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Tendências do Corte por Arranque de Apara

1. Z 2 0 X21 05 ZAO URS 00X60 07200 0 MOI N11T1111G97S3000M03 FAZER RASGO G00X17 3Z 1 8M08 G01X13 3F 15 G00X17 3 720 G01X13 3 G00X50 0 Z200 05500 MO N6TO606M LO FUROS G97S3500M73 G28C0 0 Goo M70 G00X27 075 M08 Z 10 0 G01G94Z 17 5F250 G007 10 0 M71 C180 0 M70 G04U0 3 GO1Z 17 5F200 GO0Z 10 0 X150 Z150 M75 M71 MO N1G95TO101S1400M03 SANGRAR G00X57 0Z 14 15M08 G01X13 0Z 14 0F0 1 M22 X9 0S1000M09 X0 0S 1400 G00X57 0M23 Z200 MO M99 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 116 PORTO FEUP PACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 11 1 8 Observa es t cnicas do ensaio sequ ncia de maquinagem foi previamente estudada por forma a minimizar e prevenir poss veis problemas ao logo do ensaio No entanto foram detectados alguns desses problemas nomeadamente na opera o de sangramento A figura ao lado mostra o aspecto da ferramenta de sangrar o material agarrou e a apara obtida no processo foi de fita longa devido ao sobreaquecimento na interface ferramenta pe a Inicialmente a ferramenta utilizada para sangramento n o incorporava lubrifica o interna originando a situa o descrita Uma das ac es tomadas foi a introdu o de um tubo ligado a uma das sa das de lubrifica o da torreta da m quina na direc o radial da primeira op o da ferramenta de sangrar Esta
2. Opera es A osde A os A os A os Ferro Ligas de Ligas de Elevada Normais Ligados Inox Fundido Tit nio Aluminio Cobre Chumbo Resist ncia aoCalor Aia 10 110 o 10 120 110 140 120 120 Calandrar 1 12 1 20 1 20 120 1 20 t15 140 1 20 1 20 Furar 110 115 415 115 0 115 110 140 115 115 Frat 1 f 120 1 20 115 130 120 120 Mandriar 17 O 415 110 130 415 t5 l C O a m Rectificar 1 60 1 60 1 60 1 60 1 60 1 50 o OBS Se se verificar forma o de espuma utilizar menor quantidade de PETROCUT EP 11 2 6 Sequ ncia de maquinagem primeira opera o o desbaste retirada 3mm de material por banda e em offset com o contorno final para homogeneizar as passagens de desbaste Esta situa o foi conseguida recorrendo ao Autocad para determina o os pontos de torneamento em desbaste para permitir sempre a mesma profundidade de corte ao longo do contorno e evitar uma escada de material na zona dos raios R3 e R110 Logo de seguida a opera o de acabamento Para os furos roscados inicialmente uma opera o de ponto para guiar as brocas depois os furos di metro 2 5 mm e consequentemente o macho M3 6G para as roscas Por fim a opera o de sangramento A selec o das ferramentas de corte foi discutida com os representantes portugueses da Kennametal e Guhring Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano Leo
3. PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO As for as de corte estado de tens o elevada temperatura resultante do processo de corte conduzem a efeitos indesej veis no corte por arranque de apara As avarias e o desgaste de ferramentas exigem monitoriza o afiamentos peri dicos e substitui o quando se atinge um determinado desgaste ou completa inutiliza o por avaria s bita Normalmente todas as ferramentas de corte sofrem continuamente desgaste durante a maquinacao at atingirem a sua vida til Com a aplica o correcta de modernos materiais para ferramentas o processo de maquinagem tornou se produtivo e econ mico mas tamb m muito fi vel e previs vel O tempo ao fim do qual uma ferramenta deve ser retirada para afiamento ou substitui o constitui a vida da ferramenta Os efeitos indesej veis sobre a ferramenta s o os seguintes e Desgaste da face de ataque e sa da e Deforma o pl stica da aresta de corte e Roturas e Altera o de propriedades originais por exemplo dureza A preponder ncia do tipo de desgaste na ferramenta depende entre outros par metros do material da ferramenta pe a condi es de corte utiliza o correcta do lubrificante e estabilidade geral do processo As avarias e desgastes s o o resultado da interac o entre as ferramentas material a maquinar e das condi es de trabalho e res
4. m min TRON Velocidade do fuso seo rota es min c Avan o da mesa velocidade de V f xn xz avan o mm min f Avan o por dente f L mm Avan o por rota o 1 Me mm rota o n Taxa de remo o ne a cr 1000 For a de corte espec fica k Kk A N mm Espessura m dia do cavaco mm h f fresamento de disco e faceamento c quando a D lt 0 1 _ sin K x180 xa xf Espessura m dia do cavaco mm t m xD_xarcsin a quando a D gt 0 1 i p gt Tempo de usinagem l V min aaee p a xa xv xk ot ncia uti RO sto e 6G0x10 xn kW Figura 105 Nomenclatura e f rmulas em fresagem Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano GZ PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 10 Lubrifica o Refrigera o e Fluidos de Corte 10 1 O que a lubrifica o e Sempre que duas superf cies trabalham em contacto e existe movimento relativo surge uma for a que se op e a esse movimento Esta oposi o ao movimento chama se atrito Figura 106 Atrito entre superf cies O atrito traduz a for a que se op e ao in cio atrito est tico ou continua o atrito cin tico do movimento depende fundamentalmente do estado das superf cies e da natureza dos materiais em contacto Ty UTN x a i Tampere 0 25 a d 4 a at 7 A m 8
5. Conjunto de ferramentas Fonte Sandvik Em volta deste processo de fabrico existe um vasto conjunto de outros assuntos relevantes e de conhecimento para melhor entendimento de toda a envolvente no processo de maquinagem m quinas ferramentas programa o CNC ferramentas de corte materiais desenho t cnico princ pios de maquinagem etc O conhecimento de maquinaria e lideran a de recursos humanos s o factores de sucesso na aquisi o de Know how a humildade de aprender e experimentar s o caracter sticas essenciais no recolher da informa o dispon vel Em suma este trabalho pretende fornecer informa o de t cnica sobre uma tecnologia de corte utilizada para altera o da forma dos materiais Corte por Arranque de Apara Ao longo do trabalho existe uma abordagem te rica fortemente apoiada pela experi ncia em ch o de f brica O objectivo fundamental a documenta o do processo maquinagem de forma pr tica sem perder de vista o rigor t cnico exigido sempre em busca da perfei o atrav s da Investiga o Desenvolvimento e Inova o Figura 2 Torno CNC autom tico Fonte Mazak Corporation Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano l PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Es 2 Introdu o A competitividade da ind stria metalomec nica determinada pela capacidade de compreender e reagir s
6. Ligas de alum nio Ligas n o ferrosas cccceccecensseeseeeceeeeeeeaeeeeees 22 5 2 5 Grupo S Materiais resistentes ao calor Ligas termo resistentes 23 5 2 6 Grupo H A os endurecidoS sssssseeeeesssssssseereesssssssecreessssssseceressssssseceresssssssees 24 5 3 Influ ncia dos elementos de liga nos a os e ligas NAO ferrosas ensessssseeeeesssssseeeeeees 24 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano vii PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 6 Materiais das Ferramentas de Core uau jeans dinisia css didi dc COS ea sda 30 6 1 Propriedades fundamentais dos materiais ccccceeeeeseccccceeceaeeeeeeeceeeeeeaaaeneeeeeeeeeeeaas 30 6 2 Materiais das ferramentas de corte 2 0 ec ccc cccccccceeeeeeeeeeesssseeeeeeceecececeeeeeeeeaaaaseaeeeeeeeees 31 O NA oo on Di O Le TASS a RR ED RD RR RR 32 6 2 2 Carbonetos sinterizados Metal duro C ceeccceccceecceecseeecceecsessseeeseenseees 33 6 2 3 Carbonetos sinterizados revestidos CG ic eeererereer eee nreanda 35 24 Cerne O Ip en ee cudeaaso quiingada aesanuss ess saba cado dio qoiiagolo E 35 O 25 Gre E a O E EES N O E P OE A A E A AN A a 36 6 2 5 1 Cer micas a base de xido de alum nio erre 37 6 2 5 1 1 Cer micas puras ccecccccccccssseesseeccccceeaaaeeseececeeesauaesseeeeeeeeeeaags 37 0231 2 Ceramicas TISTA en
7. PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano i PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Disserta o do MIEM Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maguinagem Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica Op o Produ o Desenvolvimento e Engenharia Autom vel 5 Ano Elaborado Por Ricardo Batista N Interno FEUP 090504116 Orientador Eng Monteiro Baptista Emiss o Novembro de 2010 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano ji PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO minha esposa e minha filha Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano iii PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Resumo Este trabalho fruto da experi ncia adquirida na rea da maquinagem a viver diariamente problemas pr ticos e encontrar as melhores solu es t cnicas Os resultados deste trabalho configuram notas t cnicas retidas e anotadas ao longo do tempo que s o informa o valiosa na aprendizagem para os Interessados no tema Os temas expostos no trabalho t m uma estrutura hist rica at aos dias de hoje demonstrando a evolu o dos difer
8. Inicialmente a aresta de corte da ferramenta penetra na peca material e encalca uma por o de material contra a face de ataque A ac o do encalque surge por escorregamento da apara em forma o travado pelo atrito com a face de ataque da ferramenta A apara sofre uma deforma o pl stica que se traduz no aumento da sua espessura As for as geradas no processo de corte aumentam progressivamente at que as tens es de corte elevadas promovem o escorregamento sem perda de coes o entre a por o de material removido e a pe a O plano de corte corresponde direc o para a qual as tens es s o m ximas Numa segunda fase a fissura o na regi o do plano de corte pode ser parcial ou total originando apara cont nua ou descont nua Na continuidade do movimento relativo entre a pe a e a ferramenta confirma se um escorregamento da apara sobre a face de ataque da ferramenta e no mesmo instante encalcada uma nova quantidade de material concluindo o ciclo Figura 41 Forma o da Apara Na figura 41 o plano que separa o material deformado do n o deformado chama se plano de corte P sn O ngulo deste plano com a pe a chama se ngulo de corte 0 O material que se encontra direita do plano de corte a apara deformada com uma espessura hen e o material esquerda a apara n o deformada hp A deforma o da apara est relacionada com a espessura da apara n o deformada ngulo de r
9. PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 11 2 6 1Sequ ncia de Opera es 1 Opera o Desbaste Vc 150 m min Vc constante no programa CNC o c digo G96 limita a rota o Nm x 2500 rpm varia com o di metro f 0 3 mm rot Vimax 750 mm min KENLOC Toolholders See pagas AGAT for ram NOT Hit HB F lt 2 ALA WS O po nat shn ioc pi Hox clas p champ stow Ha CLN mi ERA KINZ ow KM STCME 25NN NONE wide 5 16 D0 10 RO 60 amp 0 ON 12045 Come KIM 46 25NN Oct TND 3NN MELNS DMD 5 1 BO 60 SD CN ceca EM ama INN CxS STCNG 25NN NCLNRomok2 3 3 70 15 VW 60 60 ON 120408 Chaz KIM as 25NN Coa TND 3NM a MINDE 32326 mm amp 0 amp 0 CN come Le ied Ka om OMe STOME 25NN MO NRosowW e amp 20 150 RO amp 0U SD ON 12088 Coxa KIN 25NN 21 STD INN MO Nsa 6 33 20 150 BD 60 60 ON ise Ens KiNsa 3NN OMe SIND oN NONE E 25 DW BO l amp 0 WN 15082 ENS Kine 4w CWe ETC aM ria mo ass ma nm os om sum NCLNRazsPt6 2S 20 im wo 60 60 CN ese Es KINse NN Mo TND INN NCLNR EsPAs 22 TO mm W 50 EM KINGS NN QN 12 STON NM ORA 2205 in zi 60 50 iaw ico Kim z5NN CK suo 3NM NCLNASECP16 ioe np ee Ns 8 KING ow Ca SIND NN NCLNRaaoPts EX O im mo amp 0 SD WN ise CM KING 4NN OW12 STEM NN NCL NR aan 70 w H D 0 ON ise Es KINGS 4NN OW 12 STOM ANN 1108 fit ONCE Qto CNNSI DAM ONG Mn CNH eet NTS ue wee Grau KC935 wi
10. Figura 49 Ilustra o de geometrias positivas e negativas Fonte Sandvik Para um ngulo de inclina o Kf positivo a apara afasta se da pe a se o ngulo de Inclina o negativo a apara flecte para a pe a A figura 50 mostra a influ ncia do ngulo de posi o na forma o da apara Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem O mecanismo de forma o da apara depende da profundidade de corte ngulo de posi o ngulo inclina o ngulo de ataque avan o material e geometria da ferramenta A forma o de cavacos varia com a profundidade de a de entrada avan o material e geometria da ferrament Figura 50 Influ ncia do ngulo de posi o na forma o da apara Fonte Sandvik Alguns exemplos de aplica o s o apresentados na figura abaixo os quebra apara como parte integrante da geometria das pastilhas para trabalhar em diferentes avan os e profundidades de reas de corte As pastilhas s o positivas para opera es de desbaste semi desbaste e acabamento E 34 G respectivamente J A eli fie Figura 51 Pastilhas positivas para opera es de desbaste semi desbaste e acabamento Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 29 ib 8 Problemas e Solu es Desgaste de Ferramentas e Acabamento Superficial
11. Fresagem 3 5 Mandrilagem 8 Propriedades Densidade 20 C Kg 0 895 PH da emuls o 9 5 Aspecto da emuls o Opaco branco Castrol Alusol XT Flu do de corte sol vel semi sint tico desenvolvido principalmente para maquinar Alum nio e suas ligas Possui ptima resist ncia ao ataque de microrganismos assegurando uma maior longevidade da emuls o A sua utiliza o evita problemas de micro soldadura do metal ferramenta acabamento da superf cie manchas superficiais e desgaste prematuro da ferramenta Recomendado para opera es de corte em tornos autom ticos fura o brochagem mandrilagem fresagem e abertura de engrenagens Concentra es Variam entre 4 12 fun o da aplica o e material consulta da ficha t cnica do produto Propriedades Densidade 20 C Kg l 0 945 PH da emuls o 8 6 a 9 1 Aspecto da emuls o transl cido A escolha recaiu sobre a segunda op o o flu do de corte sol vel Castrol Alusol XT para uma emuls o de 5 num volume de cerca de 200 litros correspondente capacidade do tanque dispon vel no torno Para uma emuls o de 5 corresponde a 10 litros de flu do de corte e 190 litros de gua totalizando os 200 litros da mistura Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 109 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem ib UNIVERSIDADE DO PORTO 11 1 6 Sequ ncia de maquinagem A primeira ferramenta
12. Sandvik uma classe mais tenaz Selecione uma pastilha com chanfro menor Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 63 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 8 3 2 Fresagem Desgaste de ferramentas Causa Solu o Desgaste de flanco e tipo de entalhe a Desgaster pidode a Velocidade de corte Reduza a velocidade flanco provocando muito alta ou pouca de corte um acabamento resist ncia ao Selecione uma classe mais superficial ruim ou desgaste resistente ao desgaste medidas fora da toler ncia a Avan o muito Aumente o avan o pequeno b c Desgaste tipo b c Materiais Reduza a velocidade entalhe provocando temperados de corte um acabamento Selecione uma classe mais superficial ruim e tenaz risco de quebra da b c Cascas Aumente a velocidade de aresta corte Pequenas fraturas Classe muito quebradi a Selecione uma classe mais na aresta de corte tenaz microlascas causando Geometria da pastilha Selecione uma pastilha acabamento superficial muito fraca com uma geometria mais insatisfat rio e desgaste bata excessivo no flanco Aresta posti a Aumente a velocidade de corte ou selecione uma geometria positiva Reduza o avan o no in cio do corte Pequenas fissuras Fissuras t rmicas devido perpendiculares aresta a varia es de temperatu de corte causando mi ra causadas por crolascas e acabamento superfici
13. ap no m ximo duas vezes o di metro da fresa Dc v rios passes step overs radiais e largura de corte ae de 30 a 40 de De Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 87 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Uma fresa de di metro maior tem grande capacidade de remo o de material mas deixa mais material nos cantos para serem maquinados em uma opera o subsequente Figura 98 Desbaste de grandes cavidades Fonte Sandvik 9 2 6 3 Fresagem em mergulho Fura o seguida de fresagem em mergulho quando as cavidades forem mais profundas que o dobro do di metro da fresa Deve se usar uma fresa com o m ximo di metro poss vel e garantir sempre que haja dois dentes a executara opera o Outra regra o uso de uma broca com di metro Dc Imm maior do que o di metro da fresa Figura 99 Exemplos de fresagem em mergulho Fonte Sandvik 9 2 6 4 Fresagem de canais Quando um canal longo e estreito n o poss vel fazer uma interpola o circular Em primeiro abrir um furo com um di metro menor do que o di metro da fresa para possibilitar a sua entrada Se a pot ncia da m quina permitir o di metro da fresa deve ser pr ximo da largura do canal acabado deixando apenas um pouco de material para o acabamento final Figura 100 Fresagem de canais Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec
14. desprendimento yn e as propriedades mec nicas 1 Apara O mecanismo de forma o da apara um t 1 ee Li N Ed LT x LT Ferramenta fen meno c clico alternado pela fase de encalque e fase de corte onde a for a m xima obtida na fase de encalque Figura 42 Regi es de deforma o da apara Fonte Princ pios de Maquinagem J Paulo Davim Almedina A figura 42 mostra em a o plano de corte e em b as regi es de deforma o prim ria I e secund ria II Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 49 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO regi o prim ria tem grande deforma o pl stica e a secund ria resulta de deforma es provocadas pelo atrito entre a apara e a face de ataque da ferramenta O comportamento pl stico do material no plano de corte tem uma grande influ ncia no processo o estado de tens o provoca endurecimento na apara e na superf cie de corte Este promove um aumento das for as de corte reduz o ngulo de corte e provoca maior atrito sobre a face de ataque da ferramenta A quantidade de deforma o depende do ngulo de desprendimento da ferramenta Quando o ngulo de corte pequeno a for as de corte necess rias ao corte s o elevadas Na pr tica os factores como o ngulo de desprendimento e os par metros de corte influenciam as condi es d
15. e Fractura por fadiga mec nica e Apara aparente ou aresta posti a de corte APC Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 59 m ie Desgaste da face de saida Este desgaste ocorre na face de saida do gume e devido PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO principalmente ao mecanismo de abras o que o tipo de desgaste mais frequente O seu desenvolvimento pode ser positivo uma vez que torna o gume de corte mais afiado no decorrer da maquina o No entanto para uma dada utiliza o o atrito contra a superf cie maquinada deteriora a performance do gume de corte porque um excessivo desgaste deste tipo provoca um estado superficial pobre Figura 54 Desgaste da face de sa da Cratera na face de ataque Ocorre na face de ataque da ferramenta onde prevalecem as altas temperaturas e altas press es atrav s dos mecanismos de abras o e difus o A dureza a quente e a fraca afinidade qu mica entre os materiais minimiza a tend ncia para este tipo de desgaste 0 oe A forma o excessiva deste tipo de desgaste altera a geometria S da aresta de corte e pode comprometer uma boa forma o da NA apara mudar de direc o as for as de corte e o enfraquecimento da aresta de corte Figura 55 Desgaste da face de ataque Deforma o pl stica Ocorre devido combina o entre as altas temperaturas
16. es Desgaste de Ferramentas e Acabamento Superficial 56 Bal Lipos deavana CES CASTS saississaiheamadesameaeitaohnsabhodasiseniiaamaba SERERE a Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano viii PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Dina SA VAIS siso eee a O Aa E eee eeesees eee 58 BZ DOS CANTOS e A Congo abacate nada EGO a iene eai aaa casada je ienes 58 8 1 2 1 Classifica o do tipo de desgastes oo ccssssseseeceeeeeeeaeeeseeeeeeeeeeuaeeeeees 59 8 2 Problemas e solu es na avaria desgaste das ferramentas noossssoeeessssssssseerrsssssssee 62 BZ al WC erel 08 11k aqua ads sro ee eer pd ee ee ee DS SR 62 B22 PRCSAC CHM segran EE ESE E E E E E ENEON 64 9 Processos de Maquinagem Torneamento e Fresagem ccccccsssesseeeeceeeeeeeeeeeeeeceeeeeeaaas 65 DL GUNG AAV MUO ata cesses acaso SAS NS oss Meeusees an aseaseeenesoee 65 IET TACOS OC CORO eE ET 67 9 1 2 Formato e raio da ponta pastilha i ccccccccccecccceeeeeeseeeceeeeeeeaeeeeeeeeceeeeeeeeeeenees 68 NO PECUOIORIA NADO pe aa pr asa O SD a 69 Acer OMe T ES a E RR DERA RE RR tener ES 70 Dolled Pon a INICIO E E 74 9 1 5 1 For as de corte no torneamento Interno 0 eee ccc cc eseeeeccceceeeeeeceeeeaeeeeeees 74 9 1 6 Nomenclatura e f rmulas em torneamento cceeeeeeeeeeeeeeeeeeceeeeceeeeeeeeeaaaaeas 15 ZN SU E E E E E E cen seuesaaen E E 76 9 2 1 Def
17. o as mais utilizadas no fabrico de ferramentas de corte O grupo de a os r pidos com W e Mo destaca se o a o M2 de elevada tenacidade e baixo custo utilizado em ferramentas de geometria complexa para corte ligeiro e velocidades de corte baixas As ferramentas de a o r pido sofreram 2 grandes desenvolvimentos no sentido de aumentar as suas caracter sticas e Fabrico atrav s da metalurgia do p prensagem e sinteriza o e Revestimento atrav s de CVD deposi o qu mica em fase de vapor ou PVD deposi o f sica em fase de vapor Desta evolu o deriva os carbonetos sinterizados ou seja metal duro 6 2 2 Carbonetos sinterizados Metal duro C As ferramentas de carbonetos sinterizados s o as mais utilizadas na ind stria devido possibilidade de combina es da sua composi o qu mica obtendo se as propriedades desejadas dureza resist ncia ao desgaste e tenacidade Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 33 o Os carbonetos sinterizados s o obtidos atrav s da metalurgia do p pulverometalurgia e PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO s o designados na ind stria por metal duro O resultado um produto de elevada densidade e com excelentes caracter sticas no corte por arranque de apara composto fundamentalmente por um carboneto muito duro e um aglomerante Carboneto muito duro
18. o atrito provoca desgaste e sobreaquecimento na aresta de corte da ferramenta promove o mau estado da superf cie maquinada A utiliza o da lubrifica o refrigera o no corte por arranque de apara tem dois objectivos distintos e Redu o do desgaste ac o lubrificante e Diminui o da temperatura ac o refrigerante A aplica o de lubrificante refrigerante tem as seguintes fun es e Evitar a forma o de aresta posti a de corte e Aumentar a vida da ferramenta e Melhoria da superf cie maquinada e Evitar deforma es na superf cie maquinada devido a gradientes t rmicos e Altera o da microestrutura do maquinado e Melhoria dos par metros de corte em particular a velocidade de corte Vc e Remo o da limalha produzida no corte e Fun o de quebra apara quando direccionado o jacto e Limpeza dos mecanismos de sincroniza o Figura 110 Defeitos por deforma o pl stica e lascamento na ponta da ferramenta vista ao microsc pio Fonte Sandvik Figura 111 An lise pelo m todo dos Elementos Finitos das temperaturas envolvidas na interface ferramenta material Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 24 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Devido dificuldade de cria o de uma pel cula lubrificante e penetra o entre o material e a ferramenta a lubrifica o tem uma ac
19. ria Fonte Centimfe 14 19 Figura 14 Diferen a de dureza desde camada superficial at ao nucleo Fonte Centimfe 19 Figura 15 Influ ncia ductilidade e dureza na maquinabilidade Fonte Centimfe 22 Figura 16 Pe as de a o obtidas por torneamento 24 Figura 17 Torneira de cozinha Fonte Grohe 25 Figura 18 Jante de autom vel em alum nio Fonte Okuma Corporation 26 Figura 19 Blocos de motor maquinados em alum nio Fonte Okuma Corporation 26 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano xii PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 Figura 20 Passador de canaliza o Figura 21 Componentes de tubagens maquinados em lat o Figura 22 Turbina propulsora Fonte Rolls Royce Figura 23 Pecas torneadas de liga Zn e Cu Zn Figura 24 Parafusos em titanio Figura 25 Falange em titanio Figura 26 Aspecto do silicio puro Figura 27 Casquilhos de liga Ni Cu Figura 28 Componentes em liga de niquel Figura 29 Ilustra o de alguns revestimentos Fonte Sandvik Figura 30 Pastilha em Cermets Fonte Sandvik Figura 31 Oxido de Aluminio 1000x Fonte Sandvik Figura 32 Pastilhas refor adas com whiskers Figura 33 Pastilha em CBN Fonte Seco Tools Figura 34 Pastilha negativa em PCD Fonte Frezite Figura 35 Pastilha negativa em PCD Fonte Frezite Figura 36
20. se o material a maquinar for uma pe a de fundi o esta pode conter gr os de areia prejudicando a maquinabilidade No segundo caso a transforma o de fase do material pelo processo de distor o a austenite metaest vel temperatura ambiente poss vel transformar se em martensite muito dura As inclus es podem dividir se macro e micro inclus es Macro inclus es t m dimens es superiores al0Omm e s o bastante abrasivas normalmente aparecem em materiais de m qualidade e provocam o desgaste rotura das ferramentas Micro inclus es t m presen a residual em alguns materiais met licos exemplo o xido de alum nio Al503 indesej vel porque bastante abrasivo Menos indesej veis s o o xido de ferro Fe2O3 e xido de mangan s MnO s o menos abrasivos Composi o qu mica Os elementos de liga t m um efeito determinante nas propriedades do material O carbono C presen a obrigat ria nos a os e influ ncia as propriedade do material consequentemente a maquinabilidade Percentagens muito baixas ou muito elevadas deste elemento qu mico prejudicam o processo de corte Elementos qu micos como o n quel N1 o cr mio Cr o molibd nio Mo o tungst nio W o van dio V influenciam negativamente a maquinabilidade Influenciam positivamente os elementos qu micos tais como o chumbo Pb o enxofre S o sel nio Se e o f sforo F Mestrado Integrado em Engenharia Mec nic
21. 2 Ranhurar exterior 3 Torneamento 4 Perilamento 5 Ranhura obliqua 6 Ranhurar frontal 7 Roscagem soso Figura 67 Perfil de uma peca torneada Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 66 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 9 1 1 Dados de corte A pe a gira no torno com uma certa velocidade da rvore n com um certo n de rota es minuto A velocidade de corte Vc varia proporcionalmente com o di metro da pe a D a A tornear se o deslocamento ocorre do centro para periferia da pe a 5 aumenta VC em caso contrario diminui periferia ate ao centro considerando n constante Esta velocidade de corte Vc igual velocidade para qual a o aresta de corte maquina a pe a me O q A velocidade de corte constante enquanto a velocidade de A v d rota o e o di metro da pe a permanecem com os mesmos valores h Se a ferramenta avan a da periferia para o centro existe varia o do di metro que deve ser compensada pela rota o da rvore para manter Vc constante Figura 68 Movimento radial e axial da ferramenta em torneamento Fonte Sandvik Por exemplo no facejamento da periferia at ao centro diminuiu o di metro e aumenta a rota o da rvore com Vc constante e vice versa do centro para a periferia Ao longo da varia o de di metro existe uma faixa ond
22. 2020K 16 Catalogue 2010 page 851 Product attributes attributes Dimension b 20 Dimension f1 25 Dimension h 20 Dimension ht 20 Dimension l1 125 Dimension l3 31 5 Dimension red 0 6 Insert compatibility WEMT Insert size WB Length 125 mm Right hand SYJBR 2020K16 RoHS Compliant MNA Style Code MR4OS5 Width external 20 mm VCMT VBMT VCGT VBGT VCMW VBMW 5 71 HC Coated carbide HW Uncoated carbide BL CBN with low CBN content BH CBN with high CBN content Designation S VOGT 110301 PM 2 r VOGT 110302 PM 2 VOGT 110304 PM 2 VOGT 110308 PM 2 VOGT 130301 PM 2 VOGT 130302 PM 2 VOGT 130304 PM 2 VOGT 160404 PM 2 VOGT 160408 PM 2 VOGT 160412 PM 2 Figura 134 Suporte e pastilha tornear exterior Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 111 PORTO FEL FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 3 Opera o Torneamento da caixa frontal baixo relevo Vc 235 m min para um di metro m dio de 25 mm n 3000 rot min f 0 1 mm rot Vf 300 mm min PORTAHERRAMIENTAS Tipo PORTA PASTILHAS Tipo oa iria com rabrigara o inturra Desde extenor de ranura Dede J esterio de ranhura 20 0 mm Profundidad de ranura Preduredidate de nahin 20 0 mm Ancho de ranura hasta Largura d ranhira at 20 mm Profundidad extendida de asento de pla
23. 92 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 7 4 Quebra apara Define se quebra apara como o romper da apara no processo de corte existem basicamente tr s formas para ocorrer a quebra rompimento da apara A Auto ruptura B Ruptura por choque com a ferramenta C Ruptura por choque com a pe a de trabalho T Figura 46 Diferentes formas de quebra apara Fonte Sandvik Existem algumas vantagens e desvantagens com a utiliza o das tr s alternativas A auto ruptura proporciona a obten o de uma direc o adequada da apara romper contra a ferramenta tem o inconveniente de fracturar a aresta de corte e contara a pe a degradar o acabamento superficial do componente Materiais que formam apara curta ou fragmentada n o necessitam de uma geometria especial da ferramenta Para materiais com apara longa necessitam de quebra apara desenhados na face de ataque da ferramenta com o objectivo de deformar a apara e posteriormente entrar em ruptura As modernas pastilhas intermut veis s o uma complexa combina o de ngulos planos raios para optimizar a forma o da apara Figura 47 Diferentes geometrias do quebra apara em pastilhas Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 53 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 7 4 1 Influ n
24. Aspecto geral do torno Figura 131 Aspecto geral do alimentador Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 108 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 11 1 5 Fluido de corte A escolha do fluido de corte importante para ligas de aluminio Normalmente na maquinagem destas ligas surgem problemas de colagem ou empapamento do material na aresta de corte das ferramentas e consequentemente mau acabamento superficial Scastrol 2 e 2 2 ramo abel Para diminuir o problema usada uma emuls o constitu da por flu do de corte sol vel no m ximo de 14 de concentra o Apos reuniao com o fornecedor de lubrificantes e fluidos de corte de uma empresa representante da marca Castrol as op es aconselhadas pelos t cnicos foram duas Castrol Cooledge BI ou Castrol Alusol XT Figura 132 Bid o de 25 litros de Cooedge Bl Fonte Castrol As caracter sticas t cnicas s o as seguintes Castrol Cooledge BI Flu do de corte sol vel de base mineral formando uma emuls o branca opaca N o cont m fen is na sua composi o boas caracter sticas anti corrosivas e anti espuma Boa capacidade de lubrifica o e arrefecimento nas opera es de corte recomendado para opera es de maquina o geral de materiais ferrosos e n o ferrosos Concentra es Rectifica o 2 5 Torneamento Fura o 3 5
