam antigos tornos como um meio fácil de fazer objetos com formas redondas.

Com a invenção da máquina a vapor, os meios de produção foram adaptados à nova realidade. Os tornos a vapor não só diminuíam a necessidade de mão de obra, já que com essa nova invenção, os tornos podiam ser operados por uma pessoa apenas, como também fez com que a mão de obra se tornasse menos especializada.

Em 1906, o torno sofre algumas modificações. A correia motriz é movimentada por um conjunto de polias de diferentes diâmetros, o que possibilitava uma variada gama de velocidades de rotação. Com o passar dos anos foram se inovando os tornos até chegarmos ao torno CNC (Comando Numérico Computadorizado).

O torneamento permite trabalhar peças cilíndricas movidas por um movimento uniforme de rotação em torno de um eixo fixo. O torno mecânico executa qualquer espécie de superfície de revolução uma vez que a peça que se trabalha tem o movimento principal de rotação, enquanto a ferramenta possui o movimento de avanço e de translação.

Como os demais trabalhos executados com máquinas-ferramenta, os processos de torneamento acontecem mediante a retirada progressiva do cavaco da peça a ser trabalhada. Definimos cavaco, a porção de material da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma geométrica irregular.

A otimização deste processo gera grandes resultados tanto em produtividade quanto em custos. Precisão, controle dimensional e possibilidade de produção de grandes lotes em pouco tempo são algumas das características destes processos que justificam o grande uso na indústria de manufatura, em destaque a indústria automobilística.

 

2 REFERENCIAL TEÓRICO

MOVIMENTOS ENTRE A PEÇA E A ARESTA CORTANTE

Devem-se distinguir duas espécies de movimentos: os que causam diretamente a saída de cavaco e os que tomam parte direta na formação de cavaco.

a) Movimento de corte: É o movimento entre a peça e a ferramenta, o qual sem o movimento de avanço origina somente uma única remoção de cavaco durante uma volta.

b) Movimento de avanço: É o movimento entre a peça e a ferramenta, que, juntamente com o movimento de corte, origina um levantamento repetido ou contínuo do cavaco, durante várias revoluções ou cursos.

c) Movimento efetivo de corte: É o resultante dos movimentos de corte e de avanço, realizados ao mesmo tempo.

d) Movimento de posicionamento: É o movimento entre a peça e a ferramenta, com o qual a ferramenta, antes da usinagem, é aproximada à peça.

e) Movimento de profundidade: É o movimento entre a peça e a ferramenta no qual a espessura da camada de material a ser retirada é determinada de antemão.

f) Movimento de ajuste: É o movimento de correção entre a peça e a ferramenta, no qual o desgaste da ferramenta deve ser compensado.

DIREÇÕES DOS MOVIMENTOS

As direções dos movimentos são suas direções instantâneas, os sentidos são aqueles resultantes quanto se considera a peça parada e a ferramenta realizando todo o movimento e as velocidades dos movimentos são suas velocidades instantâneas.

a) Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte;

b) Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço;

c) Direção de ajuste;

d) Direção de correção;

e) Direção de aproximação;

f) Direção de Reduo

VELOCIDADES

Devem-se distinguir a velocidade de corte, a velocidade de avanço e a velocidade efetiva de corte

a) Velocidade de corte: é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e sentido do avanço.

b) Velocidade do avanço: é a velocidade instantânea da ferramenta segundo a direção e sentido de avanço.

c) Velocidade efetiva de corte: é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção efetiva de corte.

GRANDEZAS DE CORTE

Essas são grandezas que devem ser ajustadas na máquina direta ou indiretamente para a retirada do cavaco.

a) Avanço, f, é o percurso de avanço em cada volta ou em cada curso da ferramenta na direção do movimento de avanço. A taxa de avanço é dada em mm/volta;

b) Profundidade de corte, ap, são as medidas de penetração da aresta principal de corte, medida numa direção perpendicular ao plano de trabalho;

c) Seção transversal de corte, A, é a área da seção transversal calculada de um cavaco a ser removido, medido perpendicularmente à direção de corte no plano de medida;

d) Largura de corte, b, a largura calculada da seção transversal de corte;

e) Espessura de corte, h, é a largura da seção transversal de corte;

f) Velocidade de corte, Vc, é a velocidade tangencial instantânea resultante da rotação da ferramenta em torno da peça. Os movimentos de corte e avanço ocorrem concomitantemente;

g) Velocidade de avanço, Vf, é o produto do avanço pela rotação da ferramenta;

h) Tempo de corte, tc, é a totalidade dos tempos ativos. Representa o tempo em que os movimentos de corte e/ou avanço estão efetivamente ocorrendo. Para torneamentos cilíndricos;

i) Volume de cavado removido, V’,

j) Força de corte, Fc, é definida por:

Onde Ks, Ks1 e 1-z são tabelados conforme o material da peça.

k) Potência de usinagem são as potências necessárias para a usinagem resultam como produtos das componentes da força de usinagem pelas respectivas componentes da velocidade de corte.

l) Potência de corte, Pc, é a potência disponível no gume da ferramenta e consumida na operação de remoção de cavacos, é ela que interessa nos cálculos de força e pressões específicas.

m) Potência de avanço, Pf,

CONCEITO DE DESBASTE/ACABAMENTO

Quanto à finalidade, as operações de torneamento podem ser classificadas ainda em torneamento de desbaste e torneamento de acabamento. Entende-se por acabamento, a operação de usinagem destinada a obter na peça as dimensões finais, o acabamento superficial especificado, ou ambos. O desbaste é a operação de usinagem, que precede o acabamento, visando obter na peça a forma e dimensões próximas das finais.

AVALIAÇÃO DA RUGOSIDADE

É o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas saliências e reentrâncias que caracterizam uma superfície. A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos. Ela influi na: qualidade de deslizamento; resistência ao desgaste; possibilidade de ajuste do acoplamento forçado; resistência oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes; qualidade de aderência que a estrutura oferece às camadas protetoras; resistência à corrosão e à fadiga; vedação; aparência.

A norma que define termos para especificação da rugosidade de superfícies e perfis é a NBR ISO 4287/2002.

a) Superfícies: geométrica (ideal), real (com desvios de acabamento) e efetiva (avaliada pela técnica da medição).

b) Perfis: geométrico, real, efetivo e de rugosidade (obtido a partir do perfil efetivo menos o desvio de forma - filtragem)