Processo de Usinagem

Processos de Usinagem

Aula 10

- Foras, presso especfica e potncia de corte -


Conseqncias dos Esforos na Ferramenta

Pea

Ferramenta

,n

Cavaco

,f

Atrito

ForcaMovimento

relativo

Calor

Desgaste

Material pea /

material ferramenta


Conseqncias dos esforos na Ferramenta


Foras de usinagem

Fora de usinagem = f {condies de corte (f, vc, ap), geometria da ferramenta (, , ), desgaste da ferramenta, uso de lubri-refrigerantes, outros}

Onde:

F = Fora de usinagem

Fc = Fora de corte

Ff = Fora de avano

Fp = Fora passiva

,f ,nFf

Fp

Fc

F


Foras na furao


Foras no fresamento

Fora e potncia de corteGrandezas do processo de usinagem

Onde:

r = ngulo de direo do gume

ap=Profundidade de corte

f = Avano b = largura de usinagem h = Espessura de usiangem



Fora de corte F

Fora ativa Fa Fora passiva Fp

Fora efetiva Fe Fora efetiva normal FeN

Fora de corte Fc Fora de corte normal FcN

Fora de avano Ff Fora normal Fn

Componentes da Fora ativa Fa

na direo efetiva vertical a direo efetiva

na direo de corte na direo de corte

vertical a direo do avano na direo do avano

no plano de trabalho

Componentes da fora de corte F

vertical ao plano de trabalho

Seo de usinagem - A


F c=AK c

A=a p fA=bh

h= fsinr

b=a p

sinr rA

b

h

a p

f


Fora de corte e Fora especfica de corte

Fora de corte

- o principal fator no clculo da potncia necessria a usinagem

Depende principalmente:

material a ser usinado

das condies efetivas de usinagem

seo de usinagem

do processo


Equao Fundamental da Fora de Corte

A equao fundamental da fora de corte tambm denominada de equao

Kienzlepermite relacionar as constantes do processo de usinagem com o

material a ser usinado

Conceitualmente esta independe do processo de usinagem

F c=a p fKcF c=bhKc

F c=AK c


Fora especfica de corte - Kc

Fora especfica de corte, fatores de influncia e consideraes

Kc - fator puramente matemtico

Influnciado basicamente pelo material, em especial a resistncia e

elementos de liga

Influnciado pela geometria da ferramenta

Kc1.1 representa o valor da fora especfica para um cavaco com rea de 1

mm2 (b=1 mm, h=1mm) Para cada grupo de materiais existe um valor de fora especfica de

corte Kc

K c=K c1.1bhmc

O principal valor da fora especfica de corte Kc1.1

e o coeficiente m da

tangente do ngulo de inclinao dependem do materia e so

dedeterminado por meio de ensaios experimentais



Tabela com valores de Kc e Kc1.1


Fatores de correo para Kc e Kc1.1No caso de desvios das condies de usinagem dadas, so necessrios fatores de correoAplicadas quando:

correo do ngulo efetivo de corte - Krcorreo da velocidade de corte - Kvcorreo do material do material da ferramenta KSchcorreo do desgaste - KVer

F c=bhK cK K VK SchK Ver


Fatores de correo para Kc e Kc1.1

F c=bhK cK K VK SchK VerClculo e faixa de valores para as variveis Observaes


Fatores de influncia na fora de corte e fora especfica de corte

Velocidade de corte

- Na ordem de 100 m/min a fora de corte sofre decrcimos mnimos com o

aumento da velocidade de corte. Na faixa abaixo de 100 m/min o aumento

da fora de corte depende principalmente das caractersticas do material



Avano

- O avano e/ou a espessura de corte h excercem a uma das principais

influncias sobre a fora de corte

0 h 0,05 f,h

FC

Limite de validade da relao da fora de corte

b, aP



Profundidade de corte - ap

- com o aumento da profundidade de corte a fora de corte aumenta

proporcionalmente. Dependendo do avano selecionado o coficiente

angular da linha se alterando a inclinao da mesma

0

FC

f, h

b, aP



Material

- Quando diferentes tipos de materiais so usinados com parmetros

constantes as foras de corte resultantes so diferentes, e dependem das

propriedades dos materiais. Como aproximao inicial pode-se assumir

que com o aumento da tenso de ruptura ou a dureza a fora de corte

aumenta.

0

FC

Tipo de material

m, HB



Material da ferramenta

- A escolha do material da ferramenta adequado um dos fatores

decisivos que influenciam na foras de corte.

- As condies acima se aplicam a materiais ferrosos

0

FC

Ao rpido

vC

Metal duroCermicasCBN



Fluido de corte

- O uso de fluidos de corte (lubrificantes ou refrigerantes) pode reduir as

foras de corte quando comparado com a usinagem a seco.

0

FC

Corte a seco

vC

Corte com fluido



Relao de corte G

- De forma geral uma relao G entre 2 e 10 para desbaste e de G entre 10 e 20 para acabamento.- A influncia da relao de corte no to forte quanto a influncia do avano ou da profundidade de corte- Uma baixa relao mais favorvel com relao as foras. J uma relao G maior mais favorvel em termos de maior vida da ferramenta

0

FC

A= cte.

ap

f ap

f

G=a pf

1 10



ngulo de sada efetivo

-

FC

0+- 0 + 0



nguo de direo

- O ngulo de direo tem pouca influncia nas foras de corte

0

FC

Corte combinado

Kr

Corte livre


Torque e PotnciaA potncia de corte Pc o mais importane fator para selecionar uma muina ferramenta

onde:P - potncia [kW]F - forca [N] (Equation 2.10)v - velocidade [m/min]

Se o torque e a velocidade so utilizados para determinar a potncia temos:

onde:P - potncia [kW]Md - torque [N/m] (Equation 2.11)n - velocidade [rpm]


Torque e PotnciaA potncia diretamente necessria na ferramenta determinada por:

onde:Pc - potncia de corte[kW]Fc - forca de corte [N]vc - velocidade de corte [m/min]

A potncia de avano calculada por:

Pf - potncia avano [kW]Ff - fora de avano [N]vf Velocidade de avano [mm/min]


Torque e PotnciaA potncia efetiva

onde:Pe - potncia efetiva [kW]Pc - potncia de corte [kW]Pf - potncia avano [kW]

A potncia do motor calculada por:

Pa - potncia do motor [kW]Pc - potncia de corte [kW] eficincia eltrica do motor [mm/min]


Taxa de remoo de material

A Taxa de remoo de material Q mede a produtividade em termos da

quantidade de material removido pela mquina-ferramenta em perodo

especfico de tempo ou volume especfico de material removido

Q Volume removido no tempo [cm3/min]

A seo de usinagem [mm2]

vc - velocidade de corte [m/min]


Taxa de remoo de material

Volume especfico do cavaco

Qc Volume especfico de cavaco [cm3/KW min]

Pc - potncia de corte [kW]

A seo de usinagem [mm2]

Fc - forca de corte [N]

vc - velocidade de corte [m/min]

Kc Fora especfica de corte [N/mm2]

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