Desgaste de Ferramentas
Consideraes gerais
Desgaste em ferramentas
Qualidade de uma pea usinada
Tipos de Desgaste
Pelo menos trs formas de desgaste podem ser identificadas
nesta figura:
I. Desgaste de cratera (rea A da Figura 11.22);
II. Desgaste de flanco (rea B da Figura 11.22);
III. Desgaste de entalhe (notch wear, reas C e D da figura).
Tipos de Desgaste
Tipos de Desgaste
Desgaste de cratera e de flanco (VB)
Desgaste de flanco (VB)
Desgaste de flanco (VB)
Desgaste de Cratera (VB)
Desgaste de Cratera (VB)
Desgaste de entalhe
Desgaste em ferramentas de Usinagem
Qualidade de uma pea usinada
Qualidade de uma pea usinada
Qualidade de uma pea usinada
Formas de avaliao do desgaste
Medio direta
inspeo visual com comparao de padres (lupas);
mecnica (paqumetros, micrmetros, outros);
ptica (microscpios de ferramentaria);
ptica/eletrnica (cmeras CCD).
Medio indireta
aumento das vibraes;
aumento do rudo;
piora da qualidade;
rejeio dimensional;
aumentos das foras;
outros.
VIDA DA FERRAMENTA E FATORES
QUE A INFLUENCIAM
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
VIDA DA FERRAMENTA o tempo em que a mesma trabalha efetivamente, sem perder o corte, ou at que se atinja um critrio de fim de vida previamente estabelecido.
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
O critrio de fim de vida , geralmente, estabelecido pelo grau de desgaste. A grandeza deste desgaste depende de inmeros fatores, entre eles:
a) receio da quebra da aresta de corte devido ao desgaste;
b) temperaturas excessivas atingida pela ferramenta;
c) as tolerncias dimensionais no so mais possveis de se obter;
d) o acabamento superficial no mais satisfatrio;
e) aumento excessivo das foras de usinagem;
f) etc...
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
A vida da ferramenta pode ser expressa de vrias maneiras:
atravs do tempo total de trabalho (caso de cortes interrompidos, fresamento) [min]
percursos de corte [Km]
percurso de avano [mm]
volume de material removido [cm3]
nmero de peas produzidas
velocidade de corte para um determinado tempo de vida [m/min]
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Desgaste VB e KT em funo da velocidade de corte, para um
determinado tempo de usinagem
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Desgaste VB em funo da velocidade de corte, para ferro fundido
nodular com ferramenta de ao-rpido
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Velocidade de corte (m/min.)
De
sg
as
te f
lan
co
VB
(m
m)
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Determinao da curva de vida de uma ferramenta T x VC
Curva de vida de uma ferramenta
Desgaste VB em funo da velocidade de corte, para ferro fundido
nodular com ferramenta de ao-rpido
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Tempo de Usinagem (min,)
De
sg
as
te f
lan
co
VB
(m
m)
40 m/min.
50 m/min.
60 m/min.
70 m/min.
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Desgaste VB na ferramenta de ao-rpido na usinagem de ferro
fundido nodular.
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Equao de Taylor:
K e x so constantes para cada par ferramenta-pea e para condies de corte fixas.
K = vida da ferramenta para vc = 1m/min
x = coeficiente angular da reta
T K vcx .
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Os fatores que influenciam a vida da ferramenta, so os fatores que afetam a forma e os mecanismos de desgaste da mesma. So vrios parmetros e eles pode ser classificados assim:
Quanto pea
Quanto ferramenta de corte
Quanto ao fluido de corte
Quanto mquina ferramenta
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Quanto pea:
composio qumica
tamanho de gro
fuso e processo de fundio
fabricao - fundido
- forjado
- laminado
- trefilado
tratamento trmico - recozimento
- normalizao
- tempera e revenido
- outros
propriedades: - resistncia a trao
- ductilidade
- dureza
- encruabilidade
dimenses e forma
microestrutura
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Quanto ferramenta de corte:
composio
tratamento trmico
dureza e resistncia ao desgaste
geometria
tenacidade
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Quanto ao fluido de corte:
propriedades refrigerantes
propriedades lubrificantes
forma de aplicao
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
Quanto mquina-ferramenta:
tipo de mquina
rigidez
avano
profundidade
velocidade de corte
Vida da Ferramenta e Fatores que a Influenciam
FLUIDOS DE CORTE
1
Funes dos Fluidos de Corte
Principais:
Lubrificao baixas velocidades de corte;
Refrigerao altas velocidades de corte.