25. Avan o por rota o fn em mm rot um valor usado para o c lculo de avan o e geralmente determinar a capacidade de acabamento de uma fresa E um valor auxiliar que indica o quanto a ferramenta se desloca durante a rota o asp Figura 86 Esquematiza o do avan o profundidade e espessura da apara Fonte Sandvik A profundidade de corte ap em mm axial corresponde ao volume de material que a ferramenta remove pe a Trata se da dist ncia que a ferramenta penetra na superf cie n o maquinada A largura de corte ae em mm radial a largura da pe a que est sob a ac o do di metro da fresa a dist ncia transversal em rela o superf cie que est a ser maquinada ou se o di metro da ferramenta for menor a dist ncia coberta pela ferramenta A espessura m dia da apara hm um valor importante para determinar a for a espec fica e depois para os c lculos da pot ncia Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 79 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Figura 87 Vista de topo e lateral de uma fresa com representa o dos avan os e profundidades Fonte Sandviik A taxa de remo o Q o volume de material removido em mm em um certo per odo de tempo e pode ser estabelecida usando os valores da profundidade largura e avan o de corte Tempo de maquina o Tc ou per odo de ac o
26. Componentes de tubagens maquinados em lat o Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 26 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Es Na Boro B um metal ide que em quantidades pequenas aumenta a dureza prejudicando a maquinabilidade Cr mio Cr Aumenta a penetra o da t mpera e consequente aumento de dureza e diminui a tenacidade A sua presen a torna o material agressivo em trabalho reduz a maquinabilidade Cobalto Co O cobalto nao forma carbonetos e tem elevada resist ncia a quente raz o pela qual aditivo em a os rapidos E usado em a os resistentes magn ticos e superligas termoresistentes Magn sio Mg A usa maquinabilidade excelente no entanto existe a possibilidade de inflama o e explos o espont nea E utilizado em ligas leves e pesadas de forma a obter materiais com resist ncia ao choque peso espec fico baixo tenacidade e boa condutibilidade t rmica Vasta aplica o em componentes na ind stria autom vel avia o e aeroespacial Figura 22 Turbina propulsora Fonte Rolls Royce Mangan s Mn Em altos teores o mangan s n o magnetiz vel e bastante duro em opera es de Maquinagem E necess rio refor ar a aresta de corte para evitar o seu desgaste e microsoldadura da apara na mesma forma o de aresta posti a de corte com facilidade C lc
27. Diamond PCD com grande aplica o na Maquinagem de ligas n o ferrosas Cu Zn Al Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 4 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO SSC As primeiras maquinas de comando num rico por computador Computer Numeric Control CNC foram comercializadas pela firma americana Cincinnati Milacron e os primeiros sistemas CAD CAM Computer Aided Design CAD e Computer Aided Manufacturing CAM apareceram no mercado no inicio dos anos 80 s c XX A industria aeroespacial foi a respons vel nos EUA pelo grande desenvolvimento das m quinas ferramentas solicitaram um profundo estudo devido a grande parte de trabalho ser manual impreciso e ineficiente A mudan a autom tica de ferramenta Automatic Tool Change ATC alimenta o de mat ria prima com recurso a paletes robotizadas Automatic Pallet Change APC alimentadores de barra compensa o de temperatura gradientes de temperatura elevada sistemas anti vibra o eram os passos que faltavam resolver os problemas de Maquinagem Surge os centros de Maquinagem utilizados pela ind stria aeroespacial na Calif rnia Figura 6 Pe as obtidas por torneamento Numa s m quina equipada com armaz m de ferramentas permitia a execu o de v rias opera es fresagem fura o roscagem num modo sequencial autom tico elevada
28. Dina adia sms tacada 132 11 29 Ficha tecnica do ENSAIO csa ineccccesncunsnnsnassseasesanndesnauaadestdesenecmeretoseitanedevesisateencs 133 12 Conclus es e Perspectivas de Trabalhos Futuros ccccccccccssssssseeeeeeeeeeeeeseeseceeeeeeaaas 134 eB piorar E IRCICLCNCIAS sesane EE RE EEE 136 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano xi PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 ndice de Imagens Figura 1 Conjunto de ferramentas Fonte Sandvik Figura 2 Torno CNC autom tico Fonte Mazak Corporation Figura 3 Pormenor da torreta torno CNC Fonte Mazak Corporation Figura 4 Primeira fresadora universal da empresa Brown amp Sharpe s Figura 5 Ferramenta intercambiavel Fonte Frezite Figura 6 Pecas obtidas por torneamento Figura 7 Desbaste de uma pe a por torneamento Fonte Mazak Corporation Figura 8 Carca a de um autom vel maquinada Fonte Okuma Corporation Figura 9 Veio de 6 entradas Fonte Okuma Corporation Figura 10 Cabe as de fresagem Fonte Mazak Corporation X 10 Figura 11 Performance da maquinabilidade relativamente condutividade t rmica de diferentes materiais Fonte Centimfe 12 Figura 12 Materiais de refer ncia por cada grupo dos carbonetos sinterizados Fonte Sandvik Figura 13 Delimita o reas de maquinabilidade satisfat
29. Ferramenta com ponta em PCD Fonte Frezite Figura 37 Diamante usado como revestimento Fonte Sandvik Figura 38 Representa as tecnologias de revestimento PVD e CVD em ferramentas pastilhas de corte Fonte Sandvik Figura 39 Exemplos de revestimentos em metal duro Fonte Sandvik 28 28 29 29 35 35 37 38 39 4 41 41 42 45 46 Figura 40 Exemplos de revestimentos em cermets ceramicos e diamante Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 47 ib Figura 41 Forma o da Apara 49 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 Figura 42 Regi es de deforma o da apara Fonte Princ pios de Maquinagem J Paulo Davim Almedina 49 Figura 43 Aspecto da aresta posti a de corte Fonte Sandvik 50 Figura 44 Representa o das formas da apara norma ISO 3685 Fonte Princ pios de Maquinagem J Paulo Davim Almedina 52 Figura 45 Ilustra o dos tipos de apara em fun o da profundidade de corte ap e a velocidade de avan o fn Fonte Sandvik 52 Figura 46 Diferentes formas de quebra apara Fonte Sandvik 53 Figura 47 Diferentes geometrias do quebra apara em pastilhas Fonte Sandvik 53 Figura 48 Exemplos de geometrias positivas e negativas Fonte Sandvik 54 Figura 49 Ilustra o de geometrias positivas e negativas
30. Fonte Sandvik 54 Figura 50 Influ ncia do ngulo de posi o na forma o da apara Fonte Sandvik 55 Figura 51 Pastilhas positivas para opera es de desbaste semi desbaste e acabamento Fonte Sandvik 55 Figura 52 Ilustra o da rotura em pente Fonte Centimfe 58 Figura 53 Esquema de desgaste das ferramentas Fonte Centimfe 58 Figura 54 Desgaste da face de sa da 60 Figura 55 Desgaste da face de ataque 60 Figura 56 Desgaste por deforma o pl stica 60 Figura 57 Cratera em V entalhe 60 Figura 58 Fractura t rmica 6l Figura 59 Fractura por fadiga 6l Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano xiv PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Figura 60 Aresta posti a de corte APC 61 Figura 61 Desgastes causas e solu es para torneamento Fonte Sandvik 63 Figura 62 Desgastes causas e solu es para fresagem Fonte Sandvik 64 Figura 63 Ilustra o torneamento Fonte Sandvik 65 Figura 64 Suporte de torneamento Fonte Sandvik 65 Figura 65 Pe a com diferentes opera es ao torno Fonte Sandvik 66 Figura 66 Opera es em torneamento Fonte Sandvik 66 Figura 67 Perfil de uma pe a torneada Fonte Sandvik 66 Figura 68 Movimento radial e axial da ferramenta em torneamento Fonte Sandvik 67 Figura 69 Par metros de corte em torneamento Fonte Sandvik 67 Figura 7
31. HB HRC Cold 170 185 B1112 1112 Drawn ane pe pesa e Bessemer 120 140 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 8 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem A tabela seguinte mostra o indice de maquinabilidade de alguns materiais Tabela 2 ndices de Maquinabilidade Fonte http Awww sme org TABLE 25 1 Approximate Values of Brinell Hardness Number and Typical Machinability Ratings for Selected Work Materials Brinell Machinability Brinell Machinability Material Hardness Rating Material Hardness Rating Base steel B1112 180 220 1 00 Tool steel unhardened 200 250 0 30 Low carbon steel Cast iron C1008 C1010 C1015 130 170 0 50 Soft 60 0 70 Medium carbon steel Medium hardness 200 0 55 C1020 C1025 C1030 140 210 0 65 Hard 230 0 40 High carbon steel Super alloys C1040 C1045 C1050 180 230 0 55 Inconel 240 260 0 30 Alloy steels Inconel X 350 370 0 15 1320 1330 3130 3140 170 230 0 55 bile case J 250 280 0 12 4130 180 200 0 65 Titanium 4140 190 210 0 55 Plain 160 0 30 4340 200 230 0 45 Alloys 220 280 0 20 4340 casting 250 300 0 25 _ Aluminum 6120 6130 6140 180 230 0 50 2 5 11 5 17 8 Soft 5 00 8620 8630 190 200 0 60 Aluminum alloys soft Soft 2 009 B1113 170 220 1 35 Aluminum alloys hard Hard 1 254 Free machining steels 160 220 1 50 Copper Soft 0 60 Stainless steel Brass Soft 2 008 301 302 170 19
32. No controlo de espumas geralmente usam se ceras especiais ou leos de silicone Anti corrosivos Protegem a pe a ferramenta e m quina ferramenta da corros o S o produtos base de nitreto de S dio ou leos sulfurados recomend vel usar nitreto de s dio com precau o suspeito de ser cancer geno deve se aplicar em baixos teores Detergentes Reduzem a disposi o do lodo lamas e borras S o compostos organomet licos contendo magn sio b rio c lcio entre outros Emulsionantes S o respons veis pela forma o de emuls es de leo em gua ou vice versa Reduzem a tens o superficial e formam uma pel cula monomolecular semi estavel na interface leo gua Os principais tipos de emulsionantes s o os sab es de cidos graxos gorduras sulfuradas sulfunatos de petr leo e emulsionantes n o i nicos Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 100 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Biocidas subst ncias ou misturas qu micas que inibem o desenvolvimento de microrganismos Aditivos de extrema press o EP Em opera es mais severas em que uma lubrifica o adicional necess ria pode se utilizar aditivos de extrema press o Conferem refor o na redu o do atrito suportam elevadas temperaturas e press es do corte S o compostos que variam na estrutura e composi o S o reactivos
33. a o de baixa liga quando o teor dos elementos for menor ou igual a 5 acima desse valor considera se um a o de alta liga normalmente estes s o mais resistentes e duros do que OS a os macios Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano ps PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO A adi o de elementos de liga diminui a maquinabilidade porque altera as suas propriedades mec nicas elementos livres em percentagens inferiores a 1 s o adicionados para conferir ao a o propriedades mec nicas resist ncia ao desgaste resist ncia corros o etc Os elementos mais comuns que conferem essas propriedades s o o n quel N1 o cr mio Cr o molibd nio Mo van dio V o tungst nio W e o cobalto Co Como referido anteriormente a adi o de elementos de liga melhora as condi es de corte s o por exemplo o chumbo Pb o sil cio S1 o enxofre S etc Os tratamentos t rmicos ou termo qu micos nos a os de liga t m um papel fundamental na maquina o A os de alta liga usados para ferramentas s o maquinados ap s um tratamento de revenido at uma certa dureza relativamente baixa o metal duro uma boa escolha para ferramenta de corte Os a os de liga t m uma vasta aplica o industrial com variedade de tratamentos t rmicos que alteram as suas propriedades e consequentemente os par metros de corte Par
34. a o r pido denominado HSS High Speed Steel permitiram um aumento consider vel dos par metros de corte e consequentemente uma redu o de 25 nos tempos de Maquinagem No in cio da d cada de 30 s c XX a adi o de Cobalto aos a os r pidos d origem aos a os super r pidos Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 3 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE GO PORTO Do trabalho de investiga o de Taylor surge o incremento significativo dos par metros de corte e o estudo da vida das ferramentas pois estabelece a equa o da vida econ mica das ferramentas v lida para velocidades convencionais Na 2 d cada do S c XX os elementos de liga ganham for a na constru o de ferramentas de corte com destaque para o Cobalto Co Molibd nio Mo e Tungst nio W Estes novos materiais formam carbonetos muito duros fr geis dif ceis de conformar mecanicamente mas com uma dureza a quente elevada e permitiram uma redu o significativa dos tempos de maquinagem cerca de metade comparados com os HSS e maior rendimento de produ o Os novos elementos s o conformados por processos obtidos atrav s da metalurgia do p Sinteriza o Consequentemente a designa o t cnica de Carbonetos Sinterizados ou Metal Duro Figura 5 Ferramenta intercambi vel Fonte Frezite No entanto o desenvolvimento das m quinas
35. a ferramenta e a pe a a maquinar Chumbo Pb Tem a caracter stica de maquinabilidade id ntica ao Enxofre S comum encontr los associados adicionado aos a os de f cil maquina o para tornos autom ticos em teores de 0 2 a 0 5 uma vez n o se dissolvendo no a o apresenta uma suspens o fina o que permite uma apara curta superf cies de corte perfeitas e a melhoria da maquinabilidade No lat o liga cobre zinco Cu Zn existem na sua constitui o duas vertentes com e sem Chumbo Pb Esta liga muito usada na produ o de epe componentes sanit rios tubagens acess rios banho cozinha e torneiras 4 gt _ gt Figura 17 Torneira de cozinha Fonte Grohe O uso do chumbo Pb pode ser prejudicial para a saude no caso de componentes em contacto com agua consumivel Nestes produtos a utiliza o de ligas isentas de chumbo Pb come a a estar legislada em certos pa ses por exemplo nos EUA Sel nio Se E um metal ide melhora a maquinabilidade dos a os ainda mais que o Enxofre S comum encontrar na composi o de a os ao carbono C inox ferriticos martes ticos e austeniticos associado ao enxofre S F sforo P E considerado um parasita e prejudica o a o tem tend ncia a formar segrega es prim rias na solidifica o e secund rias no estado l quido No entanto a sua presen a positiva em termos de Maquinagem Ber lio Be E um desoxidante
36. a frio resist ncia ao desgaste e calor deforma o e Elevada tenacidade resist ncia rotura e Resist ncia ao choque t rmico gradiente t rmico e Conserva o da aresta cortante gr o fino e Baixo coeficiente de atrito diminui a tend ncia de soldar e Elevada condutibilidade t rmica dissipa o do calor gerado e Baixo coeficiente de dilata o t rmico e Elevado calor espec fico varia es de temperatura pequenas e lentas e Quimica inerte afinidade qu mica entre a ferramenta e o material a maquinar Algumas destas caracter sticas s o contradit rias e n o pode ser satisfeitas por um mesmo material tal ferramenta que concilie todas estas propriedades seria a ferramenta ideal 6 2 Materiais das ferramentas de corte Os materiais que correspondem s solicita es de corte mais utilizados para ferramentas de corte s o os seguintes e HSS A o r pido e C Carbonetos sinterizados e CG Carbonetos sinterizados revestidos e CT Cermet e CC Cer mica a base de xido de Al pura mista e refor ada base de nitreto de S1 e CBN Nitreto de Boro Cubico e PCD Diamante policristalino Os tempos nao produtivos resultantes do desgaste e rotura de ferramentas em Maquinagem condicionam a produtividade A selec o do material da ferramenta e a sua qualidade s o cr ticas uma unica qualidade n o satisfaz diversas aplica es de Maquinagem Os carbonetos sinterizados sao os m
37. a uma elevada compress o e temperatura um material super abrasivo e no ranking de dureza ocupa o segundo lugar Na presen a de um metal ou material cer mico aglomerante formando uma base sinterizada e policristalina de Nitreto de Boro Cubico Muitas vezes fornecido sob a forma de pastilhas de v rias geometrias ou utilizado em camadas de revestimento em substrato de carbonetos eee ake As suas propriedades podem variar com o objectivo de obter v ria qualidades de diferentes caracter sticas de corte atrav s da altera o da dimens o dos cristais percentagem e tipo de aglomerante Figura 33 Pastilha em CBN Fonte Seco Tools Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano o PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO T m uma dureza a frio superior s cer micas mas perdem estabilidade qu mica Uma percentagem baixa de CBN combinada com um aglomerante cer mico confere pastilha excelente resist ncia ao desgaste por abras o e estabilidade qu mica Esta configura o permite uma aptid o especial para a maquinagem de a os e ligas fundidas endurecidas Maior percentagem de CBN determina uma maior tenacidade A aplica o t pica deste material na maquinagem de materiais duros acima dos 48HRC obt m se excelente estado da superf cie muitas vezes compar vel com um processo de rectifica o Mais car
38. afectado pelo comprimento da pe a e o tamanho do porta ferramenta pode ser escolhido de forma que suporte as for as de corte e as tens es que surgem durante a maquina o No torneamento interno a escolha da ferramenta mais restrita devido ao di metro do furo da pe a j que a profundidade do furo determina o balan o Figura 77 Torneamento interno e balan o da ferramenta Fonte Sandvik Uma regra geral que se aplica a todas as opera es de maquinagem a de sempre minimizar o balan o da ferramenta e seleccionar o maior tamanho poss vel para obter a melhor estabilidade e precis o A estabilidade melhor para di metros da ferramenta maiores mas frequentemente as possibilidades s o limitadas devido ao di metro do furo na pe a e evacua o da apara Figura 78 Evacua o da apara um factor cr tico no torneamento interior Fonte Sandvik 9 1 5 1 For as de corte no torneamento interno Quando se usa uma ferramenta para torneamento interior uma for a de corte tangencial e uma for a de corte radial for ar o a ferramenta flex o para fora da pe a A for a tangencial for a a ferramenta para baixo e para fora da linha de centro provocando a redu o do ngulo de folga da ferramenta Situa o cr tica no torneamento interior de furos pequenos devido ao poss vel contacto entre a ferramenta e a parede do furo Figura 79 Esquema das for as de corte tangencial e rad
39. bem como a opera o de acabamento com uma passagem de homogeneiza o e outra a cumprir o contorno final do desenho Na opera o de sangramento a figura ao lado mostra o aspecto final na pe a Nesta opera o foram obtidos resultados satisfat rios mas n o os melhores devido ao poder refrigerante da emuls o Ap s an lise da face de sangramento imediatamente opera o observou se que esta tinha mau acabamento e uma temperatura baixa No entanto devido agressividade do material provocado pelo teor de cr mio o acabamento foi mau e a pastilha de sangrar demonstrou algum desgaste Figura 159 Aspecto da face de sangramento O ponto antes da fura o permite o guiamento da broca para evitar a sua flex o e auto centrar relativamente ao escareado executado previamente Na fura o dos furos di metro 2 5 mm foi usada a t cnica pica pau com a broca a entrar tr s vezes Tamb m na fura o o desenho exige uma cota m nima de 14 mm o comprimento foi executado com 17 mm permite uma melhor evacua o da limalha e evita que o macho prense a limalha no fundo dos furos A selec o adequada das ferramentas par metros de corte e a refrigera o eficiente permitiram bons resultados no ensaio do inox Figura 160 Aspecto do acabamento da pe a Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano oz PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Ap
40. com a superf cie maquinada formando compostos fracos na interface normalmente sais fosfato de ferro cloreto de ferro sulfato de ferro etc que se dissipam a altas temperaturas Os mais utilizados s o aditivos sulfurizados sulfurados e fosforosos 10 6 Selec o do Flu do de Corte A selec o de um flu do de corte ideal para determinada aplica o dif cil devido a grande variedade de produtos dispon veis no mercado com elevado grau de qualidade e competitividade O custo elevado e a utiliza o tem que compensar economicamente isto os custos devem superar o custo do produto rela o custo benef cio Os leos emulsion veis s o os mais utilizados mas os sint ticos est o a conquistar cada vez mais consumidores A maioria dos fabricantes fornece tabelas e diagramas que ajudam a seleccionar o produto onde consta a seguinte informa o nome do produto descri o concentra o recomendada material a maquinar e outras propriedades dos fluidos Esta informa o til e deve ser usada como ponto de partida Outros factores de selec o efeitos na sa de contamina o e custo podem ser relevantes na escolha Existem no mercado muitos tipos de leos de corte a sua aplica o depende fortemente do tipo de material a maquinar e o tipo de opera o Um crit rio de escolha do flu do de corte pode ser a necessidade de aplica o entre a lubrifica o e refrigera o Se pretendemos uma melh
41. corte a as suas varia es s o 2 7 As excessivas e c clicas CA As varia es na for a de corte e sua direc o podem ser exageradas para a resist ncia e dureza da aresta de corte As fracturas s o paralelas aresta de corte Figura 59 Fractura por fadiga Apara aparente ou aresta posti a de corte APC A forma o da aresta posti a de corte ocorre em duas etapas ades o do material maquinado face de ataque e crescimento da apara aderente Esta ades o depende da compatibilidade metal rgica logo da solubilidade rec proca dos dois materiais em presen a O mecanismo de difus o desempenha um papel relevante a temperatura na interface apara ferramenta de import ncia fundamental no aparecimento e na acelera o da ades o do material face de ataque da ferramenta Altas press es s o condi es ideais para a forma o da aresta posti a de corte O estado da superf cie da pe a piora com o aumento da aresta posti a de corte e com a sua progress o existe o risco de quebra da aresta de corte Para minimizar os efeitos da APC devemos ter uma boa e qualidade superficial da ferramenta e altas velocidades de x N E corte s o alguns aspectos que atenuam a forma o de apara NA aderente Figura 60 Aresta posti a de corte APC Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 61 PORTO FEUJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE
42. do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO e O endurecimento por deforma o pl stica provoca elevados esfor os press es e o desgaste r pido das ferramentas Deve se respeitar algumas recomenda es de maquina o destes materiais geometria de corte positiva refor o da aresta de corte revestimento avan o por dente e profundidades axiais elevadas com fresas de passo grande metal duro de gr o fino flu do de corte abundante aperto da pe a e ferramenta est vel para evitar vibra es fresa deve trabalhar contra o material corte discordante Em conclus o s o ligas resistentes ao calor e mant m as suas caracter sticas mec nicas dentro duma determinada solicita o t rmica elevada Iso 5 2 6 Grupo H A os endurecidos E ia A os endurecidos base de molibd nio Mo cr mio Cr vanadio V e tungst nio W formam carbonetos muito duros quando utilizados como elemento de liga Estes carbonetos s o muito abrasivos provocando enorme desgaste nas ferramentas principalmente na face de sa da Um m todo tradicional de maquina o de a os de liga endurecidos a rectifica o uso de ferramentas de corte em CBN Nitreto boro c bico e ou cer micas refor adas em condi es de corte est veis s o uma boa alternativa em particular no torneamento 5 3 Influ ncia dos elementos de liga nos a os e ligas n o ferrosas Na composi o dos a os e materiais met licos surge
43. e e seen aaniseesaa deers teeanstscetoseaamniseedandearaneencsseccette 90 Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano ix PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 9 2 8 Presdcem afectada POF VIBRA ES umnaiasaaairtpa prai cas eras dada dragon ea 91 9 2 9 Nomenclatura e f rmulas em freSaGeM ccccccccccccssssseeecceeeeeaseeeseeeceeeeeeeaaeeeees 92 10 Lubrifica o Refrigera o e Fluidos de Corte c erre ereeeeeeeerrreeeeaaas 93 WO rOet a upe oro ARARIPE ORDER RD ER DR TIN E RD RIR RR 93 10 2 Lubniica o na maquinageni iisapisissa ana pndsiama qa Sea Pi aire Duane can daria sacas 94 10 3 Propriedades e caracter sticas dos lubrificantes cc eececccccecceeeeseeeeeeceeceeecaeeeeeeeeeeees 95 10 3 1 Propriedades dos flu dos de corte oo eeceseeccccecceceeeesseeeceeeeeeeaeeeeeeeeeeeeenaas 96 10 3 2 Caracter sticas dos flu dos de corte sssseeeeeeessesssssssssssssseeeereressssssssssssssssseees 96 10 4 Tipos de lubrificantes e refrigerantes cceccccccccccccsssseeeceeeeceeaeaeseeeeceeeeeeaaaesseeeeeees 96 IO OMOOS PNE P A ae ndobadnas na gnantosaisaa cias a niobe TE 96 NAA EE a E A E CEU gude a GUI aca a tr 97 10 4 2 1 leos i S 97 10 4 2 2 leos emulsion veis Emuls es cccccccscssesessesseseesessescesesscseeseeeenes 98 10 4 2 2 1 leos transparentes c ccccccscsesesessssssscscscesesesesesvsvevevscsseee
44. em corte cont nuo Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 85 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Quando se inicia uma nova profundidade de corte radial importante um movimento de fresagem em rampa ou preferencialmente usar movimentos suaves de interpola o circular Em aplica es HSM isso crucial ae O ngulo para a fresagem em rampa depende do di metro da fresa Cy N N usada da folga para o corpo da fresa do tamanho da pastilha e da 20 A N profundidade de corte I sede S A folga tamb m depende do di metro da fresa a Ur p Figura 94 Fresagem em rampa 2 eixos Fonte Sandvik 9 2 5 2 Fresagem em rampa em 3 eixos Interpola o circular em h lice O avan o da ferramenta tem uma traject ria em h lice na direc o axial do fuso Este m todo tem v rias vantagens na maquinagem de furos de grandes dimens es A maquinagem pode ser realizada com apenas uma ferramenta normalmente sem problemas de quebra e evacua o da apara ou vibra es j que o di metro da ferramenta menor quando comparado com o di metro do furo Recomenda se que o di metro do i A furo seja duas vezes o di metro da fresa gi A do N O ngulo m ximo de fresagem em rampa tamb m deve ser er verificado quando do uso de interpola o circular em h lice a ee F
45. ferramenta inicial tinha a recomenda o para materiais n o ferrosos Os resultados obtidos n o foram os melhores o jacto incidia na zona do sangramento mas n o na aresta de corte persistindo o problema Figura 140 Aspecto da apara no carro da limalha Outra ac o foi tomada sobre o material a maquinar devido gera o de apara longa em fita foi o seu endurecimento atrav s de um tratamento t rmico por envelhecimento em estufa para aumento da dureza do material da superf cie at ao n cleo Esta ac o diminui a ductilidade do material evitando que a apara deslize sobre a geometria quebra apara da pastilha positiva utilizada Figura 141 Aspecto da pe a na face de sangramento Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 117 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Embora se tenha mantido uma apara longa o tratamento t rmico atenuou o efeito de escorregamento da apara na face de ataque da ferramenta diminuindo o tamanho da fita A resolu o do problema estava na utiliza o de uma ferramenta de sangramento com lubrifica o em contacto permanente com a aresta de corte Ap s consulta de fornecedores de ferramentas de corte surge uma solu o interessante de uma ferramenta e pastilha adequada nossa cr tica situa o A solu o encontrada uma ferramenta com lubrifica o interna inclusive na pastilha de san
46. fr geis endurecidos at apara longa nos materiais d cteis Alum nio ruptura n o se consegue apenas com a combina o de geometria da ferramenta e Vc As for as de corte as temperaturas e as vibra es s o factores que influenciam a forma o da apara O controlo da apara um dos factores chave especialmente nas opera es de fura o e torneamento A fresagem cria um comprimento natural na apara gra as limitada implica o do fio de corte Na fura o o controlo da apara importante devido ao limitado espa o dentro dos furos que est o a ser maquinados Este problema deve ser combatido por um processo de fura o de alto rendimento onde a apara constituiu uma forma exacta para o aumento da efici ncia de evacua o e evitar o congestionamento s o exemplo de aperfei oamento geometria da h lice lubrifica o interna estrat gia pica pau revestimento de brocas etc A forma o da apara afectada por v rios factores e Material da pe a ductilidade estrutura dureza e dimens o e Geometrias de ferramenta ngulo de posi o ataque afectam o comprimento e direc o da apara o raio de ponta afecta a apara fun o da profundidade e Par metros de corte Avan o profundidade Vc e refrigera o e Geometria da face ataque Importante no controlo da apara e sua regula o Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 51 PORTO FEL FACULDADE DE ENGENHAR
47. muito abrasivos devido s diferentes formas de Ti e consequentemente o teor de Carbono na matriz diminuir tornando o a o mais sens vel forma o da aresta posti a de corte Em a os inox a maquinabilidade melhora com adi o de Enxofre S ou Sel nio Se nas devidas propor es pois provoca altera es em propriedades mec nicas Nos a os inox as propriedades mais importantes s o resist ncia corros o e tens o de rotura do ponto de vista da maquinabilidade t m uma influ ncia negativa 5 2 3 Grupo K Ferros fundidos As ligas de Ferro Carbono com teores superiores a 2 s o consideradas ferros fundidos Estes materiais tem um campo de aplica o muito vasto a melhoria dos processos de fabrico controlo inclus o de elementos de liga tratamentos t rmicos permitiram o desenvolvimento do ferro fundido e a amplia o das suas aplica es na ind stria Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 20 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO q p q 9 O elevado teor de Carbono e a presen a de Sil cio Si permitem classifica lo como liga tern ria Fe C S1 No arrefecimento a transforma o da austenite complexa originando estruturas com carbono puro ou grafite cuja disposi o e quantidade alteram profundamente as propriedades do material As estruturas dos ferros fundidos base s o ferr tica e perlitica
48. necessidades dos seus clientes e por outro lado de se ajustar evolu o e muta o das tecnologias e dos recursos humanos O dom nio das tecnologias de produ o nas vertentes de organiza o industrial e processos de fabrico capacidade para desenvolver novos produtos inova o e efici ncia constituem factores chave de competitividade numa economia global A sobreviv ncia no mercado depende do sistema de qualidade e produ o a pre os competitivos com prazos de entrega curtos Uma maior flexibilidade permite uma reac o r pida necessidade de desenvolvimento e implementa o em f brica de um novo produto A optimiza o dos recursos produtivos por redu o dos tempos improdutivos a melhor utiliza o dos equipamentos e ferramentas um factor de aumento de produtividade Os desenvolvimentos tecnol gicos e a inova o t m possibilitado um aumento da competitividade das empresas Destacam se pela sua import ncia os seguintes Melhor conhecimento do comportamento dos materiais durante o processo de corte Possibilidade de prever e simular comportamentos cr ticos de processo Tecnologia de ponta dispon vel pelos fabricantes que permite uma maior autonomia de trabalho e incremento significativo dos par metros de corte m quinas ferramentas materiais a maquinar lubrificantes etc Redu o significativa dos tempos de fabrica o uma maior precis o e melhor acabamento superficial N o poss
