Post on 12-Nov-2015
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Curso de Engenharia de Produo
Processos de Fabricao
Processos de Fabricao
Usinagem
Usinagem todo o processo pelo qual a forma de uma pea
modificada pela remoo progressiva de cavacos ou aparas de
material metlico ou no-metlico.
Processos de Fabricao
Processos de Fabricao
Usinagem
Usinagem permite:
acabamento de superfcie de peas fundidas ou conformadas,
fornecendo melhor aspecto e dimenses com maior grau de
exatido;
possibilidade de abertura de furos, roscas, rebaixos etc.;
custo mais baixo porque possibilita a produo de grandes
quantidades de peas;
fabricao de somente uma pea com qualquer formato a partir
de um bloco de material metlico, ou no-metlico.
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Usinagem
A usinagem uma enorme famlia de operaes, tais como:
torneamento brochamento rasqueteamento
aplainamento roscamento limagem
furao retificao mandrilamento
brunimento fresamento lapidao
serramento polimento afiao
Essas operaes so realizadas manualmente ou por uma grande
variedade de mquinas-ferramenta que empregam as mais
variadas ferramentas.
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Usinagem
Quer seja com ferramentas manuais como a talhadeira, a serra
ou a lima, quer seja com ferramentas usadas em um torno, uma
fresadora ou uma furadeira, o corte dos materiais sempre
executado pelo que chamamos de princpio fundamental, um dos
mais antigos e elementares que existe: a cunha.
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Do ponto de vista da estrutura do material, a usinagem
basicamente um processo de cisalhamento, ou seja, ruptura por
aplicao de presso, que ocorre na estrutura cristalina do metal.
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A caracterstica mais importante da cunha o seu ngulo de cunha
ou ngulo de gume (c). Quanto menor ele for, mais facilidade
a cunha ter para cortar. Assim, uma cunha mais aguda facilita a
penetrao da aresta cortante no material, e produz cavacos
pequenos, o que bom para o acabamento da superfcie.
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Por outro lado, uma ferramenta com um ngulo muito agudo ter a
resistncia de sua aresta cortante diminuda. Isso pode danific-la
por causa da presso feita para executar o corte.
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Outra coisa que a gente tem de lembrar que qualquer material
oferece certa resistncia ao corte. Essa resistncia ser tanto maior
quanto maiores forem a dureza e a tenacidade do material
a ser cortado. Por isso, quando se constri e se usa uma ferramenta
de corte, deve-se considerar a resistncia que o material oferecer
ao corte.
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Dureza: a capacidade de um material resistente ao desgaste
mecnico.
Tenacidade: a capacidade de um material de resistir quebra.
Formo Talhadeira
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A cunha da ferramenta deve ter um ngulo capaz
de vencer a resistncia do material a ser cortado, sem que sua
aresta cortante seja prejudicada.
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No basta que a cunha tenha um ngulo adequado ao material a ser
cortado. Sua posio em relao superfcie que vai ser cortada
tambm influencia decisivamente nas condies do corte.
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a ferramenta de plaina representada abaixo possui uma cunha
adequada para cortar o material. Todavia, h uma grande rea de
atrito entre o topo da ferramenta e a superfcie da pea.
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Para solucionar esse problema, necessrio criar um ngulo de folga
ou ngulo de incidncia (f) que elimina a rea de atrito entre o topo
da ferramenta e o material da pea.
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Alm do ngulo de cunha (c) e do ngulo de folga (f), existe ainda um
outro muito importante relacionado posio da cunha. o ngulo
de sada (s) ou ngulo de ataque..
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Do ngulo de sada depende um maior ou menor atrito da superfcie
de ataque da ferramenta. A consequncia disso o maior ou o
menor aquecimento da ponta da ferramenta. O ngulo de sada pode
ser positivo, nulo ou negativo.
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Os ngulos de cunha, de folga e de sada foram denominados
respectivamente de c, f e s. Esses ngulos podem ser representados
respectivamente pelas letras gregas , e .
Todos esses dados sobre os ngulos representam o que chamamos
de geometria de corte. Para cada operao de corte existem, j
calculados, os valores corretos para os ngulos da ferramenta a fim
de se obter seu mximo rendimento. Esses dados so encontrados
nos manuais de fabricantes de ferramentas.
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Para materiais que oferecem
pouca resistncia ao corte, o
ngulo de cunha (c) deve ser
mais agudo e o ngulo de
sada (s) deve ser maior.
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Para materiais mais duros a
cunha deve ser mais aberta e
o ngulo de sada ( s ) deve
ser menor.
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Para alguns tipos de materiais
plsticos e metlicos com
Irregularidades na superfcie,
adota-se um ngulo de sada
negativo para as
operaes de usinagem.
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Outros parmetros de usinagem:
A ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas de trabalho que o
metal que estiver sendo usinado. Essa caracterstica se torna cada
vez mais importante medida que a velocidade aumenta pois com o
aumento da velocidade de corte, a temperatura na zona de corte
tambm aumenta, acelerando o processo de desgaste da
ferramenta. A essa propriedade chamamos de dureza a quente.