Menos importante:
Ajudar a retirar o cavaco da zona de corte;
Proteger a mquina ferramenta e a pea de corroso atmosfrica
2
Fluidos de corte
LUBRIFICANTE - A baixas velocidades de corte.
Reduzindo o atrito em condies severas de tenses extremamente altas.
COMO?
Lubrificao Hidrodinmica Lubrificao de Filme Misto
ou Limtrofe (Boundary Lubrication)
Penetrao do lubrificante na interface cavaco-ferramenta (apenas na zona de escorregamento)
Reao com o material do cavaco
Formao de uma camada de lubrificante slido (de baixa resistncia ao cisalhamento)
3
Fluidos de corte
Lubrificao hidrodinmica - Mancais.
4
Filme de leo lubrificante
Lubrificao hidrodinmica
Superfcie a
Superfcie b
Fluidos de corte
Lubrificao de filme misto - Usinagem
5
Superfcie a
Superfcie b
vcav
Fluidos de corte
REFRIGERANTE - A altas velocidades de corte
Reduzindo a temperatura de usinagem
COMO?
Aumentando a dissipao do Reduzindo a gerao de calor
calor pelo efeito refrigerante pelo efeito lubrificante
Os Fluidos de corte podem ter suas funes afetadas em superfcies
quentes, pela formao de colches de vapor que impedem o acesso
do fluido. 6
Fluidos de corte
RAZES PARA SE USAR FLUIDOS DE CORTE
Reduzir custos
Aumentar a taxa de produo
Como? Aumentando a vida das ferramentas
Reduzindo as foras / potncia de usinagem
Melhorando o acabamento superficial
facilitando a remoo dos cavacos da regio de corte
promovendo menos distoro na pea
7
Fluidos de corte
PRINCIPAIS PROBLEMAS CAUSADOS PELOS FLUIDOS
Problemas relativos a sade e segurana;
Promovem choques trmicos nas ferramentas;
Acelera o aparecimento de trincas de origem
trmica;
Manuteno e descarte.
8
Fluidos de corte
Fluidos de corte
Pessoas que trabalham freqentemente
com fluidos de corte podem:
Ter contato com a pele
Respirar sprays e vapores de fluidos
Engolir partculas
Dermatites
Problemas nos sistemas respiratrios e digestivos
Cncer 9
http://www.cdc.gov/niosh/images/derm041.gif
Hoje a legislao, originada de presses exercidas por
agncias de sade e de meio-ambiente, torna os problemas de
reciclagem e descarte dos fluidos de corte uma verdadeira
preocupao para os gerentes de produo.
Para garantir um sistema seguro e eficiente, os seguintes
itens tm que ser freqentemente monitorados e controlados:
Crescimento de bactrias e fungos
Odor
Fumaa
pH
Concentrao do fluido
Contaminao do fluido 10
Fluidos de corte
Fluidos de corte ADITIVOS
ANTIESPUMANTES
ANTICORROSIVOS
DETERGENTES
EMULGADORES
BIOCIDAS
EXTREMA PRESSO - EP
11
CLASSIFICAO DOS FLUIDOS DE CORTE
AR
AQUOSOS GUA
EMULSES
Fluidos emulsionveis
Fluidos semi-sintticos (microemulses)
SOLUES QUMICAS (FLUIDOS SINTTICOS)
LEOS MINERAIS
GRAXOS (VEGETAIS E ANIMAIS)
COMPOSTOS
USOS MLTIPLOS 12
Fluidos de corte
LEOS INTEGRAIS
leos minerais
leos graxos (vegetais ou animais)
leos compostos
leos de extrema presso
leos de usos mltiplos
13
Fluidos de corte
14
Fluidos vegetais
15
Fluidos vegetais
Vantagens
Alm das obvias vantagens de carter ambiental, os fluidos
de corte de base vegetal podem aumentar a vida das
ferramentas de corte, melhorar o acabamento superficial e
diminuir vibraes (ou chatter).
Maior poder lubrificante. Enquanto os leos de base mineral so formados por molculas de hidrocarbonetos puros, os leos de
base vegetal possuem alguns grupos funcionais contento
oxignio. Isto garante a esses leos uma carga levemente polar,
com maior atratividade por superfcies metlicas.
Maior ponto de inflamao 450oF (232oC) contra 235oF (113oC) para os leos de base mineral. Isto praticamente evita a formao
de fumaa com os leos vegetais.
Maior ndice de viscosidade natural, o que garante um fluido mais estvel nas temperaturas de trabalho.
16
Fluidos vegetais
Desvantagens
Maior capacidade de oxidao vida mais curta;
Menor estabilidade hidrulica devido a presena de steres, o que causa problemas nas emulses.
O crescimento de bactrias e fungos maior que em leos de base mineral.