49. o circular em h lice Figura 96 M todo convencional Fonte Sandvik 9 2 6 Recomenda es aos m todos de fresagem 9 2 6 1 Facejamento Sempre que poss vel evitar a fresagem em furos ou canais pois esses cortes interrompidos exigem muito das arestas de corte com v rias entradas e sa das Se poss vel os furos deve ser executados subsequentemente Ou ent o reduzir o avan o na rea da pe a onde est o os furos Ao maquinar grandes reas na superf cie da pe a deve se seleccionar a traject ria da ferramenta com o objectivo de manter a fresa totalmente em contacto em vez de dar v rios passes em paralelo Ao mudar a direc o deve se incluir uma pequena traject ria da ferramenta no sentido radial para manter a fresa sempre em movimento assim evita se a tend ncia para a vibra o e trepida o Figura 97 Fresagem interrompida e fresagem sem intermit ncia Fonte Sandvik 9 2 6 2 Fresagem em desbaste de grandes cavidades O desbaste de cavidades profundas ou bastante largura deve ser executado atrav s de interpola o circular As ferramentas adequadas s o brocas de pastilha e fresas de aresta longa para fresagem A aplica o adequada para este m todo fazendo primeiro os furos e depois a fresagem com uma fresa de aresta longa O di metro da broca Dc deve ser 5 a 10mm maior que o da fresa de aresta longa Ap s o pr desbaste com uma broca a fresa deve trabalhar a uma profundidade de corte
50. o mais Importante no transporte do calor do que na redu o do atrito ou seja uma ac o de refrigera o atrav s de um flu do de corte Figura 112 Pastilha c deforma o pl stica e lascamento Fonte Sandvik A aplica o dos fluidos de corte n o tanto para diminuir a for a e pot ncia de corte mas aumentar a vida da ferramenta de corte poss vel melhoram a qualidade superficial produtividade remover apara proteger a pe a da oxida o e evitar o sobreaquecimento por ac o mec nica do flu do de corte 10 3 Propriedades e caracter sticas dos lubrificantes fundamental a forma o da pel cula lubrificante entre a ferramenta e a apara para se manter as condi es de trabalho a propriedade respons vel pela sua promo o viscosidade Outras propriedades dos lubrificantes no processo de maquinagem e N o atacar os materiais em atrito ferramenta e pe a e Conservar as propriedades lubrificantes a elevada temperatura da zona de corte e N o se altere a propriedades pelos agentes atmosf ricos ou condi es de trabalho Transporte do calor gerado na interface ferramenta pe a e Promover anti corros o oxida o no material e ferramenta Das suas caracter sticas destacam se e N o atacar a pele e ou manchar e N o produzir fumo ou espuma e N o t xico e odor aceit vel e N o criar microrganismos tais como fungos e bact rias A id AR oaa ho y E a k j gt far
51. o revestidos por PVD ou CVD e podem ter v rias combina es de revestimento s o exemplos TIN TIN TIN MAIN O Al203 ee Ti C N Ti C N GC1005 M15 S15 GC2015 M15 P25 GC2135 M30 P35 S30 GC1005 has a 4 um PVD coating of GC2015 consists of a 9 um CVD GC2135 is based on a tough substrate with TIAIN TIN This tough and wear resistant TICN AIZO3 TIN coating on a substrate with very good resistance to thermal and coating in combination with a very hard and a gradient zone close to the surface This mechanical shocks On top of that is a thin fine grained substrate provides the needed gives excellent adhesion with high wear per 4 um CVD TICN Al 04 TIN coating which properties to have sharp cutting edges and a formance and good resistance to diffusion provides very good flank wear resistance high security against chip hammering A wear and plastic deformation at high tem and reduces friction and hence the formation grade for close tolerances and excellent peratures Also reduces friction and hence of built up edges This is a grade with very surface finish for finishing in HRSA and the formation of built up edges good bulk and edgeline toughness To be stainless steels used at low to medium cutting speeds Figura 39 Exemplos de revestimentos em metal duro Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 46 PORTO FEL FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara
52. outro que permitem a caracteriza o do tipo de desgaste na vizinhan a da aresta de corte Em geral o desgaste d se em duas regi es adjacentes aresta de corte face de ataque e face de sa da Em muitos casos o desgaste na face de sa da designado por linear VB n o regular ao longo do comprimento da aresta de corte apresentando varia es com m ximos no ponto correspondente extremidade da aresta de corte VN e KTA junto ponta da ferramenta KB a Quando estas irregularidades de VB se estendem por toda a superf cie desgastada a indica o de m qualidade da ferramenta O desgaste linear da face de sa da geralmente definido pelo es RSE ARZTL 3 pat NTT VN valor m dio de VB ou m ximo VB m x enquanto o desgaste de cratera toma em considera o a profundidade m xima da cratera KT a sua largura KB e a dist ncia da aresta de corte principal ao Figura 6 5 eixo da cratera KM Figura 53 Esquema de desgaste das ferramentas Fonte Centimfe Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 58 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO x O desgaste linear da face de sa da medido relativamente aresta de corte original Se o desgaste se distribui uniformemente pelas tr s zonas indicadas o desgaste m dio VBa c registado Em casos em que ocorre desgaste excessivo em qu
53. podem se classificar da seguinte forma e S lidos e L quidos e Gasosos 10 4 1 S lidos A ac o dos agentes s lidos pode ser f sica e qu mica A f sica consiste na aplica o do lubrificante na face de ataque da ferramenta o caso de uma camada fina de grafite e bissulfato de Mo Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 96 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO qu mica consiste na reac o do agente de melhoria de corte como os elementos que participam na Maquinagem o caso da adi o de S ou Pb Concluindo podem ser aplicados de dois modos e Lubrificante s lido massa ou leo viscoso aplicado na face de ataque da ferramenta e Adi o de elementos metal rgicos no material a maquinar S Se Pb etc melhorando a maquinabilidade 10 4 2 L quidos Os fluidos l quidos flu do de corte comparativamente s o os de maior aplica o na pr tica industrial sua ac o principal a redu o do coeficiente de atrito e refrigera o Os fluidos de corte podem dividir se em tr s grupos e Oleos puros e Oleos emulsion veis e Oleos sint ticos 10 4 2 1 leos puros Os leos puros mais utilizados s o de origem mineral pode ocorre misturas com leos de origem animal e vegetal tem como vantagens a sua variedade e baixo custo Os leos puros podem ser activos ou inactivos permite o ataqu
54. por difus o ligas Al e Mg materiais pl sticos e resinas Na maquina o de ligas de magn sio pode ocorrer a gua da emuls o reagir com a apara e libertar hidrog nio que apresenta risco de igni o 10 6 4 Flu do de corte prejudica na maquinagem Existem situa es em que o flu do de corte tem um comportamento proibitivo e prejudica significativamente a maquinagem Na maquinagem com utiliza o de cer micas deve ser executada a seco pois o flu do promove choques t rmicos e consequentemente fractura As cer micas base de SiN e as whiskers permitem a aplica o de flu do por possu rem uma tenacidade e resist ncia ao choque superior 2 Outro exemplo o corte interrompido na fresagem com ferramentas em metal duro em que o principal tipo de desgaste o aparecimento de trincas t rmicas originadas pela flutua o c clica da temperatura devido intermit ncia no corte ferramenta aquece no corte efectivo e arrefece na falta de material Na maquinagem de materiais endurecidos a aplica o do flu do de corte pode prejudicar o rendimento do processo isto devido sua SE dureza gt 30 HRc o calor gerado funciona como elemento de deforma o corte no mecanismo de forma o da apara Figura 121 Aresta com trincas t rmicas e corte interrompido Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 104 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA
55. precis o redu o dos tempos prepara o produ o paragens e a excelente qualidade dos componentes fabricados i gg ig gt Nos dias de hoje a tecnologia dispon vel pelos fabricantes de m quinas CNC tem muita Investiga o conhecimento e inova o R amp D departamentos t cnicos especializados forma o Training Centre consultoria Technical Suport etc Figura 7 Desbaste de uma pe a por torneamento Fonte Mazak Corporation Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 5 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 4 Maquinabilidade dos Materiais Os materiais mais comuns no processo de Maquinagem s o os ferrosos e n o ferrosos mas madeira pol meros fibras materiais comp sitos tamb m podem ser maquinados A maquinabilidade de um material definida como aptidao facil ou dificil que um material tem para ser processado com uma ferramenta de corte alterando a sua forma atrav s do processo de Corte por Arranque de Apara Maquinagem Figura 8 Carca a de um autom vel maquinada Fonte Okuma Corporation Os componentes produzidos dependendo do tipo de ae _ ae opera o material a maquinar tipo componente m quina gt lt ba ferramenta condi es de corte ferramentas refrigera o devem ter as seguintes caracter sticas Precis o dimensional e geom
56. r pidos ao Tungst nio W Grupo T e A os r pidos ao Molibd nio Mo Grupo M S o a os fortemente ligados em que os principais elementos de liga s o Tungst nio W Molibd nio Mo Cr mio Cr Van dio V e o Cobalto Co Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano Se PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO x No estado recozido a microestrutura dos a os r pidos s o constitu dos por uma dispers o de carbonetos complexos em matriz ferr tica tamb m o processo de fabrico influencia a dimens o dos gr os dos carbonetos que tendem a crescer na solidifica o Efeito dos diferentes elementos de liga e Tungst nio W e Molibd nio Mo formam carbonetos muito duros e aumentam a dureza a quente e Van dio V forma carbonetos muito duros e aumenta a resist ncia ao desgaste e Cr mio Cr forma carbonetos facilmente sol veis e aumenta a profundidade de t mpera e Cobalto Co n o forma carbonetos mas aumenta a dureza a quente O cr mio aparece com uma percentagem entre 3 e 5 o que justifica um bom compromisso entre a dureza e tenacidade Este metal respons vel pela elevada temperabilidade dos a os r pidos endurecendo por completo mesmo em sec es elevadas Os a os r pidos ao Cobalto t m maior dureza a quente e resist ncia ao desgaste as qualidades AISI T5 T6 e T15 s
57. torneada MATERIAL MASSA Ko Figura 126 Desenho t cnico da pe a Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 107 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO ES 11 1 3 Material O material seleccionado para o componente a liga de alum nio especificada pela norma EN AW 6061 AlIMg1SiCu Os principais constituintes s o o alum nio magn sio sil cio e cobre a sua massa 13 gr A mat ria prima a maquinar cavilha redonda estirada de di metro 50mm e comprimento 3m com chanfro nas pontas Figura 127 Geometria da cavilha Fonte Wieland 11 1 4 M quina A m quina seleccionada no parque de m quinas dispon vel um torno autom tico CNC com alimentador de cavilha E constitu do por uma bucha com pin a de di metro 50mm de aperto hidr ulico rota o m xima da rvore 3500rpm e uma torreta de doze posi es com possibilidade de utilizar ferramentas rotativas O tanque para o flu do de corte tem uma capacidade de 200 litros Fonte Biglia 79 500 at Zel og xewg 0 i E if ae N Ar Hi a H RO D A bt o f Deda ot i F yo L En E gt gt gt Tailstock o E pe gt Hydraulic stroke 100 100 z ata M F SO _ Manual positon J Ji 71 5 500 278 5 k 44 850 OS ag al Figura 129 Deslocamentos da m quina Figura 130
58. triangulares e r mbicos com ngulos de ponta de 55 60 e 80 A faixa de ngulos de ponta apresenta V cozer gas propriedades que v o da mais alta robustez passando por opera es de desbaste at ngulos de ponta pontiagudos que tenham maior acessibilidade para perfis mais exigentes Com a alta resist ncia da aresta ao longo do fio de corte proporcionado por um ngulo de ponta grande e uma rea de contacto maior vem a tend ncia para vibra es no processo de maquinagem e altas exig ncias de pot ncia Com um ngulo de ponta pequeno obt m se grande acessibilidade por m a aresta fica mais fr gil Sempre que poss vel necess rio usar uma escolha de equil brio para a opera o em quest o Figura 70 Representa 2 pastilhas t picas para desbaste 90 S e acabamento 35 V Compara o de ngulo de ponta e comprimento da aresta de corte comprimento efectivo da aresta de corte la ngulo de posi o kr e profundidade de corte ap Fonte Sandvik O raio de ponta re um factor importante em muitas opera es de torneamento e deve ser levado em considera o j que a escolha certa afecta a robustez da aresta de corte e acabamento superficial da pe a Est o dispon veis pastilhas com diversos raios de ponta em que o menor teoricamente zero mas em que na realidade 0 2 mm o menor tamanho encontrado Figura 71 Representa o do raio de ponta re d
59. trica Qualidade superficial da pe a maquinada Figura 9 Veio de 6 entradas Fonte Okuma Corporation 4 1 Factores de influ ncia na maquinabilidade Os principais factores de influ ncia no processo de corte podem ser divididos em 3 vectores de an lise material ferramenta de corte e maquina ferramenta 4 1 1 Material composi o qu mica e tratamento t rmico O material a maquinar tem influ ncia primordial na maquinabilidade Esta afectada por 3 factores principais dureza composi o qu mica e tratamento t rmico Para durezas entre 170 200HB tem boa maquinabilidade superiores a 300HB podemos usar ferramentas de metal duro em boas condi es de trabalho acima dos 600HB ferramentas de base cer mica ou PCD e CBN composi o qu mica e o tratamento t rmico configuram uma grande parte das restantes propriedades do material Alguns elementos de liga como o enxofre S melhoram a maquinabilidade dos a os o chumbo Pb o tel rio Te o sel nio Se e o bismuto B1 tamb m produzem um efeito similar O tratamento t rmico tem uma import ncia consider vel no material Materiais constitu dos por uma estrutura de gr o grosso tem menos maquinabilidade do que os materiais de gr o fino Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 6 m x Inclus es constituintes duros xidos e outras impurezas duras t m um efeito negativo PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias d
60. 0 Representa 2 pastilhas t picas para desbaste 90 S e acabamento 35 V Compara o de ngulo de ponta e comprimento da aresta de corte 1 comprimento efectivo da aresta de corte la ngulo de posi o kr e profundidade de corte ap Fonte Sandvik 68 Figura 71 Representa o do raio de ponta re da pastilha Fonte Sandvik 68 Figura 72 Influ ncia do raio de ponta e avan o no acabamento superficial Fonte Sandvik 69 Figura 73 Compara o da rugosidade pastilha standard vs pastilha wiper Fonte Sandvik 69 Figura 74 Configura o da ponta da ferramenta Fonte Sandvik 70 Figura 75 Exemplos de sistemas de fixa o marca Sandvik Fonte Sandvik 71 Figura 76 Exemplos de porta ferramentas para uso interno e externo Fonte Sandvik 73 Figura 77 Torneamento interno e balan o da ferramenta Fonte Sandvik 74 Figura 78 Evacua o da apara um factor cr tico no torneamento interior Fonte Sandvik 74 Figura 79 Esquema das for as de corte tangencial e radial Fonte Sandvik 74 Figura 80 Nomenclatura e formulas em torneamento Fonte Seco Tools 75 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO q p q 9 Figura 81 Ilustra o de opera es de fresagem Fonte Sandvik 76 Figura 82 Exemplos de fresas de pastilha ou inteiri as Fon
61. 0 0 50 Bronze Soft 0 65 304 160 170 0 40 316 317 190 200 0 35 403 190 210 0 55 416 190 210 0 90 Values are estimated average values based on 1 2 3 6 and other sources Ratings represent relative cutting speeds for a given tool life see Example 25 2 Machinability ratings are often expressed as percents index number x 100 5 Our list of alloy steels is by no means complete We have attempted to include some of the more common alloys and to indicate the range of machinability ratings among these steels i The machinability of aluminum varies widely It is expressed here as MR 5 00 but the range is probably from 3 00 to 10 00 or more d Aluminum alloys brasses and bronzes also vary significantly in machining performance Different grades have different machinability ratings For each case we have attempted to reduce the variation to a single average value to indicate relative performance with other work materials Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 9 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 4 3 Inputs Outputs da Maquinabilidade Pe a Forma da pe a Fixa o Tipo opera o Cadeia de processo Ferramenta de Corte Maquinabilidade M quina ferramenta Vida da Ferramenta Tipo de Ferramenta E Qualidade Superficial Geometria aresta corte Rigidez Precis o Lubrifica o refrigera o Par metros d
62. 1 Varia o de entrada e sa da em rela o a posi o da fresa Fonte Sandvik O modo como a aresta de corte sai do material da pe a importante Quando o corte est pr ximo do fim o resto do material pode ceder um pouco reduzindo a folga da pastilha Tamb m uma for a de trac o moment nea criada ao longo da parte frontal da pastilha enquanto a apara sai quase sempre dando origem a uma rebarba na pe a Essa for a de trac o coloca em risco a seguran a da aresta de corte Esta situa o piora quando a linha de centro da fresa coincide ou se aproxima da extremidade da pe a Neste caso a fresa deve sair da pe a em ngulos positivos e n o negativos em rela o s arestas de corte Quando h falhas na superf cie da pe a complica a maquinagem Neste caso a solu o geralmente uma aresta de corte mais resistente enquanto s vezes o passo ou a geometria da fresa ter de ser reconsiderada A fresagem deve ser analisada como um todo considerando todos os aspectos para se chegar ao tipo mais adequado de fresa e pastilha Figura 92 Efeito do ngulo de sa da na aresta de corte Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 83 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 9 2 4 ngulo de posi o O ngulo de posi o no processo de fresagem tamb m tem a ver com a
63. 84 167 da a o Po 876 55 EK A Bt ee 758 ME ns he d A 711 321 602 700 Na maquinagem o contacto entre a pe a e a ferramenta promove atrito cin tico o que mais interessa no nosso estudo chamamos y a 586 08 NI rm ta unicamente de atrito am a 7 eee E A A A di pode SEO a e po A 355 63 AS principais consequ ncias do atrito s o o We e vi T EN N 208 014 desgaste e sobreaquecimento possibilidade de KI VTS 750 395 aA N 4 102 7 ae A 15 153 i 4 E J 77 554 2 EIS ASF 4 R TA ns y LO E y P deforma o t rmica e consequentemente deforma o pl stica das superf cies de contacto a ci ncia que estuda o atrito a tribologia o a o r aw yy RA s T Tae on spite hhiww Figura 107 Distribui o do gradiente t rmico Portanto o nosso objectivo reduzir o atrito atrav s da inclus o do lubrificante refrigerante na zona de contacto da ferramenta sobre a pe a a esta ac o chama se lubrifica o A lubrifica o refrigera o o meio mais eficaz de controlar o desgaste reduzir o atrito e diminuir gradientes t rmicos Figura 108 Refrigera o Fresagem Figura 109 Refrigera o Torneamento Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 93 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 10 2 Lubrifica o na maquinagem No processo de Maquinagem
64. A Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 10 4 3 Gasosos A penetra o dos gases id ntica a dos l quidos e as suas ac es principais s o refrigera o e limpeza Podemos utilizar ar baixo custo CO2 Azoto custo elevado Os jactos de ar s o uma importante ferramenta de remo o da apara na zona de corte para evitar congestionamento e limpeza de rg os de apoio ao processo buchas maxilas sistemas de aperto sincroniza o evitar marcas de limalha nas pe as Figura 119 Sopro de ar 10 5 Aditivos Como referido os fluidos de corte s o respons veis pela refrigera o e lubrifica o deve ainda possuir outras propriedades que melhoram os resultados operacionais em trabalho de corte Para o efeito s o incorporados aditivos no flu do podem ser anti espumantes anti corrosivos antioxidantes anti desgaste anti soldadura capacidade de absor o do calor transpar ncia inodoro n o formar n voa n o provocar irrita es cut neas compatibilidade com o meio ambiente e baixa varia o da viscosidade A maioria destas propriedades conferida aos fluidos de corte por meio de aditivos os principais s o Anti espumantes Evitam a forma o de espumas que podem impedir boa visibilidade da regi o de corte e comprometer o efeito de refrigera o do flu do Estes aditivos reduzem a tens o superficial do leo formando bolhas maiores e inst veis
65. Apara Maquinagem Abaixo est o representados alguns exemplos de sistemas de fixa o da marca Sandvik Desenho de fixa o r gida RC Pastilha Jogo de fixa o Parafuso do cal o Cal o Parafuso Desenho da cunha grampo Pastilha Cunha grampo Pino Parafuso Torx Cal o Pastilha X Parafuso do Ey Parafuso Pastilha Rebite elastico Cal o Alavanca Figura 75 Exemplos de sistemas de fixa o marca Sandvik Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 1 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Torneamento Porta ferramentas para torneamento externo 1 Torneamento 2 Faceamento 3 Perfilamento 4 Mergulho 5 Usinagem externa de pe as pequenas longas e delgadas CoroTurn 107 Pastilhas negativas Pastilhas positivas CoroTurn 107 Pastilhas de cer mica e de CBN CoroTurn CoroTurn RC T MAX Sistema de ferramenta Sistema de fixa o Fixa o por cunha grampo Fixa o por Fixa o por alavanca Fixa o por parafuso grampo de topo o 1 O E 8 Faceamento Oo 00 Sistema recomendado de porta ferramentas Alternativa Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano re PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem T
66. BROCA 00028000 COO M70 G00Z3 0M08 X8 G9I S1400M75 GOT 74242 F GO00Z3 0 M71 C180 0 M70 GU 12 22 GO00Z 100 0 M71 MOI N4T0404M 10 FUROS FRONTAIS GO00G28C0 0 CUQ M70 GOO0XE Z3 0M08 G9I7S3500M75 GO01G94Z 8 0F 60 Z5 0F600 Lo GU LZ 1Z FGU Z5 0F600 Vie GU IZ 7 0F6U GO00Z3 0 M71 C180 0 M70 GO1Z 8 0F60 Z5 0F600 Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 130 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Z25 GUTZ ZF OU Z3 F600 Z 9 D GO1Z 17 0F60 GO00Z 150 0 M75 MI M71 G72 MOI N4T0505MIO ROSCAR FUROS GO00G28C0 0 M70 G00X8 0Z3 0M08 G9I S2500M75 322 GO1G95Z 12 0F0 5 GO00Z3 0 M71 C180 0 M70 GO0X 8 0 Z23 0M08 G32 GO TG SAAS GO00Z 150 0 M11 M71 MOI N7T0707G97S650M03 SANGRAR G00X57 025 0M08 7 34 5 G01X30 0F0 05 X40 0F0 5 X32 0 X20 0F0 05 X30 0F0 5 X22 0 X10 0F0 05 X20 0F0 5 X120 G01X 4 F0 05M22 G00X57 0M23 Z150 0M09 MO M30 Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 13 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 11 2 8 Observa es t cnicas do ensaio Numa fase inicial a retirada de material na opera o de desbaste foi cuidadosa Primeiro foi retirada Imm por banda depois 2mm e finalmente 3mm em 7 passagens O comportamento da ferramenta de desbaste demonstrou bons resultados
67. Carboneto de Tungst nio WC Pode estar s ou associado com outros carbonetos por exemplo Carboneto de Van dio V4C3 Carboneto de Ni bio NbC xido de Cr mio Cr203 e Carboneto de T ntalo TaC O carboneto de tit nio TiC actua como inibidor de reac es qu micas aumenta a resist ncia forma o de cratera e a dureza a quente Estes carbonetos s o respons veis pela dureza a quente e resist ncia ao desgaste Elemento aglomerante Cobalto Co Tem a fun o de ligar as part culas duras e garantir a tenacidade do material Foram desenvolvidos pelos fabricantes de metal duro uma grande quantidade de carbonetos para diferentes aplica es de forma a normalizar esta situa o a ISO criou uma classifica o para os carbonetos Com o objectivo dos utilizadores reconhecerem as qualidades dispon veis pelos fabricantes e seleccionarem para as suas aplica es os carbonetos desejados A ISO recomenda o agrupamento dos carbonetos sinterizados em 3 grandes grupos e Grupo P Compreende a maquinagem de materiais ferrosos de apara longa a os c e s liga e as fundi es maleaveis e Grupo M A maquinagem de materiais mais dif ceis a os inoxidaveis austen ticos a os refract rios a os com Mangan s etc e Grupo K Compreende a maquinagem de materiais de apara curta ferros fundidos a os endurecidos e materiais n o ferrosos ligas Al Cu ou pol meros Este grupo foi na ltima d cada d
68. DO PORTO 8 2 Problemas e solu es na avaria desgaste das ferramentas A informa o seguinte sistematiza dados acerca dos tipos de desgaste causas frequentes e poss veis solu es para torneamento e fresagem 8 3 1 Torneamento Problema Causa Solu o Excessivo desgaste tipo entalhe a Desgaste r pido de a Velocidade de corte Reduza a velocidade de corte e de flanco flanco resultando em muito alta Selecione uma classe mais acabamento superficial ouresist ncia ao resistente ao desgaste insatisfat rio ou medidas desgaste insuficiente fora de to ler ncia b c Desgaste tipo entalhe if t resultando em acabamento b c Oxida o Selecione uma classe com superficial ruim e risco de cobertura de Al203 quebra de aresta Para trabalhar materiais tempera dos selecione um ngulo de po si o menor ou uma classe mais resistente ao desgaste b c Atrito Reduza a velocidade de corte Ao usinar materiais termoresis tentes com cer micas aumente a velocidade de corte Oxida o Selecione uma classe de cermet crateriza o Excessiva crateriza o cau Desgaste por difus o devido Selecione uma classe com sando o enfraquecimento da a temperaturas de corte muito cobertura de Al203 aresta A quebra da aresta de altas na face de topo Selecione uma pastilha de corte na rea em uso resulta geometria positiva em acabamento superficial in Reduza primeiro a velocidade para satisfat r
69. ET 170 ET IME 170 SF 170 BT 170 ET IME IME 170 ST This This 170 BT 170 BT 170 ST 17d BT IME IME This Tim ie m m e aja a a mo nl Ga ma ra ro ra pop ro A OU Ol Ed Grau KC5025 Figura 158 Suporte e pastilha para sangramento Fonte Kennametal Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 128 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 11 2 7 Programa o CNC da pe a GI5S300M03 M90 M98P 1000 M52 MOI G9252500 N100T1010G96S150MO03 DESBASTE G00X52 5Z2 M08 G01Z 35 0F0 3 X55 5 GO00Z3 0 X46 0 G01Z 28 33F0 3 G03X52 07 28 78R1 10 G00Z3 X40 0 GO1Z 27 56 G03X46 07 28 33R1 10 GO00Z3 X34 0 GO1Z 27 07 G03X40 02 27 56R1 10 G00Z3 X28 0 G01Z 26 66 G03X34 02Z 27 07R1 10 GO00Z3 X22 0 G01Z 26 33 G03X28 07 26 66R1 10 G00Z3 X20 0 GO1Z 25 24 G03X22 07 26 33R1 10 G00Z0 0 GO1X 1 0F0 2 GO0Z6 X150 07150 0 MO N11T1111S70 ACABAMENTO G00X19 0Z3 0M08 G01X16 0Z 25 24F0 3 X21 0 Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 129 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem GO00Z3 0 Kida GUTO ROS X18 0Z 0 2 PA De 7 32 2 3 16 GUZAIS 42272 720 4830 GUSASL62 28 968 LIDO GOTA DZ UZA LES Sr X999 GO0G40X 1 20 0Z2200 0 MOI N2TO202M10 PONTO GUIAMENTO
70. Edge BUE e Maquinabilidade relativa 4 2 1 Maquinabilidade relativa O material deve ter propriedades que permitam a sua Maquinabilidade materiais com elevado ndice de Maquinabilidade consideram se f ceis de maquinar com menor valor dif ceis de maquinar A vida da ferramenta de corte um crit rio muito utilizado na avalia o de Maquinabilidade Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano m ig A maquinabilidade relativa exprime a rela o em percentagem entra a velocidade de corte FEUP ma Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem V do material a avaliar e a velocidade Vo de um material padr o num ensaio standard provocam mesmo desgaste no mesmo tempo Consiste na compara o entre materiais a maquinar da o termo Maquinabilidade Relativa O ensaio padr o contempla caracter sticas tais como vida da ferramenta desgaste aresta de corte for a de corte temperatura na zona de corte e quantidade de material removido O ndice 1 ou 100 significa o valor de refer ncia como boa maquinabilidade normalmente a o B1112 dureza HB180 200 e Maquinabilidade relativa gt 100 excelente maquinabilidade e Maquinabilidade relativa lt 100 fraca maquinabilidade As propriedades e composi o qu mica do a o de refer ncia s o as seguintes Tabela 1 Propriedades do a o B1112 AISI SAE Dureza a M bilidad AISI SAE Designa o C Mn aquinabiidade
71. Estas caracter sticas n o s o positivas para a maquina o podendo ocorrer roturas fr geis e uma grande susceptibilidade aos choques t rmicos em corte interrompido ou inclus es por exemplo maquina o de Fs 5 EN pe as fundidas Soh ve A adi o de pequenas quantidades de xido de Zirc nio NB gt a Re A La a 35 000000 D18 8mm 20 oku x1 0k Sum pe E xido de cr mio e xido de tit nio melhora a tenacidade Figura 31 xido de Alum nio 1000x Fonte Sandvik 6 2 5 1 2 Cer micas mistas composi o qu mica da cer mica mista constitu da por alumina em cerca de 30 de uma fase met lica formada por elementos duros tais como o carboneto de Tit nio TiC e ou nitreto de Tit nio TiN Este material alumina preta apresenta uma melhor resist ncia ao choque como consequ ncia da maior condutibilidade t rmica Tamb m existem combina es de alumina zirc nia propor o 85 15 a adi o de zirc nio promove o aumento significativo da tenacidade Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano af PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 6 2 5 1 3 Cer micas refor adas Estas cer micas base de xido de alum nio s o refor adas com fibras de carboneto de Sil cio SiC com lum de di metro e 20um de comprimento whiskers monocristais de elevada resist ncia mec ni
72. HARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO l 11 2 2 Desenho t cnico da pe a em inox A pe a constitu da por dois furos roscados M3 com comprimento de aperto m nimo de 10 mm para a fixa o do puxador base que por sua vez faz a liga o porta exterior Entre o di metro 52mm at um di metro de 18mm e a zona inclinada 10 retirada uma grande quantidade de material em desbaste A zona vis vel da pe a com R110 deve ter excelente acabamento bem como todas as superf cies est ticas do puxador A zona de R110 tem uma segunda opera o de torneamento O comprimento dos furos tem um comprimento m nimo a cumprir para permitir a evacua o da limalha na opera o de roscar Os machos M3 tem uma rela o L D dt muito elevada qualquer obst culo ao seu trabalho pode provocar a sua quebra 1x45 MATERIAL EN10088 2 X5CrNi18 10 Figura 150 Desenho t cnico da pe a 11 2 3 Material O material a maquinar um a o inox de acordo com a norma EN10088 2 X5CrN1i18 10 equivalente a um a o da norma AISI comercialmente conhecido por a o inox 304 di metro de cavilha a maquinar 55mm e comprimento de 3000 mm Os principais constituintes s o o cr mio n quel e a sua massa 124 gr 11 2 4 M quina A m quina utilizada a mesma do ensaio anterior ou seja um torno CNC autom tico de alimenta o de cavilha Mest