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A ferramenta deve ser feita com um material que, quando
comparado ao material a ser usinado, deve apresentar
caractersticas que mantenham seu desgaste no nvel mnimo.
Considerando- se que existe um aquecimento tanto da ferramenta
quanto do material usinado, por causa do atrito, o material da
ferramenta deve ser resistente ao encruamento e microssoldagem
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Encruamento: o endurecimento do metal aps ter sofrido
deformao plstica resultante de conformao mecnica.
Microssoldagem: a adeso de pequenas partculas de material
usinado ao gume cortante da ferramenta.
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A ferramenta deve ser dura, mas no a ponto de se tornar
quebradia e de perder resistncia mecnica. Ela deve ser de um
material compatvel, em termos de custo, com o trabalho a ser
realizado. Qualquer aumento de custo com novos materiais deve ser
amplamente compensado por ganhos de qualidade, produtividade e
competitividade.
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Do ponto de vista do manuseio, a ferramenta deve ter o mnimo
atrito possvel com a apara, dentro da escala de velocidade de
operao. Isso importante porque influi tanto no desgaste da
ferramenta quanto no acabamento de superfcie da pea usinada.
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Para que as ferramentas tenham essas caractersticas e o
desempenho esperado, elas precisam ser fabricadas com o material
adequado, que deve estar relacionado:
natureza do produto a ser usinado em funo do grau de exatido e custos;
ao volume da produo;
ao tipo de operao: corte intermitente ou contnuo, desbastamento ou
acabamento, velocidade alta ou baixa etc.;
aos detalhes de construo da ferramenta: ngulos de corte, e
de sada, mtodos de fixao, dureza etc.;
ao estado da mquina-ferramenta
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Levando isso em considerao, as ferramentas podem ser fabricadas
dos seguintes materiais:
1. Ao-carbono: usado em ferramentas pequenas para trabalhos em
baixas velocidades de corte e baixas temperaturas (at 200C),
porque a temperabilidade baixa, assim como a dureza a quente.
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2. Aos-ligas mdios: so usados na fabricao de brocas, machos,
tarraxas e alargadores e no tm desempenho satisfatrio para
torneamento ou fresagem de alta velocidade de corte porque sua
resistncia a quente (at 400C) semelhante do ao-carbono. Eles
so diferentes dos aos-carbonos porque contm cromo e
molibdnio, que melhoram a temperabilidade. Apresentam tambm
teores de tungstnio, o que melhora a resistncia ao desgaste.
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3. Aos rpidos: apesar do nome, as ferramentas fabricadas com esse
material so indicadas para operaes de baixa e mdia velocidade
de corte. Esses aos apresentam dureza a quente (at 600C) e
resistncia ao desgaste. Para isso recebem elementos de liga como o
tungstnio, o molibdnio, o cobalto e o vandio.
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4. Ligas no-ferrosas: tm elevado teor de cobalto, so quebradias
e no so to duras quanto os aos especiais para ferramentas
quando em temperatura ambiente. Porm, mantm a dureza em
temperaturas elevadas e so usadas quando se necessita de grande
resistncia ao desgaste. Um exemplo desse material a estelite, que
opera muito bem at 900C e apresenta bom rendimento na
usinagem de ferro fundido.
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5. Metal duro (ou carboneto sinterizado): compreende uma famlia
de diversas composies de carbonetos metlicos (de tungstnio, de
titnio, de tntalo, ou uma combinao dos trs) aglomerados com
cobalto e produzidos por processo de sinterizao. Esse material
muito duro e, portanto, quebradio. Por isso, a ferramenta precisa
estar bem presa, devendo-se evitar choques e vibraes durante seu
manuseio.
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Usinagem
O metal duro est presente na ferramenta em forma de pastilhas que
so soldadas ou grampeadas ao corpo da ferramenta que, por sua
vez, feito de metal de baixa liga. Essas ferramentas so empregadas
para velocidades de corte elevadas e usadas para usinar ferro
fundido, ligas abrasivas no-ferrosas e materiais de elevada dureza
como o ao temperado. Opera bem em temperaturas at 1300C.
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O metal duro est presente na ferramenta em forma de pastilhas que
so soldadas ou grampeadas ao corpo da ferramenta que, por sua
vez, feito de metal de baixa liga. Essas ferramentas so empregadas
para velocidades de corte elevadas e usadas para usinar ferro
fundido, ligas abrasivas no-ferrosas e materiais de elevada dureza
como o ao temperado. Opera bem em temperaturas at 1300C.
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Outros materiais usados na fabricao de ferramentas para
usinagem, porm de menor utilizao por causa de altos custos e do
emprego em operaes de alto nvel tecnolgico, so:
Cermica de corte, como a alumina sinterizada e o corindo,
Materiais diamantados, como o diamante policristalnico (PCD)
Boro policristalnico (PCB).
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