Custos mais elevados (pode chegar a 3 vezes mais caros). Alm do custo de aquisio, o custo de
manuteno mais elevado.
SELEO DE UM FLUIDO DE CORTE
Embora ensaios de laboratrios ou testes nas linhas de produo devam ser os critrios bsicos na deciso final, algumas
informaes relevantes devem antes ser consideradas:
Material da pea
Material da ferramenta
Processo de usinagem
Outros fatores: Aceitao pelo operador da mquina
Facilidade de descarte
Sade humana e a contaminao do fluido
Fatores econmicos 17
Fluidos de corte
Direes de
aplicao do
fluido
18
Qual a melhor
direo?
1
2
3 4
1 Sobre-cabea
2 Na superfcie de sada
3 Na superfcie de folga
4 Pelo interior da ferramenta
Fluidos de corte
Mtodo de Aplicao dos Fluidos
Jorro de fluido baixa presso (torneira presso normal)
Pulverizao (MQF)
Sistema alta presso
19
Fluidos de corte
Ao se aplicar um fluido de corte, o
mesmo pode proporcionar
vantagens, no interferir ou
prejudicar, dependendo do processo,
das condies de corte, do material
da pea e do material da ferramenta. 20
Fluidos de corte
ONDE O FLUDO APRESENTA VANTAGENS
Na usinagem com ferramentas de geometria definida a aplicao do
fluido de corte essencial quando sem ele o corte torna-se impraticvel,
ou economicamente invivel. So exemplos clssicos:
USINAGEM COM FERRAMENTAS COM BAIXA RESISTNCIA AO CISALHAMENTO (Ao-Rpido e Ligas
Fundidas);
OPERAES ONDE O ACABAMENTO SUPERFICIAL E/OU AS TOLERNCIAS DIMENSIONAIS SO CRTICOS;
FURAO DE MATERIAIS QUE PRODUZEM CAVACOS DESCONTNUOS (COMO O FERRO FUNDIDO CINZENTO).
CORTE CONTNUO DE MATERIAL METLICO COM FERRAMENTAS DE METAL DURO COM OU SEM
REVESTIMENTO
21
Fluidos de corte
ONDE O FLUDO APRESENTA VANTAGENS
22
Diagrama mostrando a vida das ferramentas no torneamento de ao ABNT 8640 com ferramentas P35 revestidas, com
aplicao de diversos fluidos de corte. S3 = Fluido sinttico a 3%; SS3 = Semi-sinttico 3%; M3 = Emulsionvel 3%;
M10 = Emulsionvel 10%; D = Condio a seco (Machado et al 1997).
Fluidos de corte
ONDE O FLUIDO DE CORTE NO INTERFERE NO PROCESSO
Na realidade o fluido de corte sempre vai interferir no processo de
alguma forma. Seja poluindo o ambiente de trabalho ou impregnando a
pea ou componentes da mquina ferramenta, podendo, em alguns
casos, exigir a lavagem das peas usinadas. Entretanto, em termos de
vida da ferramenta, existem algumas aplicaes que o fluido no
contribui ou contribui muito pouco para aumentar a eficincia do
processo. Exemplos:
USINAGEM DE FERRO FUNDIDO CINZENTO
USINAGEM DE ALUMNIO E SUAS LIGAS (exceto ligas de Al - Si hipereutticas)
USINAGEM DE MAGNSIO E SUAS LIGAS 23
Fluidos de corte
ONDE O FLUIDO DE CORTE
PREJUDICA O PROCESSO
USINAGEM COM FERRAMENTAS CERMICAS;
USINAGEM DE MATERIAIS ENDURECIDOS
CORTE INTERROMPIDO (e.g., FRESAMENTO) COM FERRAMENTAS DE METAL DURO ONDE O
PRINCIPAL TIPO DE DESGASTE SO TRINCAS /
SULCOS DE ORIGEM TRMICAS;
24
Fluidos de corte
ONDE O FLUIDO DE CORTE PREJUDICA O PROCESSO
25
1
10
100
100 120 140 160 180 200 220
v [m/min]
T [
min
]
Dry Sol. 5% S.Synt. 5% Synt. 5% Synt. 10%
Curvas de vida de ferramentas de metal duro revestidas com a aplicao de diferentes fluidos de corte e a seco no
fresamento de ao 8640, fz = 0.175 mm/ver, ap = 1.75 mm and VBBmax = 0.7 mm.
Fluidos de corte
ONDE O FLUIDO DE CORTE PREJUDICA O PROCESSO
26 Sulcos desenvolvidos em forma de pente originados por trincas trmicas
Fluidos de corte
Top Related