73. IA UNIVERSIDADE DO PORTO As aparas s o normalmente classificadas em tr s tipos Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem e Cont nua regular Materiais d cteis e avan os pequenos e Continua irregular com ader ncia Materiais ducteis maquinados a Vc baixa e e Descontinua Materiais fr geis ou condi es de corte em que a zona de sem refrigera o deforma o prim ria se estenda para ngulos de corte reduzidos que facilitam a propaga o de uma fissura ao longo do plano de corte ferros fundidos Em em tita Tubular Espiral Helicoid JHelicoid Em arco Em lascafem aguin Em Em agua em gume jc nica Scie ES aie CSEDESEE as A Figura 44 Representa o das formas da apara norma ISO 3685 Fonte Princ pios de Maquinagem J Paulo Davim Almedina Quanto sua forma as aparas podem ser classificadas do seguinte modo e Em fitas evacua o e Em espiral t pica de opera es de sangramento e Em helic ide f cil evacua o e Em forma de evacua o e Em pequenos fragmentos f cil evacua o na zona de trabalho ou lisas v rgula f cil de dif cil 4 0 T T T T T f 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 Figura 45 Ilustra o dos tipos de apara em fun o da profundidade de corte ap e a velocidade de avan o fn Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano
74. Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 6 3 4 Exemplos de revestimentos em cermets cer micos e diamante CERAMICS Pure ceramic CA Silicon nitride based Coated ceramic CC ceramic CN lt C620 K01 CC6080 10 GC1690 K10 pin oe apparel otek ime sna CC6080 is a SIAION ceramic grade This GC1690 is a silicon nitride substrate with a Au ep eas re apa grade is well suited for high speed 1 um thin Als TIN coating The properties oxide to give it improved toughness CC620 machining of heat resistant super alloys of GC1690 make it highly recommendable is designed for high cutting speed under stable conditions for light roughing medium and finishing applications in cast iron and steel under stable conditions Coolant should not be used Coated cermet HC TIN oi am Ti CN GC1525 P15 M10 GC1525 is a PVD coated cermet for finishing and semi finishing The substrate is of the same kind as CT5015 but tougher The 3 um PVD coating of TICN TIN adds wear resistance and resistance to plastic deformation The coating is chosen due to superior compatibility with the substrate minimizing the risk of flaking GC1525 is our toughest available cermet for high process security and good surface finish applications in cast iron CVD diamond coated carbide HC Diamond CD1810 N10 CD1810 is a CVD diamond coated insert based on a specially adapted substrate The extremely
75. Maquinagem a Alta Velocidade MAV representa uma avan ada tecnologia de produ o com grande potencial no futuro pr ximo ou HSM High Speed Machining ou HSC High Speed Cutting como preferem alguns autores Em meados dos anos 80 com o desenvolvimento de novas m quinas ferramentas concep o dos componentes vitais p e rolamentos chumaceiras servo motores e eixos rvore etc aperfei oamento de ferramentas de corte software CAD CAM a sua aplica o foi poss vel desenvolver a tecnologia em empresas da industria aeron utica e autom vel Outras conclus es foram surgindo a qualidade das superf cies maquinadas melhorou como aumento de Vc valores Ra 0 2 um e Rz de 3 um n o s o raros elimina o de opera es subsequentes de acabamento e o calor gerado durante o processo de maquinagem a altas velocidades de corte em grande parte dissipado pela remo o da apara necess rio controlar as vari veis de processo fundamentais para a vida da ferramenta e afirma o do conceito de HSM Os resultados de aplica o do HSM que tornam o processo vantajoso comparado com o convencional s o e Redu o tempo maquina o diminui o custos set up m quina rota o elevada etc e Qualidade superficial e dimensional elimina o opera es perfei o das superf cies precis o maquinagem de paredes finas cantos detalhes de dif cil acesso etc e Diminui o das for as de corte aumento da vida da ferramen
76. PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem o ndice de Tabelas P gina Tabela 1 Propriedades do a o B1112 AISI SAE 8 Tabela 2 Indices de Maquinabilidade Fonte http www sme org 9 Tabela 3 Influ ncia dos elementos de liga na maquinabilidade dos a os 13 Tabela 4 Propriedades dos materiais para ferramentas Fonte Principios de Maquinagem J Paulo Davim Almedina 32 Tabela 5 Ficha t cnica do ensaio em alum nio 119 Tabela 6 Dilui es em gua recomendadas para o Petrocut EP em fun o das diferentes opera es e tipos de material Fonte Petrochem 123 Tabela 7 Ficha t cnica do ensaio em inox 133 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano XX PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 1 Apresenta o Geral do Trabalho e Objectivos Este trabalho fruto de experi ncia adquirida na rea da maquinagem a viver diariamente problemas pr ticos e encontrar as melhores solu es t cnicas Os resultados deste trabalho configuram notas t cnicas retidas e anotadas ao longo do tempo que s o informa o valiosa na aprendizagem para os Interessados no tema Os temas expostos no trabalho t m uma estrutura hist rica at aos dias de hoje demonstrando a evolu o dos diferentes factores que influenciam este processo de fabrico Figura 1
77. RIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Agradecimentos A elabora o de uma disserta o um trabalho acad mico individual no entanto existem contributos para os quais n o devo deixar de real ar a sua import ncia Por essa raz o desejo expressar os meus sinceros agradecimentos Ao meu orientador Eng Monteiro Baptista por toda a sua disponibilidade e orienta o ao longo do meu trabalho desde a proposta inicial do tema at apresenta o final A minha fam lia pela paci ncia incentivo e motiva o demonstrada no decorrer do meu trabalho Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano vi PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem ndice de Conte dos P gina 1 Apresenta o Geral do Trabalho e Objectivos oo eeccccccceccceeeeesseeeeceeeeeaaeeeseeeeeeeeeesaaaeenees l ZTO dO ee A E E E E A E AE aaaE no aqu asas 2 3 Evolu o Hist rica do Processo Maquinagem ccccccssesssseccceccceeeeeseeecceeeeeeeaaasseeeeeeeeeaaas 3 A Naquinabilidade dos Materiais siccssiccenceimacttoasseuccaeedemcpeansuuademnacitensieewemdscncanssemennsececateuene 6 4 1 Factores de influ ncia na maquinabilidade cece ccccccccccsssseseeeceeeeceeaeeseeeeeeeeeeeaeeeeeees 6 4 1 1 Material composi o qu mica e tratamento t rmico neeeessessseoeeeesssssssserersssss 6 aE EA EEE A E E E E AE E E EEE E E
78. T Os cermets s o materiais formados pela mistura de material cer mico numa matriz met lica A parte cer mica formada por compostos refract rios n o met licos por exemplo carboneto de tit nio TiC nitreto de Tit nio TIN carbonetos de Tungst nio WC T ntalo e Ni bio A parte met lica o aglomerante de menor ponto de fus o por exemplo cobalto n quel ou molibd nio Deve ser aplicado numa gama de velocidades inferior aconselhada para os o cer micos e superior dos carbonetos sinterizados utilizado Figura 30 Pastilha em Cermets Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 35 ib preferencialmente em opera es de acabamento ou desbaste ligeiro para torneamento e PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO fresagem Estes materiais apresentam algumas vantagens relativamente aos carbonetos sinterizados metal duro e Menor coeficiente de atrito consequ ncia do elevado teor de TiN e Maior resist ncia oxida o elevada estabilidade qu mica do TiC e Maior dureza a quente Tic 3200HV e AI203 1800HV para os carbonetos sinterizados revestidos e Menor tend ncia para a ades o Os cermets s o adequados ao desbaste ligeiro e acabamento de a os ao C a os ligados a os inoxidaveis e materiais d cteis Inadequados para desbastes severos e maquinagem de liga
79. T 7 A EEE aa CAs ssea 7 4 2 Crit rios de avalia o da maquinabilidade 000 0 ee eecccccccccessseeeecceeeecceaeeseeeeceeeeeeaeaeenees 7 A Mi AG LCA DLAC s R e soa ia dd nal oa ui dis O td 7 4 3 Inputs Outputs da Maquinabilidade csseessecceeceeeeeeeeeseecceeeeeeaeaeeneeeeeeeeeenaas 10 De SUNG OS IACI ANS saticteeateecpeataceeocceneasnutsasaadecafeecten E E E Geoeteueaseetsetantasases 11 5 1 Propriedade dos materiais cccccccccccccceeeesseeeccceeeeeaeessseecceceeeeaeeenseeceeeeeesaeaeseeeeeeeeeeaas 11 5 2 Agrupamento dos materiais essesssseoeeeesssssseeetresssssssecerressssssseteresssssseeeeeressssseeeeeeeo 13 I2 CUO E COS a aucesssadideni nada E E E EEE 14 DZ dsl PCOS SOM MO A ditas ra one ate Usa e E 15 D2 eZ COS COM OA iinn niona ia EEE a AAE an SA EE R AS R a 15 5 2 2 Grupo M A os inoxid veis sssseeeressssssseeereesssssseesreessssssseccressssssseecressssssseeereee 16 5 22 A os AMOXIGAVEIS TEM COS soiirci a rE EN EE ET 17 5 2 2 2 A os 1NOx1d av cls martens ticOS sisisi nreti 17 5 2 2 3 A os inoxid veis austen ticos eeessssssseereesssssssecrressssssseceresssssseecrressssss 18 5 2 3 Grupo K Ferros fundidos ssstasetanetvessauoraacl totoouasnetaielenabvecypnetaacletaeecsnnetadataxasvadspns 20 Ik Porro aO BIANCO sesen E 21 SPAR PARSAD OLE 7A 11 1 o EE E E T T 21 322 Faro UNGIGOMMAICAVE serseri iora a a EEE 22 D2 A Fono Pundido MOMUIAF sssrinin nE ENEE 22 5 2 4 Grupo N
80. Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 10 7 Sistema de lubrifica o por quantidade minima MQL O conceito de quantidade m nima de lubrifica o deriva do termo t cnico ingl s Minimal Quantity Lubrification MQL a lubrifica o entre a ferramenta e a pe a realizada por um aerossol ou seja got culas de leo que s o dispersas em fluxo de ar formando um filme lubrificante na zona de corte e aplicado a elevada press o Quando n o utilizamos qualquer tipo de hMedng chamber flu do o termo apropriado maquinagem a seco PS Pressure gauge CF Problemas econ micos e ecol gicos associados ao processamento com leo abundante s o reduzidos pela ampla implementa o da MQL Compressor em opera es de produ o Figura 122 Esquematizacao do processo de MQL Fonte Sandvik Uma das tecnologias dispon veis est assente em sistemas de dosagem volum trica tanto o lubrificante quanto o ar s o fornecidos a um ponto de mistura ou bocal de pulveriza o atrav s de linhas de alimenta o O lubrificante ent o pulverizado com ar comprimido a aplicado zona de contacto ferramenta pe a Outro sistema por dispers o cont nua o vapor de leo gerado na unidade de abastecimento e fornecimento por linhas de alimenta o m quina A aplica o tal qual o flu do de corte pode ser de dois tipos externa jacto direccionado ou interna canais in
81. Velocidade de corte v m min 1 soo 400 1000 600 400 Figura 135 Suporte e pastilha da caixa frontal baixo relevo Fonte Paul Horn Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 112 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 4 Opera o Ranhurar exterior o di metro 13 3 mm Vc 132 m min para um di metro m dio de 14 mm n 3000 rot min f 0 15 mm rot Vf 450 mm min SCT R LSeries Cut Off Holders o Dimensions Inchmm Sumitomo Cat No Gage Tor Right Hand Left Hand insert a Wrench SC TROS 501 591 BFTADMOTER oT SCTR10 SCTL10 625 6 im 6 62 BFTXO410T8R BFTAO410T SL SCTR12 SCTL12 T TH 0 i A 091 BFTADMOTER BFTADSMOTAL SCTRIDIO SC TLIOIO 0 0 BFTAO410T8R BFTXO410T SL RR SCTR1212 SCTL1212 AF 2 12 OO 12 120 9 0 BFTXOMOTER BFTXDSMOTAL SCTR1616 oCTLIG16 l 1 0 BFTADMOTER BFTXDMOTOL Sues a Inserts 2 Steel err E nee Se EEE in e USA Stocked Item for precision a applications M Stainless Steel o ee til Worldwide Warehouse Item Boring Rough El Exotic Materials USA Limited Availability Item Hardened Steel CTR for SCT Type Holder p 204 TA Dimensions in mm CTR121005R CTR121005N CTR121005L CTR121505R CTR121505N CTR121505L CTR122005R CTR122005N CTR122005L CTR122005L Maximum cut off diameter 12 0 mm Figura 136 Suporte e
82. a 5 Ano La PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Tabela 3 Influ ncia dos elementos de liga na maquinabilidade dos a os Se o a o cont m mangan s Mn e enxofre S em conjunto formam um sulfureto promovendo uma baixa resist ncia e consequentemente baixa energia necess ria no in cio da rotura do material Os sulfuretos constituem propriedades lubrificantes positivas na interface ferramenta material O mesmo material com ou sem enxofre S tem um comportamento diferente o chumbo Pb semelhante ambos melhoram a maquinabilidade vulgar a combina o na composi o qu mica destes dois elementos Neste cap tulo ser estudado em pormenor a influ ncia dos elementos de liga na maquinabilidade Coeficiente de atrito Se elevado pode provocar micro soldaduras no contacto ferramenta material o que uma causa de desgaste prematuro da ferramenta Anisotropia Provocam varia es no estado de tens o da ferramenta com tend ncia para a fadiga e incremento de vibra es Tratamentos t rmicos e estrutura do material Afectam consideravelmente o processo de corte por exemplo o carbono C afectado na sua estrutura por elementos de liga pode existir a forma o de carbonetos que s o muito duros e abrasivos O carbono C o elemento de liga mais importante nos a os de constru o e em fun o da sua percentag
83. a ferramenta e Estado da superf cie exigido e Estabilidade no corte Cada um destes factores condiciona a selec o da ferramenta adequada e consequentemente os par metros de corte em trabalho Basicamente nas caracter sticas do corte s o necess rias saber qual o tipo de opera o desbaste ou acabamento e as opera es de corte fresagem torneamento fura o etc 6 1 Propriedades fundamentais dos materiais O material caracteriza se pela sua dureza estrutura composi o qu mica e integridade da superf cie cortante resist ncia ao desgaste e calor e na m quina a pot ncia rigidez regula o e condi es de aperto da pe a Existem materiais para ferramentas de corte com capacidade superior nas opera es de acabamento do que outros A efici ncia de uma opera o de maquinagem obriga selec o cuidada dos materiais adequados na execu o de ferramentas de corte esta escolha exige a an lise ponderada de factores t cnicos e econ micos Neste estudo analis mos os factores t cnicos tais como as propriedades mec nicas e qu micas e o seu comportamento com a evolu o da temperatura Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 30 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Ig As propriedades fundamentais a exigir aos materiais para o fabrico de ferramentas de corte s o as seguintes e Dureza a quente e
84. a formar aresta posti a de corte devido sua elevada ductilidade e consequente diminui o da vida da ferramenta Figura 27 Casquilhos de liga Ni Cu Figura 28 Componentes em liga de n quel Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 23 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 6 Materiais das Ferramentas de Corte Os materiais para ferramentas de corte tiveram um grande desenvolvimento no decurso do s c XX em particular nos anos 30 Hoje uma opera o de maquinagem exequ vel em cerca de 1 do tempo que era necess rio no In cio do s c XX O desenvolvimento da ind stria mundial atrav s das duas grandes guerras est associada a esta evolu o Nesta primeira d cada do s c XXI a evolu o continua com os fabricantes de ferramentas de corte a explorar pesquisar e investigar novas solu es no processo de corte ferramentas anti vibra o com lubrifica o interna geometria da ferramenta novos revestimentos ferramentas especiais por tipo de opera o aplica o ind stria m quina etc Actualmente existem solu es para os materiais de ferramentas por forma a optimizar cada opera o de maquinagem Existem outros factores de interesse na selec o da ferramenta apropriada e Tipo de opera o e Material a maquinar e Geometria da pe a processo e ou tratamento t rmico anterior e M quin
85. a fresa na rea de corte A espessura da apara vai diminuindo desde o in cio at chegar a zero no final do corte em fresagens perif ricas Na fresagem discordante o sentido de avan o da pe a oposto ao da rota o da fresa na rea de corte A espessura da apara come a em zero e vai aumentando at ao final do corte Na fresagem discordante com a pastilha iniciando o seu corte com uma espessura de apara zero temos grandes for as de corte que tendem a afastar a fresa e a pe a uma da outra A pastilha tem que penetrar criando um atrito a altas temperaturas e geralmente entra em contacto com uma superf cie com encruamento causado pela pastilha anterior por deforma o pl stica As for as tendem a levantar a pe a da mesa Na fresagem concordante a pastilha come a a cortar gerando uma apara de grande espessura Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 81 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO BE o Isso evita o efeito do atrito com menos calor e o m nimo de possibilidade de encruamento por deforma o pl stica A grande espessura da apara vantajosa e as for as de corte tendem a empurrar a pe a contra a fresa mantendo a pastilha no corte Durante a fresagem a apara muitas vezes aloja se na aresta de corte e giram at Inicia o pr ximo corte Na fresagem discordante a apara pode facilmente ficar
86. a optimizar esses par metros necess rio o conhecimento profundo de todas as caracter sticas do material a maquinar Este trabalho est facilitado devido evolu o das ferramentas de corte mais duras e resistentes ao calor proporcionando a maquina o de toler ncias apertadas e bom acabamento superficial 5 2 2 Grupo M A os inoxid veis 2 Nos a os inoxidaveis o principal elemento de liga o cr mio Cr com percentagem superior a 12 Quanto maior o teor de cr mio maior ser a resist ncia corros o s o tratados termicamente quando a percentagem de carbono alta Os a os inoxidaveis t m outros elementos de liga que melhoram as suas propriedade mec nicas como a resist ncia oxida o e mec nica Na classifica o da sua estrutura divide se em 3 grupos e Ferriticos e Martens ticos e Austen ticos O cr mio principal respons vel pela forma o da ferrite n o alterando a sua estrutura ja o n quel outro elemento constituinte afecta a estrutura e propriedades mec nicas funciona como estabilizador e aumenta a dureza Quando a presen a de n quel alta obtemos uma estrutura austen tica alterando significativamente a propriedades mec nicas melhoria da maquinabilidade tenacidade resist ncia ao calor soldabilidade resist ncia corros o etc O molibd nio Mo tem comportamento similar ao cr mio na estrutura resist ncia corros o e tens o de rotura Mestrado Integ
87. a para acabamento na fresagem Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 90 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 9 2 8 Fresagem afectada por vibra es As pe as em geral est o cada vez mais complexas e as opera es de maquinagem precisam de ser executadas na aus ncia de vibra es Em muitos casos a pe a n o tem suficiente apoio no dispositivo Orv de fixa o em cada ponto onde Orv maquinada o porta ferramenta inst vel o balan o excessivo etc Para resolver este tipo de problemas em fresagem temos que determinara a causa e a respectiva ac o correctiva Figura 104 Ilustra o de vibra es na fresagem Fonte Sandvik Em seguida apresenta se um conjunto de causas e ac es para melhorar os resultados na fresagem Porta ferramenta inst vel e Definir o sentido das for as de corte e posicionar correctamente o suporte do material e Melhorar a fixa o em geral e Reduzir as for as de corte diminuindo a profundidade de corte radial e axial e Seleccionar uma fresa com passo largo e geometria positiva Fixa o da pe a inadequada e Uso de pastilhas positivas e Aresta de corte bem afiada e um grande ngulo de sa da que gere pequenas for as de corte e Reduzir as for as de corte axiais diminuindo a profundidade axial Balan o excessivo no fuso ou
88. a pastilha Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 68 PORTO FEL FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem No torneamento por desbaste pode ser escolhido o maior raio poss vel para permitir maior robustez sem causar aumento de vibra es O valor do avan o da ferramenta pode ser afectado pelo raio da ponta ou vice versa Um maior raio de ponta permite uma aresta mais robusta capaz de suportar altos avan os para uma rea de contacto apropriada da aresta de corte Um menor raio de ponta significa uma ponta mais fraca por m capaz de cortes com maiores exig ncias Em opera es de torneamento o acabamento superficial gerado ser directamente influenciado pela combina o de raio de ponta e o avan o A superf cie gerada por uma ferramenta de corte nico n originada medida que o raio de ponta move se ao max 8 x Fe longo da superf cie da pe a A altura m xima te rica de perfil calculada por meio de uma f rmula simples dando indica o dos valores esperados que podem ser comparados com a exig ncia do desenho t cnico Para um dado raio de ponta e fixando o valor de Rm x podemos obter o valor do avan o x 1000 Figura 72 Influ ncia do raio de ponta e avan o no acabamento superficial Fonte Sandvik 9 1 3 Tecnologia Wiper A tecnologia Wiper foi desenvolvida na lti
89. a trabalhar uma ferramenta especial escalonada de D15xD11 executada Internamente na empresa A face vis vel da nossa pe a posteriormente sujeita a opera es de lixagem e polimento as restantes reas maquinadas n o exigem um super acabamento no torneamento exterior Nesta fase a ferramenta usada com uma pastilha positiva adequada a materiais n o ferrosos A caixa em baixo relevo de D40x1 maquinada com uma ferramenta frontal A ranhura exterior com uma ferramenta de pastilha de largura de Imm esta entra duas vezes para executar a cota 1 Imm toler ncia 0 2 0 Os furos descentrados s o feitos com uma ferramenta especial produzida internamente com as dimens es D11xD7 Para finalizar uma ferramenta de sangrar com pastilha incorporada 11 1 6 1 Sequ ncia de Opera es 1 Opera o Fura o ao centro Vc 120m min para D11 mm n 3500 rpm f 0 15mm rot Vf 525 mm min Figura 133 Broca especial furo do centro Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 110 PORTO Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEL FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO 2 Opera o Torneamento exterior Vc 330 m min para um di metro m dio de 35 mm n 3000 rot min f 0 1 mm rot Vf 300 mm min SANDVIK TOOLHOLDER SVJBR 2020K 16 Order code 201025 Manufacturer SANDVIK COROMANT A Part number SVIBRZO20K1 6 Description SANOVIE TOOLHOLDER SvJBR
90. acter sticas do material comparativamente ao material cer mico s o e Maior dureza do que as cer micas e Maior resist ncia ao choque e Menor estabilidade qu mica e Garantia de toler ncias apertadas e Obten o de rugosidade baixa e Vida superior e Pre o mais elevado As for as de corte s o elevadas na maquinagem de material duro e da geometria negativa da aresta de corte utilizada para menor fragilidade por conseguinte recomenda se a utiliza o de m quinas de elevada rigidez e pot ncia Os raios das pastilhas devem ser elevados velocidades de corte m dias pequenos avan os e evitar o corte interrompido O CBN uma boa solu o para acabamento permite a garantia de toler ncias apertadas rugosidade baixa Ra0 1 e controlo de toler ncias geom trica e dimensional de valores a gravitar 0 01mm em a os duros A sua elevada condutibilidade t rmica permite a evacua o do calor na aresta de corte de forma eficiente A refrigera o deve ser abundante junto aresta de corte para evitar rotura pela falta de resist ncia ao choque t rmico com resultados melhores a altas temperaturas 1000 C do que o PCD Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 40 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 6 2 6 2 Diamante policristalino PCD 2 O material mais duro o diamante monocristalino e quase tao duro o diamante policristalino si
91. al desenvolvida pela firma americana Brown amp Sharpe s em 1861 O trabalho mais antigo de investiga o na Maquinagem que se conhece de Coquillat em 1851 o seu objectivo era medir o trabalho realizado por uma ferramenta de furar na remo o de uma dada quantidade de material Os fabricantes de armamento foram o sector de neg cio respons vel pelo desenvolvimento e progresso no corte de metais Figura 4 Primeira fresadora universal da empresa Brown amp Sharpe s A introdu o das m quinas ferramentas motorizadas por recurso a novas fontes de energia em particular a energia el ctrica o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas permite um desenvolvimento espectacular no s culo XX e consequentemente da civiliza o Os movimentos alternativos das ferramentas foram substitu dos por ferramentas rotativas no geral das opera es de Maquinagem Mais desenvolvimentos marcam a inova o no processo uso de componentes intercambi veis consequ ncia da produ o em s rie e m quinas com movimentos autom ticos No fabrico das ferramentas de corte os materiais mais comuns durante o s c XIX eram a os de alto teor de carbono e a os ao carbono ligados tratados termicamente por m com a desvantagem de perderem a dureza rapidamente devido ao calor gerado no processo de corte Esta situa o foi melhorada com os desenvolvimentos de Fredrick Taylor amp White no In cio do s c XX novos materiais como o
92. al insatisfat rio Usinagem intermitente Selecione uma classe mais tenaz com melhor resist ncia a choques t rmicos Fornecimento variado Deve se aplicar fluido refri de fluido refrigerante gerante em abund ncia ou simplesmente n o aplicar Aresta posti a causando O material da pe a acabamento superficial soldado pastilha insatisfat rio e microlas devido a cas na aresta de corte Velocidade de corte Aumente a velocidade de quando a aresta posti a paixa corte B U E removida Avan o pequeno Aumente o avan o Geometria de corte Selecione uma geometria negativa positiva Acabamento superficial de m Avan o muito grande Reduza o avan o qualidade Posi o errada da Troque a posi o pastilha Deflex o Verifique o balan o M estabilidade Melhor estabilidade Vibra es Dados de corte errados Reduza a velocidade de corte Aumente a velocidade Mude a profundidade de corte M estabilidade Reduza o balan o Melhor estabilidade Figura 62 Desgastes causas e solu es para fresagem Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 64 PORTO FEUP PASULDADE DE ENGERHAMA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 9 Processos de Maquinagem Torneamento e Fresagem Neste cap tulo s o apresentados os processos mais comuns em maquinagem destaca se o torneamento e a fresagem Estas constituem o maior n de a
93. alquer parte da aresta de corte a recomenda o n o considerar esse valor na obten o do valor m dio O valor de desgaste excessivo obtido usamos para determinar o desgaste m ximo VN esta zona analisada separadamente Estes dois tipos de desgastes aumentam gradualmente com o tempo de corte mas o desgaste de cratera varia linearmente ou por vezes em tr s zonas caracter sticas A zona 1 corresponde ao inicio do corte devido elevada tens o aplicada numa aresta de corte de pequena sec o O desgaste muito r pido at que a aresta fique arredondada No final desta zona o desgaste VB aumenta linearmente Na zona 2 o desgaste aumenta de forma gradual control vel e previs vel voltando a aumentar muito rapidamente at rotura s bita da aresta de corte na zona 3 de desgaste 8 1 2 1 Classifica o do tipo de desgastes A classifica o do tipo de desgastes foi desenvolvida para formam uma importante base de acesso com o objectivo de optimizar as opera es de maquinagem atrav s da defini o da selec o das ferramentas e condi es de corte A utiliza o de ferramentas adequadas par metros de corte correctos e estabilidade geral do processo s o os ingredientes necess rios para um desenvolvimento ideal do desgaste os diferentes tipos de desgaste s o os seguintes e Desgaste da face de sa da e Cratera na face de ataque e Deforma o pl stica e Cratera em V entalhe e Fractura t rmica
94. am problemas provocados pela elevada ductilidade Figura 23 Pe as torneadas de liga Zn e Cu Zn Tit nio Ti um forte formador de carbonetos e quando utilizado na sua forma pura n o facilita o processo de maquina o reduz a vida da ferramenta devido forma o de aresta posti a de corte No processo de Maquinagem dif cil o seu trabalho para atenuar este efeito os par metros de corte devem ser os correctos As suas ligas s o muito usadas na relojoaria medicina ind stria militar autom vel avia o e aeroespacial Componentes como blocos bielas rolamentos carca as pr teses parafusos pernos falanges tubagens etc Figura 24 Parafusos em tit nio Figura 25 Falange em tit nio Sil cio Si E um elemento em teores superiores a 3 dificulta a o maquina o diminuindo progressivamente a vida das ferramentas no o entanto provoca um bom controlo da apara ae J Normalmente um elemento constituinte em ligas nao ferrosas tais A h como ligas associadas ao Alum nio Cobre Mangan s etc Nos Sialons usado sob a forma de nitreto de sil cio Figura 26 Aspecto do sil cio puro Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 28 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem N quel Ni Reduz a maquinabilidade favorece a penetra o de t mpera e aumento da tenacidade dos a os As ligas de n quel tendem
95. ara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 11 2 9 Ficha t cnica do ensaio Tabela 7 Ficha t cnica do ensaio em inox Ficha T cnica Puxador de porta exterior em inox Tempo de maquinagem 30 EN10088 2 5CrNi18 10 Torno CNC automatico Par metros de corte moreno jm Descri o da Ferramenta Suporte Pastilha Vic m min pembf mm rot VF mm min dm mm m e q se a we on MDINR2525M15 DNMG150608MS o Jisool os mo eee ue ae ms aa Macho HSS M ravestidoTiN 24 2500 os 1250 3 Sangramento A2BNSN32MO4 A2040RDECFO2 s2 eso oos as s Fura o dos furos 2 5mm Roscara macho Ma GG Ponto guiamento da broca Broca Especial Guiamento D11 18 14800 004 so 4 ros Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 133 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 12 Conclus es e Perspectivas de Trabalhos Futuros No trabalho realizado foram abordados factores que influ ncia a maquinagem no entanto existe outras considera es Importantes e actuais que devem servir para futuro estudo De real ar os seguintes assuntos maquinagem de alta velocidade tecnologia CAD CAM m quinas muti tarefas maquinagem de pe as pequenas nanomaquinagem sistemas de fabrico metrologia em maquinagem manuten o dos equipamentos e ferramentas de corte an lise de custos e investimento A tecnologia de
