UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

DISCIPLINA: USINAGEM II

PROFESSOR: ROSEMAR BATISTA DA SILVA

FABRICAÇÃO DE ENGRENAGEM DE DENTES

RETOS PELO MÉTODO DIVISOR

Relatório da Aula Prática n°1

ALUNOS: André Matos Oliveira N° 11021EMC044

Guilherme Oliveira Gonçalves N° 11021EMC010

Henrique Martins Teixeira N° 11021EMC015

Uberlândia, 11 de abril de 2016

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SUMÁRIO PÁGINA

1. Objetivo 3

2. Introdução 3

3. Procedimento Experimental 4

4. Análise e Discussão dos Resultados 6

5. Conclusão 7

6. Referências Bibliográficas 7

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1. OBJETIVO

O objetivo deste experimento é ter o conhecimento do processo de fabricação de

engrenagem de dentes retos, tendo como auxílio o aparelho divisor universal com

divisão direta. Com este experimento é possível notar as vantagens e desvantagens em

relação aos outros métodos de produção de engrenagens.

2. INTRODUÇÃO

Sabe-se que engrenagens são rodas com dentes padronizados que têm a função

de transmitir movimento e força entre dois eixos. Elas também são utilizadas, muitas

vezes, para variar o número de rotações ou o sentido dessas. Seus tipos são inúmeros e

para cada forma de mecanismo há uma engrenagem ideal.

Atualmente, há vários modos de produzir engrenagens e uma das mais didáticas

é pelo método do fresamento convencional, com o auxílio do divisor universal. Tal

processo necessita de uma fresa módulo, escolhida de acordo com as características da

engrenagem e seu material; uma fresadora que suporte a ferramenta e um divisor para

que os dentes das engrenagens fiquem corretamente espaçados.

Figura 1 – Fresa módulo Figura 2 – Fresadora universal

NATAL

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3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foi fabricado, nesta aula prática, uma engrenagem cilíndrica de dentes retos por

fresamento convencional, sem o fluido refrigerante e com o auxílio do divisor. Para a

realização desse experimento, utilizou-se a fresadora universal NATAL de 1969,

disposta no laboratório LEPU, que possui 2 CV de potência.

A ferramenta escolhida para o processo foi uma fresa módulo 2 de aço-rápido,

com 12 arestas de corte, α = 20°, diâmetro externo de 58 mm e indicada para a

fabricação de engrenagens de 33 a 55 dentes. O blanque usinado foi o de alumínio 1100,

110 HB que possuía 94mm de diâmetro externo e 20 mm de largura. Os dados

fornecidos no projeto da engrenagem eram: M = 2, Z = 45 dentes e De = 94mm.

A partir das seguintes equações, foram calculados diversos parâmetros da

engrenagem:

Para uma engrenagem de 45 dentes, dividindo 360° por 45, encontra-se 8° entre

cada dente. Utiliza-se o aparelho divisor para fazer divisões no movimento de giro da

peça, a partir da seguinte equação:

Figura 3 – Aparelho divisor

universal

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NVM= Número de voltas da manivela

K= Constante de redução da máquina

Z= Número de dentes

Escolhendo a escala certa no divisor, multiplicando o dividendo e o divisor por

2, conseguiu-se , significando que para cada dente deve-se andar 16 em 18 furos na

escala escolhida. A escala escolhida neste caso foi a de 18 furos da face A.

Após o levantamento de todos os dados necessários da máquina, da ferramenta e

do blanque, foram calculados os parâmetros de corte que seriam empregados na

operação de fresamento.

Como a ferramenta era de aço rápido e o blanque era de alumínio, sugeriu-se

uma velocidade de corte de aproximandamente 40m/min. Assim, com D=58mm, temos

que:

O valor mais próximo desta rotação permitida pela máquina é de 260 rotações

por minuto, logo podemos calcular a velocidade de corte realizada pela máquina.

Sendo assim, a velocidade decorte utilizada será Vc=47m/min. A partir deste

dado, podemos calcular o avanço utilizado. Nota: o avanço deve possuir algum valor

entre 0,001 e 0,6mm/rot. Sugeriu-se utilizar uma velocidade de avanço F=26mm/min.