96. ara maquinar a zona posterior de acabamento insatisfat rio e elimina o das rebarbas necess ria uma opera o de facejamento 11 1 9 Ficha t cnica do ensaio Tabela 5 Ficha t cnica do ensaio em alum nio P ansees ho o aeeoo no faso ou ce fu SVIBR2020K16 VesTAGOsOs PM2 WK1 330 3000 oa 30 as Torneamento da caixa frontal baixo relevo er RB110 0016 16 2 RA110 2030 3 0 235 3000 or 300 a5 a Broca Especial DI1xD7 ico asco oor ass 3 parnazca pancaioxc asa 100 os aso as Ranhurar exterior diametro 13 5 mm SCTR1616 CTR121005N o Eme ee Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano Ei PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 11 2 Puxador de porta exterior em inox 11 2 1 Aplica o da pe a em estudo A pe a em estudo tem aplica o exterior e o seu material o inox para evitar a corros o devido ao contacto com os meios mais agressivos em particular a humidade A pe a exige bom acabamento nas suas superf cies exteriores todas s o est ticas e com acabamento final Figura 147 Perspectiva do puxador exterior em inox Figura 148 Perspectiva do conjunto Figura 149 Desenho t cnico do conjunto Legenda 1 Puxador exterior em inox 2 Base do puxador 3 Parafuso de liga o Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 120 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGEN
97. ateriais para ferramentas mais utilizados a escala mundial ultrapassando os consumos de a o rapido HSS Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 31 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 Tabela 4 Propriedades dos materiais para ferramentas Fonte Princ pios de Maquinagem J Paulo Davim Almedina Tens o Coeficiente no M dulo de l Condutibilidade l Dureza Rotura o Dilata o l Material Elasticidade l T rmica HV 10 30 Transversal T rmica GPa F W m K MPa x10 l 6 3 B A percentagem de utiliza o de outros materiais reduzida no entanto materiais duros como os cer micos permitem em determinadas aplica es velocidades de corte elevadas A maior rigidez das m quinas melhoria dos sistemas de aperto e maior equil brio din mico das ferramentas permite o aumento da utiliza o de materiais duros e consequentemente mais fr geis 6 2 1 A os r pidos HSS Os a os r pidos tiveram a sua origem nos trabalhos de investiga o desenvolvidos por Taylor e White ap s este progresso as ferramentas eram executadas em a o ao Carbono O principal objectivo da sua aplica o como ferramenta de corte resulta do compromisso entre duas propriedades dureza e tenacidade Os a os r pidos podem ser classificados em duas categorias segundo a AISI American Iron and Steel Institute e A os
98. ca Este refor o permite um incremento consider vel na tenacidade e resist ncia ao choque t rmico minimizando a fragilidade do material cer mico Estas caracter sticas permitem o uso na maquina o de a os endurecidos materiais termoresistentes fundi es endurecidas e opera es de corte interrompido Figura 32 Pastilhas refor adas com whiskers 6 2 5 2 Cer micas a base de nitreto de sil cio 6 2 5 2 1 Nitreto de sil cio As cer micas base de nitreto de sil cio S15N4 s o materiais com caracter sticas diferentes das cer micas base de xido de alum nio e t m em rela o a estas as seguintes Vantagens e Maior resist ncia a choques t rmicos e Maior tenacidade T m uma dureza a quente superior aos carbonetos mas n o tem a estabilidade qu mica das cer micas base de xido de Alum nio na maquina o dos a os E excelente na maquina o de ferros fundidos a velocidades de corte elevadas e tamb m se obt m se bons resultados na maquinagem de ligas termoresistentes super ligas de N1 6 2 5 2 2 Sialon O Sialon constituido por uma base de nitreto de silicio em que parte do silicio substitu da por alum nio e parte do azoto por oxig nio obtendo se o composto da forma Si Al O N T m resist ncia a altas temperaturas superiores aos nitretos tradicionais e tamb m valores de coeficiente de dilata o t rmica melhores Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 An
99. ca o discos m s e ferramentas abrasivas 6 3 Revestimentos As caracter sticas mec nicas exig veis aos materiais de ferramentas de corte s o por vezes contradit rias Quando aumenta a dureza diminuiu a tenacidade e vice versa a solu o ideal conferir ferramenta uma grande dureza e elevada tenacidade Os revestimentos conferem ferramenta uma grande dureza superficial e a protec o do substrato tenaz O facto de os revestimentos serem fr geis impede a sua utiliza o na forma s lida Nos anos 60 s c XX a empresa sueca Sandvik iniciou a revestir pastilhas de carbonetos aglomeradas de Cobalto com uma pel cula fina de 5 a 6um de carboneto de Tit nio TiC Este revestimento garantia dureza a quente resist ncia ao desgaste e estabilidade qu mica Na d cada de 70 s c XX come a a aparecer no mercado outras qualidades de revestimentos que melhoram a efici ncia do corte fun o do material a maquinar tipo opera o etc O aparecimento de pastilha intercambi veis de fixa o mec nica e os revestimentos permitiram duplicar as velocidades de corte e triplicar os avan os O volume de pe as produzidas por unidade de tempo aumentou e os custos de ferramentas por pe a diminuiu Actualmente em larga escala de opera es de torneamento e fresagem utiliza se o metal duro revestido Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 43 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias d
100. cal solutions The results of this work configure technical notes preserved and registered through the times which constitute valuable information in the process of learning for those interested in this theme The themes presented in this work have a historical structure until the present time showing an evolution of the different factors which influence this process of production Around this process of production there is a vast mass of other relevant issues and knowledge which allow a better understanding of the whole involvement in the process of machining machines cutting tools CNC programming materials technical drawing principles of machining etc The knowledge of machinery and leadership of human resources are factors of success in the acquisition of know how the humility of learning and experimenting are substantial characteristics when gathering available information To sum up this work intends to provide information about a technique of a cutting technology used to change the shape of materials Machining Throughout the work there is a theoretic approach substantially supported by the experience in the working field The main aim is the documentation of the machining process in a practical way without losing the required technical accuracy always looking for perfection through Research Development and Innovation Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano V PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHA
101. ceinte EEE ais aid 37 6 20 1 5 Ceramicas TELOPCACAS nornen 38 6 2 5 2 Cer micas base de nitreto de sil cio e eeeererrrrreeea 38 60 2 5 2 NITO de SHICIO sperete inin E E E aS 38 EAA OM EEEE E PR E 38 6 2 5 9 C onclusao das Ceramicas accucssuccceunrceenusauasnesesasacusseceteonecueawneusnusescuccuneiss 39 O 2 Cas OS EAEE EEA E neon cigsezsacteees 39 6 2 6 1 Nitreto de boro c bico CBN ou ceccceccceecceecceeeseeeseessseeeseeeseees 39 6 2 0 2 Diamante policristalino PCD oresar 41 6 2 6 5 Comparativo CBN POD usas ini pas asa raise isa s a diana aces qe tada ras 42 O IRV Cs HNIC OS E Toca eronGudid qua uae ustaseaeneesdcnees E E 43 0 1 Pancipdis Te Ve SOI IO 8 xe sis caress g da asa en ig a 44 6 52 EOCCSS OS dE TACO pio ceipne scan E E E E 45 6 3 3 Revestimentos de carbonetos sinterizados Metal duro iiiio 46 6 3 4 Exemplos de revestimentos em cermets cer micos e diamante 47 7 Mecanismo de Forma o da Apara eeessesssseeeerssssssseecreessssssseceeessssssseceressssssseceresssssssees 48 Mea Ke MP OUMMIAC AG CAA ALA quisesse assa on S GO Sato na tet ESA SE 48 7 2 Apara posti a de corte Apara aderente eeeessssssseeceressssssseceresssssssecrressssssseerressssss 50 To TIPOS GC AD AEA E 51 DA OCDE AO AUD ss usura eestee obra E a sei ga ig op 5 7 4 1 Influ ncia geometria das ferramentas e erre erre eeererereeeeeaeaaanano 54 8 Problemas e Solu
102. cia geometria das ferramentas A figura 48 ilustra pastilhas para opera o de torneamento com o ngulo de ataque da ferramenta positivo e negativo Geometria positiva aplicada por exemplo maquinagem de ligas Al e negativa t pica de ferramentas em CBN e PCD A ac o de corte em grande parte determinada pela geometria da ferramenta que projectada para maquinar diversos materiais forma o de apara suave e a robustez da aresta de corte Figura 48 Exemplos de geometrias positivas e negativas Fonte Sandvik Cada geometria de pastilha desenvolvida para abranger uma rea de aplica o composta por faixas de avan o e profundidade recomendada A geometria de acabamento possui uma rea menor de avan o e profundidade uma geometria de desbaste maiores avan os e profundidades e para uso geral uma camada interm dia Existe uma distin o na geometria da aresta de corte entre a geometria positiva e negativa da pastilha A pastilha negativa possui um ngulo de ataque de 90 e a positiva um ngulo menor visto de um plano transversal do formato b sico da aresta de corte A aresta de corte da pastilha est sujeita a varia es a micro geometria da aresta de corte confere robustez e ao desenvolvimento do desgaste da ferramenta A transi o de geometria feita na forma de chanfro ou raio e afecta a resist ncia da ferramenta pot ncia de corte acabamento vibra o e forma o da apara
103. da fresa o comprimento de maquina o dividido pelo avan o da mesa A for a de corte espec fica kct um factor de c lculo de pot ncia levando se em conta o material em quest o e a rela o com a espessura da apara Pot ncia Pc e efici ncia h s o valores espec ficos de uma m quina ferramenta em que a pot ncia til pode ser calculada para garantir que a m quina possa trabalhar com a fresa em quest o e executar a opera o Em rela o geometria de corte na fresagem o ngulo de posi o kr ou o ngulo principal da aresta de corte da fresa o mais importante factor de influ ncia na direc o da for a de corte e espessura da apara Figura 88 Varia o do ngulo de posi o de uma fresa Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 80 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO A selec o da geometria da pastilha foi reduzida a tr s reas pr ticas de diferentes efeitos na opera o de corte geometrias de aplica o leve L geral M e pesada H O passo u a dist ncia entre dentes consecutivos da fresa a dist ncia entre um ponto da aresta de corte para o mesmo ponto da aresta de corte seguinte As fresas geralmente s o Geometria de corte leve L Geometria de uso geral M Geometria para aplica es e Aresta de corte positiva viva Geometria
104. dades e avan os respectivos Zona 5 Forma o de cratera com avan os baixos Figura 13 Delimita o reas de maquinabilidade satisfat ria Fonte Centimfe Os a os austen ticos caracterizam se por um endurecimento elevado e baixa condutividade t rmica originando maquina es dif ceis em compara o com a os ligados Deformam a aresta de corte e consequentemente rotura da ferramenta de corte O endurecimento depende principalmente da transforma o de parte da austenite em martensite quando o material exposto a grandes deforma es pl sticas iy O efeito do endurecimento durante o trabalho significativo resultando superf cies com durezas elevadas Os a os estirados a frio t m uma varia o de dureza desde a camada superficial at ao n cleo esta diferen a de dureza mais acentuada para a os ferr ticos e martens ticos e menor em a os de liga Os a os austen ticos t m uma diferen a ainda maior Figura 14 Diferen a de dureza HV desde a camada superficial at ao n cleo Fonte Centimfe Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 19 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Os a os normalizados t m esta diferen a de dureza que pode atingir o dobro do valor entre a camada superficial e o n cleo aconselh vel o estudo pr vio das condi es de corte velocidades de corte ava
105. das ou com alto teor de cobre requerem um flu do de corte com alta capacidade refrigerante Para aparas longas e rea de contacto grande exigida boa lubrifica o tal qual para ligas de sil cio A mistura de leo mineral gordura e a maioria das emuls es s o uma boa escolha O alum nio n o exige aditivos EP e o enxofre livre ataca o material instantaneamente Magn sio e suas ligas S o normalmente maquinadas a seco mas a altas velocidades de corte um refrigerante pode ser utilizado Emuls es s o proibidas porque a gua reage com a apara e liberta hidrog nio que apresenta risco de Igni o Geralmente usado leo mineral ou misturas de leo mineral com gorduras Cobre e suas ligas Na maquinagem este material pode ser dividido em tr s grupos Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 102 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem ib UNIVERSIDADE XD PORTO 1 Ligas de f cil maquinabilidade incluem lat es e bronzes possuem normalmente elementos que facilitam o corte Chumbo Sel nio e Tel rio Uma emuls o de leo mineral suficiente para praticamente todas as situa es 2 Ligas de maquinabilidade moderadas incluem lat es isentos de Pb e alguns bronzes Emuls o de leo mineral ou uma mistura leve de leo mineral com gordura cumprem a sua fun o 3 Ligas de dif cil maquinabilidade tais como ligas de Pb ligas de Ni A
106. do como revestimento Fonte Sandvik 6 2 6 3 Comparativo CBN e PCD Como referido o PCD e CBN s o os materiais ideais para a maquinagem de material abrasivo e ambos constituem tecnologia avan ada em trabalho de corte no entanto existem algumas diferen as e considera es t cnicas relevantes O PCD um material de dureza superior ao CBN Para condi es de corte em que os valores da temperatura s o elevados a utiliza o do CBN recomendada pois a presen a de calor devido ao processo de corte em a os ao C ligados de Ni ou Co transforma a estrutura hexagonal do diamante em grafite Por esta raz o o uso de diamante nas generalidades dos materiais ferrosos nao recomend vel O CBN est vel a altas temperaturas cerca de 1000 C e n o tem reac o qu mica com os elementos de liga ferro n quel ou cobalto As ferramentas de corte em PCD s o aplicadas com sucesso na maquinagem de ligas n o ferrosas carbono cer micos fibras comp sitos pl stico e borracha Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 42 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 Para ferramentas em CBN as aplica es t picas s o em materiais ferrosos a os ligados Ni e Co a os ao Carbono e ferros fundidos S o aplicados PCD e CBN em opera es de torneamento e fresagem Ambos s o constituintes de ferramentas de rectifi
107. e qu mico em ensaio normalizado Os leos activos s o indicados para elevadas press es e utilizados na Maquinagem de a os em condi es de corte severas Os leos inactivos s o utilizados com flu do de corte e lubrifica o de m quinas ferramentas n o devem ser corrosivos nem oxidantes ao ponto de danificar os rg os de m quinas por penetra o Na pr tica industrial designa se por leos integrais n o emulsion veis o seu aspecto escuro e a cor em tons de caramelo Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 97 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 10 4 2 2 leos emulsion veis Emuls es Os leos emulsionaveis s o os que permitem a sua mistura com gua formando uma emuls o A gua um dos melhores agentes de refrigera o por m tem duas desvantagens facilita a oxida o rg os de m quina e pe as maquinadas e tem baixo poder lubrificante Figura 116 Emuls o Esta situa o pode ser atenuada com adi o de anti oxidantes e lubrificantes A emuls o uma mistura de leo em gua com propor es entre os valores 1 a 20 ou seja uma emuls o de 5 significa 5 leo e 95 gua r cio de concentra o 19 1 leitura por cada llitro de leo misturada 19 litros de gua O valor ideal da emuls o definido pelo fabricante do leo fun o das condi es de corte Para confirmar e
108. e as press es elevadas na aresta de corte Os factores que mais influenciam este tipo de desgaste s o as altas velocidades de corte avan os elevados e a dureza do material a maquinar Para que um material n o se deforme plasticamente a dureza a Ed ES ji Y p i K quente um factor cr tico Yue O raio da ponta e a geometria de corte s o factores importantes Na na diminui o deste tipo de desgaste Figura 56 Desgaste por deforma o pl stica Cratera em V entalhe A fractura em V na face de sa da um caso t pico de desgaste por ades o mas tamb m pode ser _ Q W 1 provocada por desgaste por oxida o Ny Microfissuras sucessivas conduzem forma o da fractura afectando o estado superficial e integridade da aresta de corte Figura 57 Cratera em V entalhe Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 60 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO q p q 9 Fractura t rmica Deve se principalmente a um ciclo de o fadiga t rmica como consequ ncia de mudan as bruscas da 7 Nae temperatura na zona de corte pe Esta situa o pode ocorrer em maquina es intermitentes corte interrompido ou uma deficiente refrigera o resultando a chamada rotura em pente Figura 58 Fractura t rmica Fractura por fadiga A fractura por fadiga mec nica acontece quando as for as de
109. e corte For as de Corte Fixa o Forma o Apara Composicao material Material Tipo de material Dureza Composi o qu mica Estrutura metalogr fica Tratamento t rmico Figura 10 Cabe as de fresagem Fonte Mazak Corporation Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 10 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO x 5 Estudo dos Materiais 5 1 Propriedade dos materiais As propriedades mais importantes do material a maquinar e que influenciam a sua maquinabilidade s o e Tens o de rotura transversal e Dureza e Ductilidade e Grau de encruamento do material e Abrasividade e Composi o qu mica e Condutibilidade t rmica e Coeficiente de atrito e Tratamento t rmico e Homogeneidade e Isotropia Tens o de rotura transversal Influ ncia directamente as for as de corte e consequentemente a pot ncia necess ria e a temperatura gerada na zona de corte e em particular na aresta de corte Dureza Para valores baixos favorece a maquinabilidade no entanto pode ocorrer a forma o da apara aderente m forma o da apara em fita e mau estado da superf cie o que implica uma vida curta da ferramenta O aumento da dureza nestes casos favor vel Ductilidade Define o limite de deforma o pl stico do material antes da rotura valores baixos favorecem a maquina o p
110. e o di metro muito reduzido e pr ximo do centro em que essa compensa o impratic vel devido limita o da velocidade da rvore da m quina para existir compensa o n deveria ser infinita O avan o fn em mm rot o movimento da ferramenta em rela o pe a que gira e as suas principais responsabilidades s o a qualidade superficial da pe a e a forma o da apara A profundidade de corte ap representa a diferen a entre a superf cie maquinada e n o maquinada e sempre medida em ngulo recto em rela o direc o de avan o da ferramenta A posi o da aresta de corte expressa pelo ngulo de posi o Kr isto o ngulo entre a aresta de corte e a direc o do avan o importante na selec o de uma ferramenta para uma dada opera o de torneamento e varia entre 45 e 90 Figura 69 Par metros de corte em torneamento Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 67 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 9 1 2 Formato e raio da ponta pastilha Vista de cima a ferramenta pastilha possui um formato b sico e um raio nos cantos O formato da pastilha varia consideravelmente podendo tamb m ser redondo e o ngulo da ponta pode ser t o pequeno quanto 35 e t o grande como 100 e tamb m a pastilha redonda No meio desses extremos est o formatos quadrados
111. e trabalho O atrito produz se medida que durante o processo o material sujeito a grandes press es e temperaturas Por vezes o material deformado solda na face de ataque da ferramenta e paralisa o deslocamento na superf cie de separa o o que dificulta o processo de corte No entanto o escorregamento cont nua entre a pe a e a ferramenta gerando mais calor nesta zona estacion ria 7 2 Apara posti a de corte Apara aderente O contacto entre a pe a e a ferramenta ao longo da superf cie de contacto pode se dividir em tr s fases onde ocorrem diferentes reac es ader ncia difus o e abras o Para determinadas condi es de corte e principalmente na maquinagem de materiais d cteis a apara tem tend ncia para soldar em aresta posti a B U E camadas sucessivas face de ataque da ferramenta e posteriormente endurecer Esta por o de material soldado a apara aderente ou tamb m designada por aresta posti a de corte APC O termo da literatura t cnica inglesa Build Up Edge BUE representa se o fen meno na figura 43 Figura 43 Aspecto da aresta posti a de corte Fonte Sandvik A medida que o processo segue o seu caminho a apara aderente cresce e atinge uma dimens o inst vel com ruptura subsequente e reinicia se a forma o de novas camadas na face de ataque da ferramenta A apara aderente que rompeu sai agarrada apara ou solda superficie maquinada originando um insa
112. ecem as rela es referidas num processo sistem tico e de recolher informa es sobre os factores condicionantes da vida das ferramentas influ ncia no desgaste e qualquer outra situa o de objecto de estudo As rela es entre o desgaste e as condi es de corte devem tomar em considera o a press o e temperatura na zona de contacto caracter sticas mec nicas do material a maquinar deforma o e propriedades mec nicas f sicas qu micas metal rgicas dos materiais das ferramentas A maquinagem um processo de forma o de apara a sua compreens o obriga ao conhecimento do comportamento dos materiais temperatura gerada for as que afectam a pot ncia necess ria ao corte e estudo da aresta de corte em determinadas condi es de maquinabilidade 7 1 Forma o da apara Os fen menos que est o associados ao mecanismo da forma o da apara dependem da an lise do processo segundo v rias pticas mec nica dos meios cont nuos transfer ncia de calor e aspectos metal rgicos do material a maquinar e das ferramentas A natureza do mecanismo de forma o da apara muito vari vel e s explicada por combina o de v rios factores referidos anteriormente Mas tamb m pela geometria da ferramenta e espessura m dia da apara Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 48 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO ig
113. ecomposto em 3 novos grupos N S e H Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 34 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 6 2 3 Carbonetos sinterizados revestidos CG Os carbonetos sinterizados revestidos consistem num substrato tenaz base de WC Co e por vezes WC TiC Co com espessura da ordem dos Sum a 7um Os revestimentos mais m TIN utilizados s o nitreto de Ta ALO tit nio TiN carbonitreto de Ti CN D tit nio TiCN e a Alumina A1203 Figura 29 Ilustra o de alguns revestimentos Fonte Sandvik Os objectivos a alcan ar com um revestimento s o os seguintes e Revestir o substrato tenaz garantindo elevada dureza a quente e resist ncia ao desgaste e Conservar uma elevada tenacidade do substrato e Diminuir o coeficiente de atrito e Estabilidade qu mica na Interface ferramenta pe a ou menor reactividade xido de alum nio e Evitar a deforma o pl stica superficial com material refract rio entre as fontes de calor eo substrato e Garantir liga o eficaz entre o revestimento e o substrato evitando fissura o ou lascamento do revestimento corte interrompido ou desbastes pesados e Impedir que os gradientes t rmicos e diferentes coeficientes de dilata o dos materiais dos revestimentos e substrato induzam tens es que permitam a falta de coes o 6 2 4 Cermeis C
114. efer ncia 018 8 18 Cr Ni Para melhoram a resist ncia corros o podemos adicionar Molibd nio obtendo se um a o resistente aos cidos Os a os 18 8 e 18 8 2 Mo formam a maior parte da aplica o de a os austeniticos no entanto existem outras ligas para melhorar a resist ncia corros o por exemplo 26 Cr 22 Nie Cu O aco inox 18 8 existe 3 tipos diferentes e Baixo teor de carbono 0 03 C e M dio teor de carbono 0 08 C e Estabilizado elemento de equil brio o tit nio Th No grupo 18 8 existem alternativas aos elementos de liga o sel nio um desses elementos Outros elementos livres s s o utilizados em condi es favor veis de resist ncia corros o porque t m uma influ ncia negativa No caso do 18 8 Mo existe um baixo teor de carbono fornecidos no estado recozido e estirados a frio Os a os austen ticos recozidos s o arrefecidos depois do recozimento para assegurar a sua resist ncia corros o e suas caracter sticas de maquinabilidade Na maquina o a os estirados a frio e recozidos s o vantajosos especialmente nos ferr ticos e austen ticos A vida da ferramenta diminuir mas reduzem se problemas de rebarbas mau acabamento superficial forma o da aresta posti a de corte e problemas com pe as roscadas Os a os ferr ticos t m boas caracter sticas de maquinabilidade compar vel a a os ao carbono de baixa liga bem como a os inox martens ticos com baixos te
115. em na composi o qu mica aparece em diferentes tipos de estrutura do material A temperatura ambiente e sem tratamentos t rmicos existem 3 tipos b sicos de estruturas que em combina o com austenite afectam a maquinabilidade e Ferrite e Perlite e Cementite 5 2 Agrupamento dos materiais A maior parte dos materiais met licos utilizados na ind stria s o ligas base de ferro alum nio cobre ou n quel As propriedades mec nicas e metal rgicas destas ligas s o diferentes quando comparadas como elemento dos metais base Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 13 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Podemos encontrar materiais com a mesma composi o qu mica e diferentes caracter sticas mec nicas devido ao processo pelo qual foram fabricados e sua estrutura influenciando a maquinabilidade Segundo a norma ISO ANSI os materiais a maquinar est o agrupados em ISO ANSI N 6 grupos de carbonetos sinterizados normalmente escolhemos um material de refer ncia para definir as suas caracter sticas e condi es de corte Na identifica o de cada grupo existe a designa o do tipo de material a letra e cor associada ao grupo os principais grupos s o os seguintes A os com e sem liga a os inoxidaveis ferros fundidos ligas de alum nio e n o ferrosas ligas resistentes ao calor e a os endu
116. emento mais comum o enxofre Quando a exig ncia de aplica o do a o a resist ncia corros o selecciona se a os com elevado teor de Cr mio em que a influ ncia da adi o de Enxofre n o pode ser aceite Este subgrupo de a os tem uma estrutura ferr tica com maior ou menor percentagem de carbonetos de Cr mio que n o podem ser endurecidos 5 2 2 2 A os inoxidaveis martens ticos Um a o inox com uma percentagem de carbono elevada pode ser endurecido obtendo se uma estrutura martens tica Existem a os martens ticos com um teor de carbono 0 25 1 e um teor de cr mio de 13 18 Tamb m existem com teores baixos de carbono e cr mio comum encontrar este tipo de a o fornecido no estado recozido em matriz ferr tica associada a carbonetos de cr mio O teor de carbono nestes a os mais elevado que nos a os inoxidaveis ferr ticos a opera o de endurecimento realizada ap s a maquina o Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 17 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Existem muitos tipos de a os imoxid veis e a sua maquinabilidade varia consideravelmente dentro do mesmo tipo de a o 5 2 2 3 A os inoxid veis austen ticos Este subgrupo o mais comum s o os mais resistentes corros o os 2 subgrupos anteriores tinha por base o cr mio como elemento de liga O a o inox austen tico de r
117. emi acabamento de cantos Fonte Sandvik 89 Figura 102 Fresagem de ngulos fechados de canto Fonte Sandvik 89 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano m ib Figura 103 Pastilha alisadora e redonda para acabamento na fresagem Fonte Sandvik 90 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO j q p q 9 Figura 104 Ilustra o de vibra es na fresagem Fonte Sandvik 91 Figura 105 Nomenclatura e formulas em fresagem Fonte Sandvik 92 Figura 106 Atrito entre superf cies 93 Figura 107 Distribui o do gradiente t rmico 93 Figura 108 Refrigera o Fresagem 93 Figura 109 Refrigera o Torneamento 93 Figura 110 Defeitos por deforma o pl stica e lascamento na ponta da ferramenta vista ao microsc pio Fonte Sandvik 94 Figura 111 An lise pelo m todo dos Elementos Finitos das temperaturas envolvidas na Interface ferramenta material 94 Figura 112 Pastilha c deforma o pl stica e lascamento Fonte Sandvik 95 Figura 113 Lubrifica o com leo integral 95 Figura 114 Lubrifica o com emuls o 95 Figura 115 leo puro 97 Figura 116 Emuls o 98 Figura 1177 Aparelho refract metro 98 Figura 118 Opera o de rectifica o 99 Figura 119 Sopro de ar 100 Figura 120 Quantidade de flu do usado por opera o Fonte Centimfe 103 Figura 121 Aresta com tri
118. en rgico que tem grande afinidade com o enxofre S t xico oxida o metal e as suas ligas s o dif ceis de maquinar Alum nio Al um poderoso desoxidante de utiliza o corrente e promove a forma o de gr o fino na sua estrutura Material muito usado devido ao seu baixo peso espec fico em particular na ind stria autom vel as suas ligas t m normalmente boa maquinabilidade Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 25 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Por m um material muito d ctil pode formar apara longa e empapar devido ao baixo ponto de fus o depende com que tratamento t rmico fornecido If Figura 18 Jante de autom vel em alum nio Fonte Okuma Corporation ede iT a ji Ei sas j E ace os S o gt nro 2 e ta A ene E Figura 19 Blocos de motor maquinados em alum nio Fonte Okuma Corporation Cobre Cu o principal constituinte do lat o ligas cobre zinco Cu Zn bronze ligas cobre estanho Cu Sn e outras ligas n o ferrosas A influ ncia na maquinagem depende do 2 maior constituinte da liga e do teor em que ambos aparecem na composi o da mesma Os componentes base de cobre s o usados em ferragens parafusos torneiras esquentadores acess rios de canaliza o candeeiros decorativos etc Figura 20 Passador de canaliza o Figura 21
119. end ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO e O torneamento a combina o de dois movimentos rota o da pe a e movimento de avan o da ferramenta Em algumas aplica es a pe a pode ser fixa com a ferramenta em rota o s o exemplos opera es de fura o com furos laterais e fresagem As m quinas que produzem este tipo de componentes possuem um conjunto de eixos para al m do eixo X periferia para o centro da pe a e Z ao longo da pe a Estes eixos podem ser laterais frontais e para manter a pe a fixa usa se ferramentas rotativas atrav s do eixo C que bloqueia rvore permitindo o ataque pe a Por exemplo na figura 65 a fresa ataca a pe a e a rvore encontra se parada Figura 65 Pe a com diferentes opera es ao torno Fonte Sandvik O torneamento pode ser decomposto em v rias opera es e tipos de ferramentas dados de corte e programa o de certas opera es Existem diferentes opera es na execu o de pe as ao torno s o exemplo o sangramento ranhurar perfilar e roscar Tamb m podem ser classificadas como opera es Interiores e exteriores A figura 66 representa exemplos de v rias opera es ao torno ataque frontal lateral e opera es internas e externo Figura 66 Opera es em torneamento Fonte Sandvik A figura 67 representa uma pe a torneada com v rias opera es poss veis 1 Sangramento e corte
120. enharia Mec nica 5 Ano 41 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Estas duas ltimas caracter sticas do diamante limitam a sua aplica o nas opera es de Maquinagem As elevadas temperaturas na interface ferramenta pe a a altas velocidades transformam o diamante em grafite em materiais ferrosos devido afinidade qu mica dos materiais logo est condicionada a sua utiliza o Por raz o contr ria uma boa escolha para materiais n o ferrosos como ligas de Ale Si Quando o crit rio boa precis o e estado da superf cie CVD diamond coated tamb m boa escolha para materiais comp sitos de matriz carbide HC met lica pl sticos refor ados cer micos metais duros sinterizados ligas de Cu e Zn As m quinas e apertos de pe a devem ser est veis e r gidos Diamond S Dentro das recomenda es em trabalho pode ser utilizado combinado com um flu do de corte velocidade de corte elevada R CD1810 N10 e pequenos avan os profundidades CD1810 is a CVD diamond coated insert based on a specially adapted substrate The extremely wear resistant coating of 6 amp um O PCD aumenta substancialmente a vida das ferramentas de high purity dimond provides excellent 2 p eae properties for the machining of non ferrous corte tamb m utilizado como revestimento de metal duro alloys Figura 37 Diamante usa
121. ente remov vel com gua ou um desengordurante N o liberta fumos ou vapores Aumenta a dura o das ferramentas e permite trabalhar com maior velocidade Diminui a fric o e o desgaste permitindo um acabamento mais perfeito CAMPOS DE APLICA O leo de corte recomendado para trabalhar aco ferro alum nio cobre bronze lat o e outros metais e suas ligas em opera es de corte fura o rectifica o fresagem roscagem tornea o etc MODO DE EMPREGO As dilui es a efectuar variam em fun o do metal a trabalhar e do tipo de opera es a executar Como orienta o de refer ncia aconselhamos dilui es com gua de 1 20 at 1 60 Consultar tabela de dilui es no verso Antes de utilizar o produto conveniente proceder limpeza pr via de todo o sistema de refrigera o com o nosso desengordurante PETROGOR dilu do com 5 partes de gua a fim de remover todos os res duos de produtos anteriormente usados Evitar contamina es com leos vegetais e minerais CLASSIFICA O Nocivo Figura 152 Ficha t cnica do fornecedor Fonte Petrochem Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 122 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Tabela 6 Dilui es em gua recomendadas para o Petrocut EP em fun o das diferentes opera es e tipos de material Fonte Petrochem
122. entes factores que influenciam este processo de fabrico Em volta deste processo de fabrico existe um vasto conjunto de outros assuntos relevantes e de conhecimento para melhor entendimento de toda a envolvente no processo de maquinagem m quinas ferramentas programa o CNC ferramentas de corte materiais desenho t cnico princ pios de maquinagem etc O conhecimento de maquinaria e lideran a de recursos humanos s o factores de sucesso na aquisi o de Know how a humildade de aprender e experimentar s o caracter sticas essenciais no recolher da informa o dispon vel Em suma este trabalho pretende fornecer informa o de t cnica sobre uma tecnologia de corte utilizada para altera o da forma dos materiais Corte por Arranque de Apara Ao longo do trabalho existe uma abordagem te rica fortemente apoiada pela experi ncia em ch o de f brica O objectivo fundamental a documenta o do processo maquinagem de forma pr tica sem perder de vista o rigor t cnico exigido sempre em busca da perfei o atrav s da Investiga o Desenvolvimento e Inova o Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano iv PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO ib Abstract This work is the product of 10 years of acquired experience in the area of machining of living with daily practical problems and of looking for the best techni
123. espessura da apara Este o ngulo entre a aresta de corte principal da pastilha e o corpo da fresa A espessura da apara as for as de corte e a vida til da ferramenta s o afectadas em especial por este ngulo Se diminuir o ngulo de posi o reduz se a espessura da apara para uma determinada faixa de avan os e essa redu o na espessura da apara aumenta a quantidade de material em uma parte maior da resta de corte Um ngulo de posi o menor tamb m resulta uma entrada sa da mais gradual no corte reduzindo a press o radial e protegendo a aresta de corte Entretanto as for as axiais maiores aumentam a press o na pe a Hoje em dia os ngulos de posi o mais comuns s o 45 90 e 10 e os de pastilhas redondas A fresa de 90 gera a maior parte das for as radiais no sentido do avan o Isso significa que a superf cie que est a ser maquinada n o ser submetida a mais press o axial o que bom para pe as fresadas com estrutura fr gil ou paredes finas A fresa de 45 tem for as de corte radial e axial que t m quase o mesmo valor originando uma press o mais equilibrada e menos exigente pot ncia da m quina Este o ngulo de posi o para facejamento em geral Pode ser usado na fresagem de pe as com materiais que geram apara curta que se fragmenta em virtude de for as radiais excessivas O ngulo de posi o a 45 deixa aresta de corte mais delicada no in cio do corte e d origem a u
124. exige tenacidade e velocidades de corte moderadas a baixas CVD Chemical Vapour Deposition a deposi o qu mica em fase de vapor os revestimentos aplicados por este m todo nao originam sobreespessura ao substrato existe uma combina o qu mica entre o substrato e o revestimento multi camadas layers na zona superficial Os revestimentos mais usados por este processo s o carboneto de tit nio TiC nitreto de tit nio TiN carbonitreto de tit nio Ti C N e o xido de alum nio A1203 Permite o aumento da velocidade de corte protec o do substrato ao calor e optimiza o da produ o Classes em CVD s o indicadas para aplica es severas com altos avan os e velocidades de corte moderadas a elevadas De seguida apresenta se alguns exemplos pr ticos de revestimentos em diferentes substratos utilizados pela empresa sueca de ferramentas Sandvik Os exemplos de revestimentos apresentados s o utilizados na concep o de ferramentas pastilhas para opera es de fresagem e torneamento 6 3 3 Revestimentos de carbonetos sinterizados Metal duro Como descrito anteriormente o metal duro um composto de carboneto de tungst nio WC e Cobalto Co Tamb m podem ser utilizados TaC Tic e NbC para garantir outras propriedades dureza a quente resist ncia ao desgaste e resist ncia qu mica O carboneto o principal componente para garantir a dureza e o Cobalto material ligante que oferece tenacidade S
125. fas Os principais tipos de opera es em fresagem em rela o ao efeito sobre a pe a ou do ponto de vista da traject ria da ferramenta s o os seguintes 1 Facejamento 2 Fresagem Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 6 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem de cantos a 90 3 Fresagem de perfis 4 Fresagem de cavidades 5 Fresagem de canais ranhuras 6 Tornofresagem 7 Fresagem de roscas 8 Cortes 9 Fresagem com altos avan os 10 fresagem de mergulho 11 Fresagem em rampa 12 Fresagem por interpola o helicoidal 13 Fresagem por interpola o circular 14 Fresagem trocoidal Figura 83 Principais tipos de opera es em fresagem Fonte Sandvik 9 2 1 Defini es b sicas em fresagem Uma fresa normalmente executa uma ou um grupo das seguintes opera es b sicas de corte radial perif rica e axial Atrav s das varia es dos m todos de fresagem pode se redireccionar a opera o de corte nesses sentidos de avan o em rela o ao eixo de rota o da ferramenta Por exemplo o facejamento uma opera o de corte combinado as aresta de corte principalmente das perif ricas e at certo ponto daquelas da frente da ferramenta A fresa gira em rela o pe a perpendicularmente direc o do avan o radial Geralmente na fresagem de disco e facejamento usam se as arestas de corte perif r
126. ferramenta e Uso de uma fresa de passo largo e Equilibrar as for as radiais e axiais usar fresas com ngulo de posi o a 45 e Reduzir o balan o cada mil metro importante e Usar suportes c nicos antivibrat rios Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 91 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 9 2 9 Nomenclatura e f rmulas em fresagem Terminologia e unidades para fresamento D Di metro de corte mm 2 N mero efetivo de dentes pe a A Comprimento usinado mm K Forga de corte especifica D Di metro de corte efetivo mm para h 1 mm N mm a Profundidade de corte mm n Velocidade do fuso rota o min E Pot ncia til de corte kW a Condi es de opera o mm T Efici ncia V Velocidade de corte m min Q Taxa de remo o de metal cm min kK Angulo principal da aresta de corte graus EMA Per odo de trabalho de corte min Va Constante de velocidade de corte E N mero total de arestas na ferramenta pe a Ea Fator de corre o da velocidade de corte i Aumento da for a de corte espec fica kc A Avan o por dente mm em fun o da espessura do cavaco A Avan o por rota o mm iC c rculo inscrito V Avan o da mesa velocidade de avan o mm min Piss Espessura maxima do cavaco mm A Espessura m dia do cavaco mm F rmulas gerais de fresamento Velocidade de corte Vv m x D xn
127. ferramentas n o tinham pot ncia rigidez e velocidades exigidas pelos novos materiais das ferramentas de corte a generaliza o do uso de carbonetos acontece no decorrer da 2 guerra mundial Na Alemanha produzida a primeira pastilha de carbonetos sinterizados em meados da d cada de 20 s c XX e durante a 2 guerra mundial colocada no mercado a primeira pastilha em material cer mico base de xido de alum nio ou Alumina Material com grande resist ncia ao desgaste boa estabilidade qu mica fixa o mec nica ao suporte pastilhas fixas em constru o soldada Brasagem Tens es residuais provocadas pela soldadura e os constantes afiamentos n o eram favor veis ferramenta Nos anos 50 o aperto mec nico substituiu a liga o por Brasagem Soldadura com a consequente facilidade de substitui o e afia o No final dos anos 60 a firma sueca Sandvik inicia o revestimento de pastilhas de metal duro pelo processo de deposi o qu mica em fase de vapor Chemical Vapor Deposition CVD resultando alta resist ncia ao desgaste substrato tenaz dureza superficial e elevada performance no corte em particular maiores velocidades de corte e aumento da produtividade pela redu o dos custos de produ o O processo consiste na deposi o qu mica de uma fina camada de carboneto de Tit nio de gr o fino com uma espessura de poucos micrometros Na d cada de 70 aparece o diamante policristalino Polycrystalline Cubic
128. g produzem normalmente apara longa A melhor escolha uma forte mistura de leo mineral com gordura Ligas de n quel tit nio e cobalto S o resistentes ao calor superligas dif ceis de maquinar e t m tend ncia para encruar principalmente as ligas de N1 A escolha do flu do depende do tipo de opera o e tenacidade da liga e a decis o pode recair em qualquer tipo de flu do Em condi es severas os aditivos s o usados com frequ ncia O gr fico da figura mostra v rias opera es de maquinagem por ordem crescente de exig ncia do uso de flu do de corte Por exemplo na rectifica o pouco exigente mas para opera es de roscagem torneamento ou macho o grau de exig ncia elevado Esta regra n o aplic vel em todas as situa es os factores de exig ncia depende das condi es par metros de corte geometria da ferramenta e material de trabalho Rectifica o Torneamento Fresagem Fura o Mandrilagem Torneamento intenor Fura o longa Fabrico de engrenagens Torneamento de roscas 10 Abertura de roscas com machos sex a e a q Pe pee Figura 120 Quantidade de flu do usado por opera o Fonte Centimfe 10 6 2 Flu do de corte vantajoso na maquinagem Na maquinagem com ferramentas de menor resist ncia como o a o r pido exige o uso de flu do de corte porque o calor gerado suscept vel de ocorrer deforma o pl stico a sua fun o primordial na diminui o da temperat
129. gramento A figura ao lado ilustra a opera o de sangramento com o jacto dirigido e em contacto permanente com a aresta de corte Figura 142 Sangramento c lubrifica o Fonte Iscar Tools A figura abaixo mostra o orif cio na pastilha de sangramento que permite o jacto direccionado Figura 143 Pormenor das pastilhas de sangramento Fonte Iscar Tools As figuras ao lado ilustram a situa o Inicial com jacto dirigido para a zona de sangramento e a situa o do jacto em o contacto permanente com a aresta de corte Figura 144 Flu do sem penetra o ferramenta pe a Fonte Iscar Tools Figura 145 Flu do com penetra o ferramenta pe a Fonte Iscar Tools Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 118 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Os resultados obtidos ap s a utiliza o da ferramenta de sangramento est o representados nesta figura A pe a do lado esquerdo foi obtida ap s a correc o da ferramenta e do lado direito com a primeira op o para a opera o de sangramento O acabamento superficial melhorou e as rebarbas nos furos descentrados diminu ram Figura 146 Aspecto da face de sangramento das pe as no ensaio Uma limita o no ensaio foi o facto da m quina CNC utilizada ter uma limita o de rota o da rvore cerca de 3500 rpm A m quina n o possui uma sub rvore p
130. ia Mec nica 5 Ano 126 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO j q p q 9 5 Opera o Roscar os furos M3 6G Vc 24 m min di metro de 3 mm n 2500 rpm f 0 5 mm rot valor do passo da rosca M3 Vf 1250 mm min Stainless Steel and Aerospace Alloys DIN length DIN shank Senes 2895 Cobalt Meinic 15 helix TIN coated DIN 376 E TON senes 2896 Cobak Meinic 15 helix TIN coated DIN 371 M ET RI C sop RR METRIC Overall e Shenk dia Square Sor Length i Sanes i moh FINE mm miT mimi 2700 56 000 3 400 63 000 4 500 70 000 4 900 80 000 6 200 90 000 4D Bu LI 8 000 100 000 AD in ee Blind Hole 9 000 110 000 O 3 000 110 000 11 000 125 000 y 15 Helix 12 000 140 000 D7 20 000 14 500 140 000 22 000 14 500 180 000 TIDA 24 000 semk bottoming Chamfer Lead wa X 0 50 MAX OTO M5 X 0 80 ME X 1 00 Ma X 1 25 MID X 1 50 MIZX 175 M14 X 200 MIE X 200 M18 X250 M20 X 250 Mo X 250 Mod X 3 00 Figura 157 Macho M3x0 5 Fonte Guhring Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano l2 PORTO FEUP PACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 6 Opera o Sangramento Vc 82 m min di metro m dio de 40 mm n 650 rpm f 0 05 mm rot Vf 35 mm min A2 Cut Off Blades EE enam o amp wranch IME 1 ET 170 ET 17 ET 17
131. ial Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 9 1 6 Nomenclatura e f rmulas em torneamento Rota o do eixo rvore Veloc de corte Acabamento superficial Rugosidade te rica Pot ncia de corte Taxa de remo o de material Prof de corte Di metro da pe a Taxa de avan o Espessura do cavaco Constante 1 4 para a os e a os inoxid veis 1 0 para ferros fundidos For a espec fica de corte For a espec fica 1 mm consulte a p gina 616 Expoente veja a p g 616 Rota o do eixo rvore Pot ncia de corte Taxa de remo o de material Acabamento superficial Tamanho do raio de ponta Rugosidade te rica Altura m x do perfil Veloc de corte ngulo de posi o ataque Rendimento Ffici ncia ngulo de sa da efetivo Figura 80 Nomenclatura e formulas em torneamento Fonte Seco Tools mm mm mm rot mm N mm N mm 1 min kW cm3 min um mm um mm m min Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano es PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 9 2 Fresagem fresagem moderna um processo de maquinagem bastante universal Durante os ltimos anos o processo de fresagem evolui
132. ial ruim e desgaste de flanco excessivo Geometria da pastilha muito fraca Aresta posti a Mude o avan o Selecione uma pastilha com outro tipo de geometria Selecione uma classe mais tenaz Selecione uma pastilha com uma geometria mais robusta chanfro maior para pastilhas de cer mica Aumente a velocidade de corte ou selecione uma geometria positiva Reduza o avan o no in cio do corte trincas por a o t rmica Pequenas trincas perpendicula Trincas por a o t rmica resul res aresta de corte causando tantes de varia es de tempe microlascas e mau acabamento ratura causadas por superficial Usinagem intermitente Varia o no fornecimento de refrigerante quebra de pastilha Quebra da pastilha que danifica Classe muito quebradica n o s a pastilha mas tamb m o cal o e a pe a Carga excessiva sobre a pastilha Geometria da pastilha muito fraca Pastilha muito pequena Selecione uma classe mais tenaz com melhor resist ncia a choques t rmicos O refrigerante deve ser aplicado em abundancia ou nao ser usado Selecione uma classe mais tenaz Reduza o avan o e ou a profundidade de corte Selecione uma geometria mais robusta de prefer ncia uma pastilha de face nica Selecione uma pastilha mais espessa maior Reduza o avan o Selecione Press o muito grande da ferramenta Figura 61 Desgastes causas e solu es para torneamento Fonte
133. icas da ferramenta A fresa gira em torno do eixo paralelo ao avan o tangencial Na fresagem em mergulho usa se as arestas de corte da face ou extremidade da ferramenta quando ela avan a axialmente executando uma opera o parcial de fura o Figura 84 Tipos b sicos de fresas Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 77 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO l Para preparar a opera o de fresagem deve se estabelecer uma s rie de defini es Assim definimos a din mica da fresa rotativa com um determinado di metro Dc tendo os di metros maiores Dc2 ou Dc3 avan ando contra a pe a com um di metro efectivo de corte De a base da velocidade de corte A velocidade de corte Vc em m min indica a velocidade superficial na qual a aresta de corte trabalha na pe a Este um valor espec fico da ferramenta e parte e dos dados de corte que garante uma execu o eficaz da opera o dentro do que se esperado material da ferramenta A velocidade do fuso n em rpm o n mero de rota es da fresa por minuto Este um valor espec fico da m quina que calculado em fun o da velocidade de corte recomendada para uma determinada opera o Figura 85 Defini o dos di metros nos 3 tipos b sicos de fresas Fonte Sandvik Avan o por minuto tamb m conhecido co
134. idos Existe uma enorme variedade de ferros fundidos com diferentes resist ncias trac o As diferentes classes ASTM correspondem aos limites de resist ncia trac o Um factor a considerar quando se caracteriza um ferro fundido cinzento o que relaciona as propriedades mec nicas com a sec o das pe as porque para quantidades fixas de carbono total e Sil cio a resist ncia diminui medida que aumenta a espessura ou sec o das pe as Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 21 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 5 2 3 3 Ferro Fundido male vel Este tipo de ferro fundido pode ter estrutura ferr tica perl tica ou martes tica resulta de um ferro fundido branco de composi o adequada o qual sujeito a um tratamento t rmico de longa dura o Ductilidade Ap s tratamento t rmico o material que no seu estado natural fr gil adquire ductilidade maleabilidade e tenacidade As melhores propriedades de ductilidade e tenacidade n em combina o com a resist ncia trac o fadiga desgaste e maquinabilidade promovem a sua recomenda o em aplica es industriais Figura 15 Influ ncia ductilidade e dureza na maquinabilidade Fonte Centimfe 5 2 3 4 Ferro Fundido nodular Esta liga caracterizada pela excelente resist ncia mec nica tenacidade e ductilidade O limite de encr
135. igura 95 Fresagem em rampa 3 eixos Fonte Sandvik 9 2 5 3 Fresagem pelo m todo convencional A fura o pr via n o recomendada pois ser necess ria uma ferramenta extra O tempo improdutivo para posicionamento e troca de ferramenta s o factores negativos e tamb m as posi es das ferramentas no armaz m da m quina s o desnecessariamente preenchidas A capacidade do avan o axial uma vantagem em muitas opera es Furos cavidades e contornos podem ser maquinados de maneira mais eficaz Existem no mercado in meras ferramentas dispon veis que tamb m s o favor veis para m quinas de fuso fraco e quando houver grandes balan os uma vez que as for as de corte est o dirigidas no sentido axial comum usar uma fresa esf rica de topo para ciclos de fura o pica pau para se obter uma profundidade de corte axial completa e depois fresar separadamente uma camada da cavidade Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 86 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem BE Isso repete se at que a cavidade seja completamente maquinada Profundida de de corte necess ria para usinagem i da primeira camada A desvantagem deste m todo esta no facto de surgir problemas com o escoamento da apara no centro da fresa de topo Um melhor m todo para alcan ar a profundidade de corte axial completa e evacua o da apara a interpola
136. ilha e a press o resultante durante a opera o dependem da profundidade de corte O desenvolvimento de modernas geometrias de pastilhas tornou as fresas de pastilhas redondas bem mais adequadas por causa da ac o de corte mais suave exigindo menos pot ncia e estabilidade da m quina ferramenta Hoje em dia j n o mais uma fresa especial e deve ser considerada uma eficiente fresa de desbaste com grande capacidade de remo o de material au gt PAR f Nex Nex N f Z Figura 93 Angulos de posi o de fresa mais comuns e seus efeitos nas for as de corte e espessura da apara Fonte Sandvik 9 2 5 M todos de maquinagem de cavidades A fresagem em rampa uma maneira eficaz de abordar a pe a na maquinagem de cavidades Para furos maiores entretanto a interpola o circular em h lice muito eficaz e flex vel que a utiliza o de uma ferramenta de mandrilar 9 2 5 1 Fresagem em rampa em 2 eixos Um dos melhores m todos para alcan ar uma profundidade axial total de corte a fresagem em rampa linear nos eixos X Y e Z A escolha do ponto inicial correcto n o h necessidade de se fresar para fora da sec o da rampa A fresagem em rampa pode iniciar se de dentro para fora ou de fora para dentro dependendo da geometria da pe a molde ou matriz O principal crit rio a evacua o da apara da melhor maneira poss vel por exemplo a fresagem com sentido concordante deve ser realizada
137. impedir ader ncia do material na ferramenta e degrada o do acabamento superficial da pe a maquinada O petr leo ou emuls o s o boas solu es para lubrificar e refrigerar a zona de corte As part culas de sil cio Si s o muito abrasivas provocando um grande desgaste na ferramenta o material da ferramenta de corte mais eficiente o PCD devido usa resist ncia ao desgaste e o facto das temperaturas em jogo n o serem suficientes para transformar a estrutura do diamante Estas ferramentas permitem elevadas velocidades e grande remo o de material no entanto as condi es de corte aconselhadas est o dependentes da tecnologia da m quina por exemplo da velocidade de rota o da rvore 5 2 5 Grupo S Materiais resistentes ao calor Ligas termo resistentes Esta fam lia constitu da por um conjunto de elementos com principal destaque para os a os base de n quel N1 resistentes a temperaturas elevadas Estas ligas resultam de desenvolvimentos metal rgicos de metais para responder s exig ncias do aumento da resist ncia corros o e resist ncia ao calor Ligas com baixa condutividade t rmica produzindo um elevado gradiente de temperatura na aresta de corte e consequentemente um ataque t rmico ferramenta atrav s de microsoldadura na face de ataque formando aresta posti a de corte Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 23 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias
138. ini es D sicas em fresagemM geccdscossssyvserccuatonsdcaapheneeddroessusaeeeacsantebiaaseeancscSbees II 9 2 2 Sentido de corte Concordante ou Discordante sseeeeeeeeeessssssssssssssseeeerrreeseee 81 9 2 3 Considera es na entrada e sa da de fresas nooossssoeeeessssssseseersssssssseeerrssssss 82 9 2 4 ngulo de posi o eee aeee eee rena rear 84 9 2 5 M todos de maquinagem de cavidades erre eeeeeererrrreeenada 85 9 2 5 1 Fresagem em rampa em 2 CIXOS aicisansoentevacsvenscacdnecacaessansanneennedadaxenscacdoecss 85 9 2 5 2 Fresagem em rampa em 3 eixos Interpola o circular em h lice 86 9 2 5 3 Fresagem pelo m todo convencional cccccccccceceeeseseeeeeeeeeeasaeeeeseeeees 86 9 2 6 Recomenda es aos m todos de fresagem c ii eeeeeeerreeeeraanenanas 87 DO Me ACC JAMA UO RAR GR RR DR DR MR RR E REC RE 87 9 2 6 2 Fresagem em desbaste de grandes cavidades ccesseeeseeeeeeeeeeeeeeeees 87 9 20 Presa Semel MCT UG einsa certwttaaeua cere sacacteltcectes ands 88 9 2 0 4 Fresagem de Canais sc cssssnvencsssace ar setweananseceemuaransastacceceesiteasaaseeiecessanae 88 9 2 6 5 Fresagem de semi acabamento de cantos c ienes 89 9 2 7 Acabamento superficial em fresagem cc eeeeeeeeccccceceeseeeseeceeeeceeaaeeeseeeeeeeeeeaaas 90 9 2 7 1 Fresas de pastilha alisadora Wiper cccccccccccccesseeeeeeceeeeeaaeeeseseeeees 90 DDD DOS AG LODO
139. inimizar determinados efeitos tal como a descarboniza o do substrato O efeito positivo resultante das tecnologias de camada m ltipla no desenvolvimento de novas geometrias das pastilhas As modernas tecnologias de revestimentos CVD e PVD conduziram a um melhor desenvolvimento do substrato a tenacidade da aresta de corte mantida e a resist ncia ao desgaste incrementada PVD coating CVD coating Figura 38 Representa as tecnologias de revestimento PVD e CVD em ferramentas pastilhas de corte Fonte Sandvik PVD Physical Vapour Deposition a deposi o f sica em fase de vapor o revestimento obtido pela adi o de material sobre o substrato criando uma pel cula de espessura na ordem dos 2um a 5 um Este revestimento mant m e prolonga em condi es de trabalho da aresta de corte evitando os problemas tais como aresta posti a de corte lascamento deforma o pl stica etc Os revestimentos mais comuns s o nitreto de tit nio TiN carbonitreto de tit nio Ti C N e nitreto tit nio alum nio Ti ADN Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 43 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Ei o S o utilizados quando pretendemos maior tenacidade opera es severas problemas de vibra o e quebra apara Classes em PVD s o indicadas para aplica es com baixos avan os onde se
140. io Ca E um dexosidante juntamente com o sil cio Si melhorando a resist ncia oxida o a quente dos materiais condutores de calor a sua presen a nos a os favorece a maquinabilidade Molibd nio Mo este elemento um forte formador de carbonetos melhora a temperabilidade dos a os resist ncia a quente trac o e limite el stico E usado nos a os inoxidaveis para melhorara resist ncia corros o Ni bio Nb e T ntalo Ta S o elementos similares e apresentam se sempre associados a baixas velocidades de corte a maquinabilidade satisfat ria Tungst nio W Forma carbonetos muito duros utilizado como elemento de liga do a o para melhorar a dureza Usado na produ o de componentes refract rios do metal Van dio V aparece combinado com o Cr mio aumentando a resist ncia e tenacidade Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano Zi PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Zinco Zn facilmente maquin vel e muito utilizado em fundi o um elemento principal nas ligas de Lat o combinado com o Cobre Estanho Sn utilizado como elemento de liga na produ o de Bronze liga Cu Sn e metais para casquilhos devido ao seu poder lubrificante entre superf cies em contacto A maquinabilidade do bronze normalmente boa ao contr rio das ligas de Estanho levant
141. io obter uma temperatura mais baixa depois reduza o avan o deforma o pl stica Deforma o pl stica Temperatura de corte muito alta Selecione uma classe mais dura Depress o na aresta ou im somada a uma alta press o com melhor resist ncia defor press o do flanco ma o pl stica Levando a um mal controle Depress o na aresta de cavacos e um acabamento Reduzir velocidade mento superficial insatisfat rio Impress o no flanco Risco de desgaste excessivo Reduzir avan o no flanco levando quebra da pastilha aresta posti a B U E Aresta posti a causando O material da pe a soldado acabamento superficial ruim pastilha devido a e microlascas na aresta de corte quando a aresta posti a 5 E Baixa velocidade de corte Aumente a velocidade de corte B U E removida Geometria de corte negativa Selecione uma geometria positiva Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 62 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Problema Causa Solu o Martelamento de cavacos A parte da aresta de corte que Os cavacos s o desviados n o est em uso danificada contra a aresta de corte pelo martelamento de cavacos A face de topo e o suporte da pastilha podem ser danificados microlascas Pequenas fraturas na aresta de Classe muito quebradi a corte microlascas causando acabamento superfic
142. ls Figura 144 Flu do sem penetra o ferramenta pe a Fonte Iscar Tools Figura 145 Flu do com penetra o ferramenta pe a Fonte Iscar Tools Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 106 107 107 108 108 108 108 108 109 110 111 112 113 114 114 117 117 117 118 118 118 118 XVII PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO q p q 9 Figura 146 Aspecto da face de sangramento das pe as no ensaio 119 Figura 147 Perspectiva do puxador exterior em inox 120 Figura 148 Perspectiva do conjunto 120 Figura 149 Desenho t cnico do conjunto 120 Figura 150 Desenho t cnico da pe a 121 Figura 151 Log tipo do fornecedor Fonte Petrochem 22 Figura 152 Ficha t cnica do fornecedor Fonte Petrochem 124 Figura 153 Suporte e pastilha para desbaste Fonte Kennametal 124 Figura 154 Suporte e pastilha para acabamento Fonte Kennametal 125 Figura 155 Broca especial D11 para ponto de guiamento 126 Figura 156 Broca diametro 2 5 mm Fonte Guhring 126 Figura 157 Macho M3x0 5 Fonte Guhring 127 Figura 158 Suporte e pastilha para sangramento Fonte Kennametal 128 Figura 159 Aspecto da face de sangramento 132 Figura 160 Aspecto do acabamento da pe a 132 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano xix