Portanto, calcula-se o avanço da seguinte forma:

𝐹 = 𝑉. 𝑓 = 𝑓. 𝑛

26 = 𝑓. 260 → 𝑓 = 0,10 𝑚𝑚/𝑟𝑜𝑡

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A profundidade de corte ap é igual a própria largura da fresa módulo, que

equivale ao espaço vazio entre um dente e outro da engrenagem. O cálculo da

penetração de trabalho ae envolve o cálculo da altura h do dente da engrenagem (ae =

h). Para isso,utilizou-se a norma DIN/ABNT que diz que h = 2,166 . M , onde M é o

módulo da engrenagem. Então:

Como a resolução da elevação da mesa da máquina era de 0,05 mm, não foi

possível subir exatamente 4,332 mm. Ao invés disso, adotou-se h = 4,30 mm. Para isso,

como cada divisão da escala da mesa equivale a 0,05 mm, e uma volta completa possui

40 divisões, equivalente a 2 mm, foram dadas 2 voltas completas mais 6 divisões para

elevar a mesa em 4,30 mm.

4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Com base nos resultados obtidos com o procedimento experimental realizado e

nos cálculos realizados, podemos fazer as seguintes análises e observações a cerca

destes resultados proporcionados pela Fresadora Universal NATAL.

1. Para uma velocidade de corte de Vc=40 mm/min e D=58mm, encontrou-se uma

rotação de aproximadamente 219 rpm, cujo valor mais próximo da máquina é 260 rpm,

sendo este o valor utilizado para o experimento.

2. Com a rotação posssibilitada pela máquina, velocidade de avanço determinada

em F=26 mm/min, encontramos o seguinte valor para avanço f=0,10 mm/rot.

3. Para determinar a altura do dente, usou-se a expressão ae=h.M, obtendo o valor

de 4,332 mm para a altura do dente, porém este valor foi aproximado para 4,3mm

devido a resolução da máquina.

Após a fabricação da engrenagem, foram obtidos os seguintes valores para a

peça:

Diâmetro externo: 93,85 mm

Largura do dente: 20,15 mm

Expessura no pé do dente: 4,00 mm

Expessura na ponta do dente: 2,00 mm

Altura do dente: 4,35 mm

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Após estas medidas, notou-se uma pequena diferença entre os valores obtidos

com o procedimento experimenta e os valores previstos pelas equações teóricas a cerca

do projeto de engrenagem.

Tal fato se deve às fontes de erros presentes durante o procedimento

experimental. Tais erros estão associados aos desvios presentes no eixo de apoio da

ferramenta que possui um pequeno desvio de paralelismo em relação ao eixo de apoio

do blanque.

Também é observado que existem folgas no equipamento que acabam

compromentendo as dimensões obtidas na engrenagem. Além disso, o próprio material

também sofre algumas deformações não apresentadas nos cálculos teóricos, tal como a

presená de rebarbas principalmente na saída da ferramenta, o que implica numa pequena

variação da largura do dente.

5. CONCLUSÃO

Para fins didáticos, o equipamento utilizado é ideal mesmo apesar dos desvios

encontrados entre os valores teóricos e experimentais, uma vez que realiza o processo

de fabricação dos dentes de forma que fique evidenciado todo o procedimento efetuado

para fabricação do dente.

Pôde ser percebido que a engrenagem fabricada com tais parâmetros

selecionados possui um acabemtno bom, porém com ressalvas no início e final do dente

em virtude dos desvios encontrados no equipamento e nas características intrínsecas do

alumínio.

Também retira-se deste experimento que a fabricação de engrenagem por

usinagem deve ser realizada com equipamentos de alta precisão, uma vez trata-se de um

elemento de máquina que trabalha com variáveis críticas como acúmulo de tensões e

fadiga no processo de transmissão de potência, portanto as tolerâncias são muito

apertadas para que se obtenha o melhor desempenho possível.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Da Silva, R. B. Capítulo 2 – Engrenagens e Processos de FABRICAÇÃO. Pp 57 a

69.