143. ma d cada pela empresa de ferramentas de corte Sandvik A geometria da ponta da pastilha um conjunto de raios e segmentos de recta com o objectivo de diminuir a rugosidade na pe a por diminui o da altura do perfil maquinado A tecnologia de pastilhas Wiper intercambi veis oferece uma nova maneira de se obter desempenho de produ o melhorado onde o importante aumentar o valor do avan o Avan o Standard Wiper r 1 2 r 1 6 Rum r 1 6 R um Standard Wiper Figura 73 Compara o da rugosidade pastilha standard vs pastilha wiper Fonte Sandvik 69 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO q p q 9 O acabamento superficial e a toler ncia gerados s o afectados por uma combina o de tamanho de raio avan o estabilidade de maquinagem pe a fixa o da ferramenta e condi es da m quina No torneamento convencional o acabamento superficial deve estar directamente relacionado com o avan o da ferramenta e o tamanho do raio de ponta Um avan o grande gerar tempos de corte menores mas acabamento superficial pior Um grande raio de ponta gera melhor acabamento superficial e proporciona maior resist ncia Mas um raio de ponta excessivo provoca tend ncia a vibra es e quebra apara insatisfat rio O fabrica
144. ma estrat gia de maquinagem diferente A fresa acima de tudo precisa de estabilidade e de uma boa penetra o para poder executar os cortes radiais maiores Uma boa solu o recorrer ao m todo de fresagem em mergulho Angulos fechados s o uma caracter stica comum em cavidades e dependendo do ngulo existente entre as duas paredes pode se aplicar sequncias as ae usinagem dois m todos diferentes De 12 7 mm Um alojamento com maquinagem de 5 e1xos pode ser acabado com uma fresa de topo ou em uma maquina de 4 eixos E e Raio final 6 mm Quando especificado um raio mama necess rio usar uma fresa redonda para maquinar o raio No entanto este processo de maquinagem exige a utiliza o de uma m quina de 5 eixos Figura 102 Fresagem de ngulos fechados de canto Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 89 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 9 2 7 Acabamento superficial em fresagem A melhor maneira de avaliar um acabamento superficial especificando os valores de rugosidade e ondula o maneira mais adequada de se conseguir um bom acabamento superficial usar pastilhas de geometria alisadora e sem quebra apara 9 2 7 1 Fresas de pastilha alisadora Wiper Se 0 avan o por rota o menor que o comprimento da fase paralela bs a supe
145. ma tend ncia menor de vibra es ao executar opera es de fresagem com balan os longos ou porta ferramentas menores A apara mais fina garante uma alta produtividade em muitas aplica es por causa do avan o mais alto da mesa enquanto mantida uma carga moderada na aresta de corte Isso geralmente compensa a capacidade menor de profundidade de corte que o ngulo menor imp e O ngulo de 10 usado em fresas de grande avan o e de mergulho Isso permite trabalhar com dados de corte bastante altos onde a espessura da apara pequena mas o avan o da mesa bastante elevado Baixas for as de corte s o tamb m vantajosas quando o sentido dominante axial tanto na fresagem radial como axial limitando as tend ncias de vibra o e oferecendo um potencial para taxas de remo o de material bastante altas A fresa com pastilhas redondas garante um ngulo de posi o sempre vari vel desde zero at 90 dependendo da profundidade de corte O raio da pastilha garante uma aresta de corte resistente pr pria para grandes avan os da mesa por causa da apara fina ao longo da aresta de corte O efeito de espessura da apara apropriado para a maquinagem de tit nio e ligas resistentes a altas temperaturas Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 84 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem A mudan a na direc o da for a de corte ao longo do raio da past
146. mo avan o da mesa avan o da m quina ou velocidade de avan o Vf em mm min o avan o da ferramenta em rela o pe a em unidade de dist ncia por tempo em fun o do avan o por dente e n mero de dentes da fresa A espessura m xima da apara hex em mm o mais importante indicador de limita o de uma ferramenta em uma determinada opera o As arestas de corte de uma fresa s o desenvolvidas e testadas com um valor inicial recomendado e valores m nimo e m ximo O avan o por dente fz em mm um valor para c lculo do avan o da mesa no processo de fresagem Como a fresa uma ferramenta com v rias arestas de corte necess rio um valor para garantir o trabalho de cada aresta de corte em condi es satisfat rias a dist ncia linear percorrida pela ferramenta enquanto um determinado dente est em processo de corte Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 8 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO a O valor de avan o por dente calculado a partir da espessura m xima recomendada da apara O n mero de dentes da fresa zn varia bastante e serve para determinar o avan o da mesa enquanto o n mero efectivo de dentes Zc o n mero de dentes em contacto com o material O material largura da pe a estabilidade pot ncia e acabamento superficial determinam a quantidade de dentes necess ria
147. n os profundidade para penetrar nesta camada superficial bastante endurecida A maquinagem de a os austen ticos estirados a frio tem vantagens Quando se maquinam a os austen ticos surgem alguns problemas tais como e Forma o da aresta posti a de corte e Mau estado das superf cies e Exist ncia de rebarbas e m forma o da apara No caso dos a os austen ticos estes problemas s o menores no entanto deve se evitar uma estrutura aberta devido ao tamanho de gr o para atenuar as desvantagens descritas anteriormente Em compara o com a os sem liga a os ao carbono os a os inox austen ticos t m uma condutibilidade t rmica menor O calor gerado na zona de corte para um a o ao carbono dissipado pela apara devido sua boa condutibilidade t rmica o contr rio acontece nos a os inox austen ticos menor condutibilidade t rmica Neste caso a aresta de corte atinge elevadas temperaturas recomend vel a utiliza o de um refrigerante para minorar o problema A adi o de elementos de liga piora a maquinabilidade porque aumenta a dureza a quente tamb m as for as de corte nos a os austen ticos e sua flutua o s o maiores que nos a os sem liga O processo de forma o da apara nos a os sem liga cont nuo e nos a os austeniticos descont nuo com aspecto de lamelas a apara produzida e a superf cie maquinada ondulada Graus estabilizados com adi o de Ti maquinam se mais desfavoravelmente s o
148. ncas t rmicas e corte interrompido Fonte Sandvik 104 Figura 122 Esquematiza o do processo de MQL Fonte Sandvik 105 Figura 123 Vistas de topo e frente do conjunto 106 Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano xvii PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 Figura 124 Desenho de conjunto Figura 125 Pe a torneada Figura 126 Desenho t cnico da pe a Figura 127 Geometria da cavilha Fonte Wieland Figura 128 Conjunto aperto por pin a Figura 129 Deslocamentos da m quina Figura 130 Aspecto geral do torno Figura 131 Aspecto geral do alimentador Figura 132 Bid o de 25 litros de Cooledge BI Fonte Castrol Figura 133 Broca especial furo do centro Figura 134 Suporte tornear exterior Fonte Sandvik Figura 135 Suporte e pastilha da caixa frontal baixo relevo Fonte Paul Horn Figura 136 Suporte e pastilha para ranhurar exterior Fonte Sumitomo Tools Figura 137 Broca especial furos descentrados Figura 138 Suporte e pastilha para sangramento Fonte Iscar Tools Figura 139 Material agarrado a ferramenta de sangrar Figura 140 Aspecto da apara no carro da limalha Figura 141 Aspecto da pe a na face de sangramento Figura 142 Sangramento c lubrifica o Fonte Iscar Tools Figura 143 Pormenor das pastilhas de sangramento Fonte Iscar Too
149. nica 5 Ano 88 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO l 9 2 6 5 Fresagem de semi acabamento de cantos Antes das opera es de acabamento numa cavidade geralmente h necessidade de se remover material na forma de um grande raio deixado por uma ferramenta de desbaste esta situa o denomina se por semi acabamento Por causa da necessidade de um raio normalmente pequeno e das cavidades relativamente profundas em quest o as ferramentas devem ser delgadas o suficiente para entrar nos cantos Entretanto esta opera o pode demorar muito e vale a pena melhorar mesmo quando houver necessidade de dois di metros de fresa diferentes para terminar O raio da fresa deve ser menor que o raio de canto para evitar vibra es Por exemplo a fresagem de um raio de 6mm o di metro da fresa n o deve ser superior a 11mm No exemplo ilustrado a fresa de 1 iJ acabamento final deve ter um di metro inferior 77 i i N Fresa max a 1 D 2xR 1 a 6mm a Oo Te ei NS 11mm Normalmente se o di metro da fresa for igual ao programado o acabamento da superf cie insatisfat rio Figura 101 Di metro m ximo para semi acabamento de cantos Fonte Sandvik Para a fresagem de cantos a 90 e com profundidades quatro vezes superiores ao di metro da fresa prof 4xDc se for deixado muito material ap s o desbaste deve se providenciar u
150. no Edi datas Made 110 dll Oa lr sequencia de Opera es crises tek ntersiennsastanhacgedbencesstad clos aieessaateniucietiens 110 Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano x PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem CL Prostama o CNC danca os ida a nreoa asa UiiaO fic dE inda casi ca 115 11 1 8 Observa es t cnicas do ensaio eeeeceeesseeeseeccceeceeaeeeeeecceeeeeeaaeeeeseeeeeeeeeaaas 117 Mc Ticha tecnica do COG AIO assa sbine oa os nducaGabaaa ocean naal digas a adriana bata rea nossas ag 119 11 2 Puxador de porta Ex tenor Cm MOX wsssnecvareconerersssaceessnoesnuessnacenssempesasessacesnecendsuaesencens 120 11 2 1 Aplica o da pe a em CSUN cceaxsdusnceatecctccnacuonenaceateeane iara qu eis 120 11 2 2 Desenho t cnico da pe a em INOX oo eecccsessesssecceceeeeaeeeseeecceeeeeeaaasseeeeeess 121 11 205 IV VAVC IIA ccc obesa ostaugi vedo soda aaa nen pu ado ostecetededeaedsautenacecehaseceastoaetedyaecndeostakecscet 121 EZAN Ta QU Go RARO RR Re RS ARCANO RG PRONTERA RAR 121 E EUG IC CON aoe sce emana pone E teen reuendanetat sence 122 11 2 6 Sequ ncia de maquinagem cccccccccccccceeeesseecceceeeeaeeeseeeceeeeeeeaaaasseeeeeess 123 1126 lSequ ncia de O Pel aCOes artes tas Disto eles aii ao rai pl 124 11 2 Programa o CNC da peca wsascssitnct ncoralevasdeanecnsesadavaned E 129 11 2 8 Obstrvacoes t cnicas do CNSAIO saspasiatasisiana ncia alias
151. nsparentes e Pesados e Opacos 10 4 2 2 1 leos transparentes Os leos transparentes cont m uma percentagem elevada de sab o que tem por objectivo tornar o l quido quase transparente S o utilizados em trabalhos de rectifica o e esmerilagem Figura 118 Opera o de rectifica o 10 4 2 2 2 leos pesados Os leos pesados apresentam uma maior viscosidade e misturados com gua em propor es convenientes formam uma emuls o est vel com caracter sticas de elevada press o para opera es de corte pesadas 10 4 2 2 3 leos opacos Os leos opacos representam os leos emulsion veis de maior utiliza o misturados com gua formam uma emuls o de cor branca l ctea S o de baixo custo e bons refrigerantes e anti oxidantes 10 4 2 3 leos sint ticos Os leos sint ticos constituem produtos estruturados de agentes qu micos em gua os principais produtos qu micos usados s o e Aminas e nitritos evitam a corros o e Fosfatos e boratos baixar dureza da gua e Sab es e agentes de molhabilidade lubrifica o e diminui o da tens o superficial e Glic is agentes de aglomerantes e Germicidas controlo de bact rias As principais vantagens dos leos sint ticos s o a elevada capacidade de refrigera o vida til do leo e ac o detergente que mant m as tubagens desobstru das Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 7 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARI
152. nt tico PCD obtido atrav s de uma tecnologia de elevadas temperaturas e press es atinge uma press o de 1000000 psi e temperatura de 1700 C dai a designa o High Pressure High Temperature HTHP PR hen maton A sua elevada dureza cerca de 5000 HV confere uma resist ncia ao ee so tren E wc J LIM desgaste por abras o elevada por esta raz o o material escolhido para a ee E ISA fabrica o de m s e pastilhas de corte Figura 34 Pastilha negativa em PCD Fonte Frezite A estrutura cristalina resulta de arranjos c bicos de faces centradas com orienta o desordenada por forma a evitar a propaga o de uma fractura em qualquer direc o Figura 35 Pastilha com ponta em PCD Fonte Frezite Os pequenos insertos de diamante s o soldados em pastilhas de substrato de metal duro este confere maior resist ncia ao choque As principais caracter sticas do PCD s o e Elevada dureza resist ncia ao desgaste e Boa tens o de rotura transversal Figura 36 Ferramenta com ponta em PCD Fonte Frezite e Aumento substancial da vida da ferramenta e Excelente acabamento superficial e Elevada condutibilidade t rmica evacua o do calor e Coeficiente de dilata o t rmico baixo e Produtividade elevada e Temperaturas na zona de corte devem ser inferiores a 600 C e Afinidade qu mica com matais ferrosos perigo de forma o de grafite Mestrado Integrado em Eng
153. nte anuncia duas promessas o dobro do avan o e o gt liso Eae ma mesmo acabamento superficial ou para o mesmo avan o duas vezes R l melhor o acabamento superficial Figura 74 Configura o da ponta da ferramenta Fonte Sandvik 9 1 4 Porta ferramentas Os modernos porta ferramentas foram projectados a fim de permitirem performance ideal de maquinagem em diferentes aplica es e normalmente em uma rea ampla O tipo de opera o e em certo grau o tamanho da pe a e os cortes determinam a selec o do sistema de fixa o da aresta Uma opera o de desbaste pesado em pe as grandes possui exig ncias consideravelmente diferentes das de uma opera o de acabamento em maquinagem de pe as pequenas A selec o de um porta ferramentas est ligado selec o da pastilha esta escolha influenciada pelas direc es de avan o tamanho dos cortes pe a e acessibilidade exigida na m quina Os tipos de porta ferramentas s o definidos pelo ngulo de posi o formato e tamanho da pastilha a utilizar Para garantir estabilidade durante a maquina o deve ser escolhido o maior tamanho poss vel de porta ferramenta apropriado para a aplica o Isso permite a propor o ferramenta balan o mais vantajosa e a base mais r gida para a pastilha Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 70 PORTO FEU FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Tend ncias do Corte por Arranque de
154. ntre a aresta e o material um aspecto importante do processo de fresagem O posicionamento correcto da fresa em rela o entrada das arestas de corte importante existem tr s situa es distintas Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 82 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 1 A linha de centro da fresa est bem deslocada em rela o largura da pe a e o impacto da entrada absorvido pela ponta mais externa da pastilha significando que a carga inicial absorvida pela parte mais sens vel da ferramenta A fresa tamb m sai do corte com esta ponta por ltimo significando que as for as de corte est o agindo na extremidade mais externa at pastilha sair de repente da pe a Isso um choque de for as 2 A linha de centro da fresa est alinhada com a extremidade da pe a A pastilha sai do corte quando a espessura da apara est no m ximo resultando cargas muito altas na entrada e sa da 3 A linha de centro da fresa est bem dentro da largura da pe a E Ca g e p i a 7 4 Na Ls fia 3 W RY f Ti Pd o 7 2 is Va Tamb m a saida a pastilha sai gt a K VAA 5 O impacto inicial na entrada no corte depois absorvido ao longo da aresta de corte longe da extremidade sens vel do corte de forma gradual Figura 9
155. o 38 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem ig UNIVERSIDADE GO PORTO 6 2 5 3 Conclusao das ceramicas As principais aplica es das ferramentas cer micas sao em ferros fundidos ferro fundido nodular ligas termoresistentes e alguns a os endurecidos Na maquinagem de ferro fundido seja desbaste ou acabamento o xido de alum nio puro oferece boa performance As cer micas de nitreto de sil cio tem bom comportamento em opera es de corte interrompido e quando existe varia o da profundidade de corte As cer micas mistas e refor adas resist ncia ao choque e dureza a quente s o utilizadas na maquinagem de ligas resistentes ao calor e em a os endurecidos A resist ncia ao desgaste e a estabilidade qu mica de novas cer micas melhorou substancialmente o rendimento no entanto na maquinagem de a os os carbonetos revestidos dominam devido sua tenacidade O xito da aplica o das cer micas depende do tipo de opera o condi es de corte material a maquinar e estabilidade geral 6 2 6 Ultra duros Os materiais mais representativos desta categoria s o o Nitreto de Boro C bico CBN e o diamante sint tico policristalino PCD As propriedades mais importantes s o elevada dureza e resist ncia ao calor 6 2 6 1 Nitreto de boro c bico CBN Este material obtido de gr o muito fino de Nitreto de Boro de estrutura hexagonal que est sujeito
156. o Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO na maquinabilidade O Cap tulo 5 dedicado aos materiais a maquinar 4 1 2 Ferramenta de corte As ferramentas de corte s o constru das principalmente em fun o do material a maquinar mas tamb m dependem de factores muito importantes material revestimento geometria etc 4 1 3 M quina ferramenta O estado da m quina ferramenta rigidez precis o condi es de produ o e a prepara o da pe a a maquinar tem um peso significativo no processo 4 2 Crit rios de avalia o da maquinabilidade dif cil traduzir a influ ncia das diferentes propriedades dos materiais e da maior ou menor aptid o destes ao corte por arranque de apara atrav s de indicadores de Maquinabilidade A Maquinabilidade pode ser avaliada por v rios crit rios desgaste da ferramenta qualidade superficial for as de corte e tipo de apara produzida Existem alguns que reflectem que nenhum deles totalmente esclarecedor o que uma consequ ncia da complexidade do fen meno de corte resultando ambiguidades nos ensaios e na aprecia o dos resultados experimentais Alguns dos indicadores de Maquinabilidade s o os seguintes e Vida da ferramenta e Forma o da apara e Estado da superf cie e rugosidade superficial e Volume de apara removida por unidade de tempo e Pot ncia espec fica de corte e Tend ncia para forma o de aresta posti a de corte Build Up
157. o Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO x 6 3 1 Principais revestimentos Os principais revestimentos s o fabricados base de nitretos xidos e carbonetos em multicamadas e TiC Carboneto de tit nio e TiN Nitreto de tit nio e TiCN Carbonitreto de tit nio e Al2Z03 xido de alum nio e TiAlN Nitreto de alumino e tit nio e PCD Diamante policristalino Os carbonetos de tit nio e o xido de alum nio s o materiais muito duros proporcionando uma boa resist ncia ao desgaste e estabilidade qu mica produzem uma barreira qu mica ao calor gerado na Interface ferramenta pe a O nitreto de tit nio n o um material t o duro mas tem um coeficiente de atrito baixo diminuindo a tend ncia para a cratera e a forma o da aresta posti a de corte Os nitretos podem ser aplicados a baixas temperaturas n o afectando a substrato Foram desenvolvidas modernas tecnologias de revestimentos que utilizam elevadas temperaturas que s o necess rias para outro tipo de revestimentos V rias combina es de camadas m ltiplas foram desenvolvidas com o objectivo de combinar as melhores propriedades dos diferentes revestimentos fun o do material a maquinar tipo opera o etc Na selec o do revestimento adequado temos de considerar o que pretendemos dureza a quente estabilidade qu mica coeficiente de atrito etc A baixa condutibilidade t rmica destas camadas significa que a t
158. o ligados com outros metais Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 22 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 podemos classificar em 2 grupos e Ligas conformadas por processo mec nico podemos dividir em com ou sem tratamento t rmico e Ligas fundidas As ligas de Al obtidas por processo mec nico tem as suas propriedades obtidas na sua forma natural as que s o tratadas termicamente fazem no por endurecimento por precipita o Os elementos de liga mais comuns s o o cobre Co o ferro Fe o zinco Zn o magn sio Mg o mangan s Mn e o sil cio Si O cobre aumenta a resist ncia mec nica e melhora as condi es de maquinabilidade o mangan s melhora a ductilidade o magn sio e sil cio melhoram a resist ncia corros o o ferro e zinco melhoram a resist ncia e dureza As ligas de alum nio tem boa maquinabilidade as temperaturas s o baixas na maquina o e permitem velocidades de corte elevadas Mesmo com baixas temperaturas no corte o ponto de fus o do Al baixo o que pode provocar microsoldadura entre pe a ferramenta e apara longa cont nua Logo um factor importante a considerar o controlo da apara por exemplo atrav s de um eficiente quebra apara geometria ferramenta e flu do de corte A geometria da ferramenta pastilha deve ser muito positiva para facilitar a evacua o da apara
159. or lubrifica o considera se os seguintes aspectos e Baixas velocidades baixa gera o de calor e Materiais com baixa maquinabilidade e Opera es severas e Estado superficial exigente Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 101 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Se pretendemos uma melhor refrigera o arrefecimento e Altas velocidades alta gera o de calor e Materiais de alta maquinabilidade e Opera es simples e Problemas com a forma o de aresta posti a de corte 10 6 1 Material da pe a Metais ferrosos Ferro fundido Os ferros fundidos produzem apara de ruptura e s o normalmente maquinados a seco Um leo emulsion vel pode ser til na remo o da limalha Na maquinagem de ferro fundido male vel se utilizado leo de corte deve ser leo puro ou uma emuls o especial Na maquinagem de ferro fundido branco dif cil e geralmente requer aditivos EP nas emuls es A os Este grupo representa o maior volume de aplica o industrial e existe uma variedade de composi es dispon veis A escolha depende fundamentalmente da severidade das opera es e resist ncia do a o A os inoxidaveis a os resistentes ao calor e ligas de Ni tendem a encruar e a escolha do flu do deve ser cuidada Metais n o ferrosos Alum nio e suas ligas Podem ser maquinadas a seco por m ligas conforma
160. ores de Cr e C Geralmente ao a os inox austen ticos tem uma maquinabilidade mais baixa que os martens ticos A melhor maquina o obt m se com a os de 17 Cr e baixo teor de carbono se o valor de Cr aumentar diminui a sua maquinabilidade Na maquina o de a os com estrutura martens tica um teor de 13 Cr e baixo teor de carbono melhora a performance o aumento de ambos os elementos piora as condi es de corte Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 18 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO A os com teores de carbono entre 0 8 e 1 s o muito abrasivos devido forma o de carbonetos Os a os mais comuns martens ticos s o os de baixo teor de Cre C A maioria dos a os martens ticos s o maquinados no estado recozido embora por vezes encontrem se endurecidos estes n o devem atingir elevadas temperaturas para evitar a sobret mpera O gr fico da figura 13 mostra a indica o de qual a melhor rela o velocidade de corte Vf e avan o f para a maquinagem de a os austen ticos com metal duro As limita es de rea s o v rias Zona 1 Nesta zona ocorre desgaste em cratera Zona 2 Deforma o pl stica V c excessiva Zona 3 Aparece a aresta posti a de corte devido s baixas velocidades de corte Zona 4 Acima da linha 4 ha tend ncia para deforma o pl stica para as veloci
161. orneamento T Max P CoroTurn XS CoroTurn 107 Torneamento interno de furos a Primeira escolha para usinagem interna de partir de 20 mm de di metro com Usinagem interna de furos de furos pequenos e m dios a partir de 8mm balan os de ferramenta curtos e di metro extra pequenos a partir de de di metro condi es est veis di metros de 1 mm Usinagem de pe as pequenas CoroTurn 111 Para otimiza o de opera es de torneamento interno que exijam pequenas for as de corte com balan os de ferramenta longos Pastilhas de cer mica e de CBN Pastilhas negativas Pastilhas positivas T MAX P CoroTurn 111 CoroTurn 107 CoroTurn T MAX Sistema de ferramenta Sistema de fixa o Fixa o por alavanca Fixa o por cunha grampo Fixa o por grampo Torneamento faceamento HEI SPER ES o Seance cao Opera Faceamento Sistema de porta ferramentas recomendado Alternativa Figura 76 Exemplos de porta ferramentas para uso interno e externo Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 73 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem e 9 1 5 Torneamento interno A maioria das opera es de torneamento que ocorre com torneamento externo tamb m pode encontra se o torneamento Interno No torneamento externo o balan o da ferramenta n o
162. ou a mistura das duas Quando a estrutura ferr tica a sua dureza baixa cerca de 150HB e os ferros fundidos s o de f cil maquina o S o materiais muito fr geis n o t m tend ncia forma o da aresta posti a de corte permitindo uma melhor performance no incremento dos par metros de corte Quando a estrutura perl tica a dureza sobe para valores at 300HB os carbonetos na matriz s o extremamente duros reduzindo as condi es de corte H zonas de maquina o nas pe as em ferro fundido que comprometem o trabalho por exemplo quinas ou geometrias das partes exteriores A medi o da dureza n o informa o suficiente sobre a sua abrasividade porque existe uma grande diferen a entre a estrutura base e part culas de carbonetos Consideramos os seguintes tipos de ferros fundidos e Ferro fundido branco e Ferro fundido cinzento e Ferro male vel e Ferro nodular 5 2 3 1 Ferro fundido branco designado por ferro fundido branco devido apresentar o carbono quase inteiramente combinado na forma de FeC uma mostra de fractura branca As suas propriedades mais relevantes s o a elevada dureza e resist ncia ao desgaste o que os torna dif ceis de maquinar 5 2 3 2 Ferro fundido cinzento Esta liga de ferro carbono sil cio pela sua fus o e moldagem tem excelente maquinabilidade resist ncia mec nica resist ncia ao desgaste e boa capacidade de amortecimento a mais usada dentro do grupo de ferros fund
163. pastilha para ranhurar exterior Fonte Sumitomo Tools Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano RE PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 5 Opera o Execu o dos furos descentrados Vc 100 m min para D9 mm n 3500 rpm f 0 07 mm rot Vf 245 mm min Figura 137 Broca especial furos descentrados 6 Opera o Sangramento 2 Op o f L minas DO GRIP com Furos de Refrigera o i h Ve 154 m min para _ um di metro m dio de 35 mm E gi n 1400 rpm valor SG E experimental MS f 0 1 mm rot Vf 350 mm min B Ww Descri o Dmax Chave DGFH 26C 3 110 214 36 50 EDG 23A 34 DGFH 32C 3 2 4 36 50 4 0 OGFH 32c 4 32 150 248 49 EDGSSA og LI 4 50 Para pastilha com aresta nica Quando modificado pelo usu rio Deve ser pedido separadamente Para detalhes do bloco verificar cat logo de Torneamento Completo ISCAR DGNC DGRC DGLC a o Repetibiliaade 0 1 Ma Tipo C E Primeira op o para aplica es de corte de Ro LRef barras materiais duros e wi pesados g AE cs O ngulo positivo e uma R nica cavidade com ESA fase negativa e rebaixos K gt oferece resist ncia extra g da aresta de corte L wf e Avan o de m dio a alto df mi DGNC DGRC LC Pastilhas de Corte e Canal com Condi e
164. pentina como resultado de tens es de origem mec nica ou t rmica s o designadas por avarias e Os que conduzem a uma remo o gradual e progressiva de material na face de ataque e sa da da ferramenta s o designadas por desgaste Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 5 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO ib 8 1 1 Avarias Existem tr s formas basicas de avarias rotura fragil da aresta de corte ou ponta deforma o pl stica do gume devido ao seu amolecimento e roturas em forma de pente devido a tens es de origem t rmica As primeiras avarias referem se essencialmente a estados de tens o de origem mec nica e corte intermitente interrompido As segundas s o originadas por elevadas temperaturas e press es na face de ataque provocando deforma o pl stica da aresta de corte e consequente m forma o da apara Por fim as roturas em pente s o originadas por tens es t rmicas provocadas por fases sucessivas de aquecimento e arrefecimento brusco na resta de corte das ferramentas para o qual o acesso do flu do irregular Figura 52 Ilustra o da rotura em pente Fonte Centimfe 8 1 2 Desgastes A an lise do desgaste da ferramenta muito importante para a optimiza o do processo de corte Inspec o pode ser realizada atrav s de um aparelho ptico lupa microsc pio ou
165. pes 2 e to e ee A o MR Figura 114 Lubrifica o com emuls o Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 95 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO i 10 3 1 Propriedades dos fluidos de corte Os fluidos de corte liquidos devem apresentar em elevado grau pelo menos uma das seguintes propriedades e Condutibilidade t rmica e Calor espec fico e Fluidez e Viscosidade e Poder molhante e Caracter sticas antis pticas 10 3 2 Caracter sticas dos flu dos de corte e Ponto de inflama o elevado risco de inc ndio em maquina o e Estabilidade qu mica forma o de dep sitos precipitados e part culas abrasivas e Higi nicos cheiro desagrad vel problemas dermatol gicos bact rias e fungos e Manuten o do poder lubrificante dos circuitos internos das m quinas poss vel mistura e Evitar a corros o pe as maquinadas ou rg os de m quinas e Transpar ncia visualiza o do processo 10 4 Tipos de lubrificantes e refrigerantes Como explicado a aplica o dos fluidos de corte no processo de maquinagem n o s o tanto de diminuir as for as e pot ncia de corte mas de aumentar a vida das ferramentas Consequentemente poss vel melhorar a qualidade superficial produtividade protec o da pe a oxida o remo o da para por ac o do flu do de corte Os lubrificantes e refrigerantes
166. plica es na pr tica industrial embora existem outras opera es subsequentes para fabrica o dos componentes maquinados 9 1 Torneamento Basicamente o torneamento gera formas cil ndricas com uma ferramenta de corte e uma nica aresta de corte normalmente a ferramenta fixa e i a pe a gira a uma dada rota o No geral o m todo de corte onde a ferramenta avan a em sentido linear com movimentos de ferramenta axial ao longo do eixo da pe a tornear e radial na direc o do centro da pe a facejar Actualmente um processo altamente optimizado exigindo uma cuidadosa avalia o dos diversos factores de aplica o O processo varia em fun o da geometria e do material da pe a das condi es exig ncias custos factores esses que podem influenciar na ferramenta de corte Figura 63 Ilustra o torneamento Fonte Sandvik As ferramentas de corte actuais s o projectadas com base em d cadas de experi ncia pesquisa e desenvolvimento Desde a micro geometria formato e fixa o da pastilha intercambi vel no porta ferramentas convencional ou modular H diversos tipos b sicos de opera es de torneamento que exigem tipos espec ficos de ferramentas para que a opera o seja executada da maneira mais eficiente Figura 64 Suporte de torneamento Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 65 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA T
167. positiva para pesadas H classificadas como de passo largo Performance de corte suave produ o mista Para as mais altas exig ncias de i Baixas faixas de avan o Faixas de m dio avan o seguran a L fino M e extra fino H Baixa pot ncia da maquina Altas faixas de avanco Exig ncias de for as de corte Os diferentes passos mais baixas influenciam a estabilidade da opera o consumo de pot ncia e adequa o do material da pe a Um passo diferencial significa um espa amento desigual dos Passo largo L Passo fino M Passo extra fino H dentes da fresa e trata se de UM n mero de pastilhas reduzido Fresamento geral e N mero m ximo de pastilhas r x com passo diferencial para melhor produ o mista para melhor produtividade sob meio eficaz de se opor S produtividade quando a estabilidade condi es est veis z E 2 e a pot ncia forem limitadas Materiais de cavacos curtos tend ncias de vibra o Ferramental ampliado Materiais resistentes ao calor M quinas pequenas por exemplo cone 40 Figura 89 Tipos de passo das fresas e suas caracter sticas Fonte Sandvik 9 2 2 Sentido de corte Concordante ou Discordante Durante a opera o de fresagem a pe a pode desloca se no mesmo sentido ou em sentido contr rio ao sentido de rota o e isso afecta a natureza do in cio e final do corte Na fresagem concordante o sentido de avan o da pe a o mesmo da rota o d
168. presa ou enfiada entre a pastilha e a pe a podendo provocar danos na pastilha Na fresagem concordante a mesma apara se partiria pela metade e n o danificaria a aresta de corte Figura 90 Fresagem concordante e discordante Fonte Sandvik Sempre que a m quina ferramenta os acess rios e a pe a permitam prefer vel a fresagem concordante No entanto a fresagem concordante tem certas exig ncias no caso em que as for as tendem a empurrar a fresa enquanto seguram a pe a Isso exige que a m quina resolva o problema da varia o do avan o da mesa atrav s da elimina o da folga Quando a ferramenta penetra na pe a o avan o aumenta involuntariamente o que pode resultar em uma espessura excessiva da apara e quebra da aresta de corte Nesses casos deve se optar pela fresagem discordante Tamb m quando houver grandes varia es de toler ncia no trabalho a fresagem discordante pode ser mais vantajosa Os acess rios devem ser adaptados de modo a prender a pe a correctamente al m de se ter o tamanho de fresa correcto para o trabalho No entanto quanto s tend ncias de vibra o o sentido das for as de corte mais vantajoso 9 2 3 Considera es na entrada e sa da de fresas Sempre que uma das pastilhas da fresa em corte a aresta de corte submetida a uma carga que depende da sec o transversal da apara do material da pe a e do tipo de corte O tipo certo de contacto inicial e final e
169. quita Prtuitdhiade eriendia de apo de palha z 1 ye 3 eS dn ds L version a izquierda L venho arguida R mostrado versi n a derecha R verd o ciate Referencia d I h RILB410 0016 16 2 18 100 14 RILB110 0020 16 2 20 100 18 EE otres dimensiones sobre demanda Dureza Material Dureza Material Brinel HB no tratable al calor N Aleaciones de nao ratavel ao calor 30 80 pee estes Ligas de aluminio Ir al calor a nie anair 60 120 Aleaciones de no tratable al calor so fundici n de n o tratava ao calor pei es eee Ligas de fundi o Iratabie al calor Do de alum nio Tratavel ao calor 100 l no tratable al calor 90 Aleacion de n o tratavel ao calor cobre Liga de cobre Tratable al calor 400 Tratavel ao calor i FLAQUITA Tipo PASTILHA Tipo A110 Desde extenor de ranura Desde 3 sadio de ranha 20 0 mm Anche de ranura Largura de ranbura 20 mm Is Di E ao simian al a Tipo B110 moi 9 Tipo ATID Tipo lama E he s 1 Tt FE L mosirado version a boquierda R verg n a derecha L ver o sagjuena vendo rea Referenti f D m ur RILA O 2030 3 0 50 70 alian e l RILA110 2030 5 0 3 o2 15 Bo 30 20 E Es FYLA110 5030_3 0 50 20 70 55 FULA110 5030 5 0 3 02 15 a0 0 30 HEE E 55 Dimensiones en mm Grado recomendado Dimensiones en mmi Diria am mm Drau recewreendlacke Dirree ri aTi mir Seleccione warin RoL Saine verado Roi L Velocidad de corte v m min
170. rado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 121 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem C 11 2 5 Flu do de corte A escolha do flu do de corte importante para um a o inox normalmente na maquinagem surgem problemas de agressividade do material devido sua percentagem de cr mio Ap s consulta de fornecedores de lubrificantes e refrigerantes o flu do seleccionado foi da empresa Petrochem O flu do tem nome comercial Petrocut EP um leo refrigerante sint tico de baixa produ o de espuma e emuls o aconselhada de 1 15 ou seja por cada litro de flu do 15 de gua O tanque do torno foi totalmente limpo para evitar PETROCHEM contamina o do novo banho Figura 151 Log tipo do fornecedor Fonte Petrochem A ficha t cnica do flu do a seguinte PETROCUT EP LEO REFRIGERANTE SINT TICO BAIXA PRODU O DE ESPUMA FEVIO7 DESCRI O Formulado a partir de subst ncias com caracter sticas lubrificantes e refrigerantes aditivadas com inibidores de corros o e sequestrantes CARACTER STICAS L quido transparente ligeiramente castanho e inodoro PROPRIEDADES Elevada ac o lubrificante e refrigerante Transparente em qualquer tipo de gua mesmo em guas duras permitindo uma visibilidade total do trabalho N o empasta nem cria dep sitos nas partes rotativas reduzindo os tempos de paragem e limpeza Facilm
171. rado em Engenharia Mec nica 5 Ano 16 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO S o a os resistentes aos cidos O azoto N aumenta bastante a resist ncia dos a os inox austen ticos e afecta a estrutura da mesma forma que o n quel O tit nio Ti e o ni bio Nb em conjunto com o carbono estabilizam o a o inox outros elementos constituintes s o o mangan s o alum nio e o sil cio Os principais tipos de a os inox utilizados s o e Ferr ticos 16 30 Cr Ni Mo maximo de carbono 0 2 e Martensiticos endurecidos 12 18 Cr 2 4 Ni 0 1 0 8 C e Austeniticos 12 30 Cr 7 25 Ni e Austeniticos grande quantidade de Mn e menor de Ni e A os Maraging alta resist ncia e endurecidos 9 25 Ni e percentagens variadas de Cr Co Mo Tie Al e A os Duplex Ferr tico Austen tico 22 25 Cr 4 7 ni Mo Ni e pouco carbono 5 2 2 1 A os inoxid veis ferr ticos Os a os mais comuns dentro deste sub grupo tem 17 de Cr e menos de 0 1 de carbono Para os a os ferr ticos com alto teor de cr mio o carbono aparece em quantidades de 0 25 excepcionalmente se a percentagem de Sil cio e Mangan s menor e ocr mio o nico elemento de liga No sentido de melhorar a resist ncia corros o existem a os de liga ferr ticos ao Molibd nio em percentagem na ordem dos 0 5 2 Em ligas ferr ticas de baixo teor em cr mio o el
172. ransfer ncia de calor por condu o baixa garantindo protec o ao substrato O TiCN tem excelentes propriedades de ades o pode ser aplicado sob e sobre o substrato A espessura m dia do revestimento raramente ultrapassa 12um porque apesar de aumentar a resist ncia ao desgaste a sua fragilidade tamb m aumenta Os substratos a revestir t m a qualidade adaptada ao tipo de revestimento por exemplo o carbono livre presente no substrato e superf cie tem um efeito negativo na aresta de corte O carbonitreto de tit nio uma boa camada de ades o mas necessita de uma barreira ao calor fazendo combina o com o xido de Alum nio na defesa contra o sobreaquecimento Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 44 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO a Tanto o xido de alum nio como o nitreto de tit nio quando combinados com um revestimento interm dio correcto formam camadas externas diferentes com excelentes propriedades Os carbonetos revestidos s o a primeira escolha para opera es de torneamento e fresagem cobrindo gamas desde PO5 ao P45 M10 a M25 e KOI a K25 6 3 2 Processos de fabrico Os revestimentos s o aplicados na maioria dos casos em carbonetos sinterizados metal duro no entanto tamb m poss vel aplicar em HSS cermets e materiais cer micos Os par metros de deposi o s o optimizados para m
173. recidos A os nd l m Material de refer ncia Iso Ligas de aluminio A o baixa liga N Material de refer ncia Fundida n o envelhecida A os inoxidaveis Material de refer ncia Aco inoxid vel austenitico Ligas resistentes ao calor Material de refer ncia base de Ni Ferros fundidos Material de refer ncia iso A os endurecidos Ferro fundido cinzento jH E Material de refer ncia Ferro fundido nodular Endurecido e temperado Figura 12 Materiais de refer ncia por cada grupo dos carbonetos sinterizados Fonte Sandvik 5 2 1 Grupo P A os Nos a os o elemento base o ferro ligado ao carbono com valores a oscilar entre 0 03 2 1 Quando a percentagem se situa acima dos 2 estamos na presen a de um ferro fundido para valores inferiores a 0 03 de carbono denomina se simplesmente por ferros Na classifica o dos a os podemos ter os v rios crit rios composi o qu mica teor de liga constitui o estrutural grau de desoxida o aplica o etc Composi o qu mica podemos considerar 2 tipos de a o e A os sem liga e A os com liga o Baixa liga o Alta liga Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 14 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO o Constitui o estrutural os tipos de s o e Ferr ticos e Perliticos e Austeniticos e Martensiticos e lLedebu
174. rf cie ser produzida pela pastilha mais alta O acabamento superficial com pastilhas alisadoras possui uma sali ncia abaixo das outras pastilhas de aproximadamente 0 05mm A fase alisadora salientada raio grande para proporcionar uma superficie lisa para diferentes inclina es do fuso O avan o por rota o fn deve ser limitado a 60 da fase paralela para assegurar uma superf cie lisa raz o mais comum para um resultado insatisfat rio com uma pastilha alisadora a sua montagem incorrecta Para montar correctamente a pastilha alisadora deve se empurrar a pastilha na direc o radial e deslizar na direc o axial contra o apoio antes da fixa o 9 2 7 2 Fresa de topo O acabamento superficial ir depender do batimento radial da fresa de topo e tanto a fresa quanto a sua respectiva fixa o devem ser consideradas A pior situa o quando um dente gera o acabamento superficial Uma mudan a de fresagem concordante para fresagem discordante pode melhorar o acabamento superficial em alguns materiais e o mesmo se aplica para o uso de flu do de corte especialmente no acabamento de materiais macios Para opera es de acabamento a profundidade de corte deve ser mantida baixa tem um efeito importante na flex o da fresa Com uma fresa de topo intercambiavel as toler ncias e a flex o da fresa contribui para um desvio a partir do canto a 90 real Figura 103 Pastilha alisadora e redond
175. riticos 5 2 1 1 A os sem liga T m apenas carbono como elemento de liga do ferro podem nestes a os outros elementos como o mangan s o sil cio ou outro que n o s o considerados elementos de liga Segundo a percentagem de carbono s o classificados da seguinte forma hrpoeutect ides eutect ides e hipereutect ides Podemos dividir nos seguintes subgrupos e A o extra macio carbono 0 05 0 1 e A o macio carbono 0 1 0 25 e A o ao carbono m dio carbono 0 25 0 55 e A o com alto teor de carbono 0 55 0 8 Os a os macios s o normalmente enformados por processos mec nicos a quente ou a frio os posteriormente recozidos A os de m dio teor de carbono s o os mais utilizados para a maquina o alguns sujeitos a tratamentos t rmicos Os a os endurecidos para ferramentas cont m alto teor de carbono Os a os com pequena percentagem de carbono t m uma elevada ductilidade e baixa dureza o que prejudica a sua maquina o pela tend ncia de forma o da aresta posti a de corte diminuindo a vida da ferramenta estado superficial pobre e falta de rigor geom trico por deforma o pl stica Ao aumento do teor de carbono corresponde um aumento da dureza baixando a ductilidade vantajoso para o processo de maquinagem Neste grupo de a os a maquinabilidade varia com a inclus o de elementos de liga livres caso do mangan s com percentagem superior a 2 condi o do elemento livre 5 2 1 2 A os com liga Um
176. roporcionando uma boa forma o de apara A ductilidade varia em sentido inverso da dureza Encruamento Define o grau de endurecimento do material no dom nio pl stico influenciando a zona de deforma o corte e em simult neo o tipo de apara O comportamento de um mesmo material em condi es de recozido tratamento t rmico ou encruado por efeito de trabalho de deforma o mec nica muito diferente Condutividade t rmica Boa condutibilidade t rmica permite uma melhor dissipa o do calor gerado na zona de corte consequentemente boas condi es de trabalho Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 1 PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO q p q 9 A figura ao lado estabelece a rela o da Maquinabilidade fun o da condutividade t rmica a performance de trabalho nos materiais a M seguinte Ligas de Alum nio Acos sem liga Acos com liga A os inoxidaveis eS oe le Ligas resistentes ao calor ned CT Figura 11 Performance da maquinabilidade relativamente a condutividade t rmica de diferentes materiais Fonte Centimfe Abrasividade Influ ncia o desgaste a exist ncia de part culas duras no material promove a rotura por fadiga mec nica resultado do choque entre a aresta de corte da ferramenta e o material Abrasividade pode ser intr nseca ao corte ou induzida No primeiro caso
177. s 99 10 4 2 2 2 leos pesados v cceccccccssssssssssssesesescscsvevsvscscscsssesesestevsvevens 99 10 4 2 3 leos sint ticos ss apstu resasrs pt staens painadias soa sjenigusa tes eee teres 99 INA GASOSOS sanita Cir dao ER Cai Dr a E ER aaa 100 OS AIOS cosa soa E oven E E A E EE E AE N gseustases 100 106 Sceleccao do Fluido de CO Ce ssrressierosnisnoia ennor E e E AE rE 101 EO Geli ici IANA NC CO anrr RR DDR RD RDI RU O UERR RD RD 102 10 6 2 Flu do de corte vantajoso na maquinagem eessesssseeeerssssssssseerrsssssssseeeees 103 10 6 3 Flu do de corte n o interfere na maquinagem ce erre 104 10 6 4 Flu do de corte prejudica na maquinagem cc cececsccccceceeeseeeeeeeeeeeeeaeeeeees 104 10 7 Sistema de lubrifica o por quantidade m nima MQL ee iii 105 La Casco Liga de Aluminio MOX quai postos ams asian Encs asd ti testes sbt anta natas bt ita 106 11 1 Disco rotativo em liga alum nio 20 ecccccccccccccceeeseeeeceeeeeeaaeeeeeeeeeeeessaaeeseeeeess 106 11 1 1 Aplica o da pe a em estudo ou ccccccccccssssseseeceeeeeeeaeeseececeeeseeaaeeeseeeeeeeeaaas 106 11 1 2 Desenho t cnico da pe a em alum nio 2 0 cece ceeeseeeeeececeeeeeaeeeeeeeeeeeeeeeaas 107 ARE Deo AEE DR AD EDIR DR SE PR RR 108 TELA IV PACU Aia c occoresessaanadeetcntesss R EE iaoastaatentesasaaasaddeteateessiaaastaatenes 108 ML A MUI OS CONS ETE A A RED E RD T 109 11 1 6 Sequ ncia de maquinas ent sagas tivos anais beudai Mas as
178. s de Usinagem Recomendada Furos de Refrigera o sate ap pg AM One IVO Ve nvmin Descri o R L Ret Materia 0 Tmax NU DGNC 3102C 0 20 18 20 8 18 6 2 2 3 10 A amp 130 260 SNC 4003C 0 8 s 80 210 30 DGRC LC e e ii 0 30 20 8 4 Pastilha A o Carbono Pastiha w A o Liga DGN 3 4 0 04 Aco Inoxid vel Sem limite de profundidade Itens dispon veis no primeiro semestre de 2006 Figura 138 Suporte e pastilha para sangramento Fonte Iscar Tools Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 114 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO 11 1 7 Programa o CNC da pe a GI5S200M03 M90 M9ISP 1000 M52 MOI N100T1010G97S3500M03 FURAR G00X0 0Z5 0M08 G01Z 19 5F0 15 G00Z 150 0 MO N41040469 53000M03 TORNEAR EXTERIOR GO0X42 0Z3 0M08 GUIZA OSFA Koo U S GO00Z3 0 AZ o GUIZA OF KIS GO00Z3 0 X19 0 ORR tee ae yoo ere GO00Z3 0 X9 0 GO01G42Z0 0F 15 X149 ATOZ ZE ZO KAO rel GUIRI ILA LoRQ SR G0 221 252 CUBA O ZA NORRIS GOTZAI Kod Dr eZ GO0G40X60 0 X120 Z200 0S3000 MOI N7T0707G9753000M03 FAZER CAIXA G00X40 8Z 10 0M08 GOIZ 11 0F X40 07 11 4 Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano Lia PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem
179. s n o ferrosas 6 2 5 Cer micos C Os materiais cer micos mais utilizados como ferramentas de corte s o o xido de Aluminio A1203 e o nitreto de Sil cio S13N4 Estes materiais s o caracterizados pela elevada resist ncia ao desgaste mas fraca resist ncia ao choque possibilitando altas velocidades de corte mas sem descontinuidade em trabalho As principais vantagens dos cer micos s o as seguintes e Conserva o da dureza em corte at 1200 C e Grande estabilidade qu mica e resist ncia oxida o e difus o carbonetos sens veis a altas temperaturas e Baixo coeficiente de atrito consequentemente pouca ader ncia BUE excepto em ligas n o ferrosas Al Mg e Ti podem ocorrer reac es qu micas e Baixo coeficiente de dilata o t rmica e Boa resist ncia compress o e fraca trac o e Deforma o pl stica nula Podemos subdividir em dois tipos de cer micas para ferramentas de corte Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 36 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO na A base de xido de Alum nio e Pura e Mista e Refor ada B base de nitreto de Sil cio e Nitreto de Sil cio e Sialon 6 2 5 1 Cer micas base de xido de alum nio 6 2 5 1 1 Cer micas puras O xido de Alum nio puro alumina branca tem valores de tenacidade e condutibilidade t rmica baixos
180. stampagem electroeros o etc O desafio a constru o de m quinas ferramentas com eixos rvore de elevada rota o 500000 rpm para atingir as velocidades de corte necess rias com ferramentas de di metros extremamente pequenos Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano lo PORTO FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem FEUP UNIVERSIDADE DO PORTO p q p q 9 13 Bibliografia e Refer ncias Pinto Soares 5 edi o A os caracter sticas e tratamentos t rmicos Centimfe 2002 Manual pr tico de corte por arranque de apara Sandvik 2003 Usinagem em alt ssimas velocidades Publindustria Paulo Davim 1995 Princ pios de maquinagem Almedina Dino Ferraresi 2003 Fundamentos da usinagem dos metais Editora Edgard Blucher Ltda Luis Andrade Ferreira 1998 Tribologia 2 edi o Sandvik 2005 Manual t cnico de usinagem Sandvik 2010 Cat logo Principal Frezite 2010 Cat logo Principal Seco Tools 2010 Guia de fresagem Seco Tools 2010 Guia de torneamento Kennametal 2008 Cat logo de torneamento Iscar Tools 2010 Cat logo principal Guhring 2010 Cat logo de fura o e roscagem Sumitomo Tools Cat logo de torneamento Paul Horn 2010 Cat logo de ferramentas de ranhurar Walter 2006 Cat logo de torneamento Castrol 2003 Cat logo de produtos Petrochem 2010 Cat logo de produtos Wieland 2008 Ca
181. t logo de produtos Practical CNC Training for Planning and Shop Part 1 Fundamentals Hanser Publishers Computer Numerical Control Glencoe McGraw Hill Hans B Kief T Frederick Waters Fanuc Operator Guide Fanuc Programming Instructions Guide Fundamentals of metal machining and machine tools Boothroyd Geoffrey McGraw Hill Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem http www coromant sandvik com http www secotools com http www precision techno com turning htm http www gildemeister com startpage en index html http www gildemeister com startpage en index html http www kyocera componentes com br ceratip classes pcd htm http www mazak com english index html http www okuma com http www castrol com castrol castrolhomepage do categoryld 3120 http www fuchs pt maquinacao php id 76 amp sub 122 http www osha gov SLT C metalworkingfluids metalworkingfluids_manual html http www mfg mtu edu testbeds cfest fluid html http www monroefluid com technical info product literature http www chevronlubricants com products metalworking fluids aspx http www guhring com http www jmcabre com web 20english acerca_qui som htm http www dcswiss ch EN News Events Archives htm http www schaublin ch http www mitsubishicarbide com nonflash htm http www rohm producis com http A
182. ta velocidade etc Uma outra vertente a maquinagem a seco Motivos econ micos e ecol gicos como a intensifica o de exig ncias legais e os custos resultantes exigem esfor os especiais na redu o do uso de fluidos de corte Os avan os da maquinagem a seco ser o continuados no futuro Considerando que a aplica o da maquinagem a seco em certos materiais dif cil e o custo de ferramentas elevado a aplica o do conceito MQL torna se uma solu o de compromisso vi vel Quantidade de flu do muito baixa e de aplica o precisa na zona de corte poss vel alcan ar as especifica es da pe a e muito satisfat ria vida das ferramentas de corte Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 134 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 2 Por ltimo a micromaquinagem ou nanomaquinagem a maquinagem de componentes de reduzidas dimens es ou seja produ o de pe as em miniatura S o bons exemplos de aplica o desta tecnologia de microfabrica o em componentes tais como telem veis rel gios metrologia medicina electr nica etc Execu o de di metros em fura o inferiores a 0 1 mm e toler ncias de 0 005 mm A principal exig ncia a integra o funcional de todos os componentes pequenos e min sculos A tecnologia tamb m aplicada nas ferramentas de produ o molda o por injec o e
183. te Sandvik 76 Figura 83 Principais tipos de opera es em fresagem Fonte Sandvik 71 Figura 84 Tipos b sicos de fresas Fonte Sandvik Ta Figura 85 Defini o dos di metros nos 3 tipos b sicos de fresas Fonte Sandvik 85 Figura 86 Esquematiza o do avan o prof e espessura da apara Fonte Sandvik 79 Figura 87 Vista de topo e lateral de uma fresa com representa o dos avan os profundidades Fonte Sandviik 80 Figura 88 Varia o do ngulo de posi o de uma fresa Fonte Sandvik 80 Figura 89 Tipos de passo das fresas e suas caracter sticas Fonte Sandvik 81 Figura 90 Fresagem concordante e discordante Fonte Sandvik 82 Figura 91 Varia o de entrada e sa da em rela o posi o da fresa Fonte Sandvik 83 Figura 92 Efeito do ngulo de sa da na aresta de corte Fonte Sandvik 83 Figura 93 Angulos de posi o de fresa mais comuns e seus efeitos nas for as de corte e espessura da apara Fonte Sandvik 85 Figura 94 Fresagem em rampa 2 eixos Fonte Sandvik 86 Figura 95 Fresagem em rampa 3 eixos Fonte Sandvik 86 Figura 96 M todo convencional Fonte Sandvik 87 Figura 97 Fresagem interrompida e fresagem sem intermit ncia Fonte Sandvik 87 Figura 98 Desbaste de grandes cavidades Fonte Sandvik 88 Figura 99 Exemplos de fresagem em mergulho Fonte Sandvik 88 Figura 100 Fresagem de canais Fonte Sandvik 88 Figura 101 Di metro m ximo para s
184. ternos nas ferramentas As vantagens do processo MQL s o as seguintes e Lubrificantes para arrefecimento tornam se redundantes e Elimina o da instala o dos componentes filtros tubagens tanque etc e Vida til das ferramentas aumenta e Redu o dos tempos de produ o e Melhor qualidade superficial e Processo ecol gico e Aumento da taxa de evacua o da apara e Redu o dos custos em lubrificantes refrigerantes e Possibilidade de alternar entre flu do e maquina o a seco na mesma m quina Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 105 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem ig UNIVERSIDADE XD PORTO 11 Case Study Liga de Aluminio e Inox Este cap tulo dedicado a dois ensaios realizados por torneamento para um disco rotativo de ferragem de porta em liga de alum nio e um puxador de porta exterior em inox O objectivo identificar o comportamento e implementa o dos novos materiais em produ o ou seja estudo da viabilidade de processo e toda a cadeia produtiva S o descritas quais as ferramentas adequadas a cada material par metros de corte tipo de lubrifica o ocorr ncias t cnicas e solu es implementadas 11 1 Disco rotativo em liga alum nio 11 1 1 Aplica o da pe a em estudo A pe a do ensaio um disco rotativo que tem a fun o de ligar a quadra da fechadura da porta ao puxador A pe a e
185. tisfat rio acabamento superficial e diminui o da vida da ferramenta Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 50 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Existe uma determinada gama de temperaturas velocidades de corte que contribuem para o crescimento da apara aparente assim como determinados materiais de ferramentas mais vulner veis do que outros A resist ncia da APC diminui quando a temperatura aumenta Uma geometria positiva da ferramenta diminui a possibilidade de forma o da apara aderente e as altas velocidades de corte abrandam a constru o de sucessivas camadas Quanto mais elevado for o ngulo de ataque menor a press o exercida sobre a face de ataque menor a temperatura e consequentemente a diminui o de tend ncia para a forma o de aresta posti a de corte Resumindo as consequ ncias da forma o de aresta posti a de corte s o o deficiente acabamento superficial e destrui o da aresta de corte As causas s o a colagem na face de ataque da ferramenta velocidade de corte baixa geometria negativa material d ctil e material da ferramenta vulneravel inadequado As solu es pr ticas para a resolu o do problema s o aumento da Vc geometria positiva e refrigera o abundante 7 3 Tipos de apara A forma o de apara influenciada pelo material a maquinar desde aparas curtas nos materiais
186. ts ante a OWG S812 OWS ES 1 Jum OSS SL SS 00 4 e0hm Figura 153 Suporte e pastilha para desbaste Fonte Kennametal Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 124 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 2 Opera o Acabamento Vc 70 m min Vc constante no programa CNC o c digo G96 limita a rota o Nm x 2500 rpm varia com o di metro f 0 3 mm rot Vi max 750 mm min KENLOC Toolholders Hi H Too pagos ASS AS dor mats Figura 154 Suporte e pastilha para acabamento Fonte Kennametal Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 125 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 3 Opera o Ponto de guiamento da broca Vc 18 m min di metro m dio de 4mm n 1400 rpm f 0 04 mm rot Vf 50 mm min Figura 155 Broca especial D11 para ponto de guiamento 4 Opera o Fura o di metro 2 5 mm Vc 28 m min di metro 2 5 mm n 3500 rpm f 0 02 mm rot 5xD Series 605 Vf 60 mm min ci re Type Ti ni Cobalt Type ength self centering 130 split point iain o sirati eee wr O Cut Shank Iha hB iomarca range g Tain en M sy O LT res eee de Dt DED num num En ELE Figura 156 Broca di metro 2 5 mm Fonte Guhring Mestrado Integrado em Engenhar
187. u lado a lado com o desenvolvimento das m quinas ferramentas para um processo que envolve uma imensa variedade de configura es Figura 81 Ilustra o de opera es de fresagem Fonte Sandvik Al m de todas as aplica es convencionais a fresagem uma interessante alternativa para quem precisa de fazer furos abrir cavidades maquinar superf cie executar roscar etc O desenvolvimento das ferramentas tamb m tem contribu do com as novas possibilidades juntamente com ganhos de produtividade fiabilidade e a constante qualidade que se tem conseguido com a tecnologia de pastilhas intercambi veis e de fresas inteiri as em metal duro A fresagem basicamente o corte com uma ferramenta rotativa de m ltiplas arestas de corte que executa movimento programados sobre uma pe a em quase todas as direc es esta ac o de corte que torna o processo de fresagem um m todo de maquinagem eficiente e vers til Cada aresta de corte remove uma certa quantidade de material com ac o de corte limitada tornado a forma o e sa da da apara um aspecto secund rio Figura 82 Exemplos de fresas de pastilha ou inteiri as Fonte Sandvik Na maioria dos casos a fresagem ainda utilizada na maquinagem de superf cies planas facejamento por m h um aumento significativo de outras formas de maquina o e de superf cies complexas com o aumento do n mero de centros de maquina o de 5 eixos multitare
188. uamento mais elevado do que nos ferros fundidos cinzentos e male veis e mesmo do que alguns a os ao Carbono A grafite tem forma esferoidal e por isso afecta a continuidade da matriz O processo de noduliza o consiste na adi o no metal fundido de elementos de liga tais como o magn sio Mg o c rio Ce o c lcio Ca o l tio Li o b rio Ba ou s dio Na A liga mais comum Mg Si Fe de todos os elementos o Magn sio tem o mais baixo custo A estrutura final apresenta grafite esferoidal em matriz perl tica pode ocorrer tamb m numa matriz de ferrite ou cementite O tratamento t rmico de recozimento ou normaliza o decomp e a cementite em ferrite e produz mais grafite esferoidal e elimina tens es no material Em conclus o quanto mais pequena for a percentagem de carbono menor ser a maquinabilidade devido ao aumento de dureza na matriz perlite As impurezas superf cie normalmente areias de fundi o e o aumento dos carbonetos baixam a maquinabilidade No geral a maquinabilidade boa apesar da elevada percentagem de material abrasivo disperso na matriz este efeito provoca desgaste nas ferramentas de corte embora os esfor os de corte s o baixos e consequentemente a temperatura da zona de corte baixa 5 2 4 Grupo N Ligas de alum nio Ligas n o ferrosas Iso Alum nio na forma pura tem uma utiliza o muito limitada devido sua N ductilidade Be Os aluminios utilizados na industria esta
189. ulta da ac o de v rios factores e Mec nicos e T rmicos e Qu micos e Abrasivos Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 56 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO iy Os crit rios que definem a vida das ferramentas podem ser e Aumento da rugosidade superficial dos componentes maquinados e Aumento das for as de corte e consequente aumento de pot ncia consumida e Precis o dimensional e Forma o da apara Qualquer uma destas situa es pode ser atingida por desgaste gradual ou por avaria s bita no entanto geralmente o desgaste da ferramenta fun o do tempo e a avaria tem car cter aleat rio O estado de tens o e o gradiente de temperaturas na face de ataque sa da condicionam os mecanismos de desgaste A varia o das condi es de corte promove uma modifica o do estado de tens o e do gradiente de temperatura alterando deste modo os mecanismos de desgaste Como resultado dos factores de carga aplicados na aresta de corte a maquina o de metais dominada pelos seguintes mecanismos de desgaste e Desgaste por abras o e Desgaste por difus o e Desgaste por oxida o e Desgaste por fadiga e Desgaste por ades o 8 1 Tipos de avaria e desgaste Considera se dois grupos no processo de degrada o das ferramentas de corte e Os que conduzem ao colapso da ferramenta de forma s bita e re
190. um grande n mero de elementos de liga os elementos de liga s o aditivos para atribuir ao material as propriedades desejadas O elementos de liga quando usados em conjunto com outros podem originar nos a os propriedades ligeiramente diferentes das que lhe dariam se usados isoladamente Em seguida indica se a influ ncia dos elementos de liga na maquinabilidade dos a os materiais ferrosos e materiais met licos n o ferrosos Carbono C o elemento de liga mais importante nos a os em teores entre os 0 3 e 0 6 favor vel maquina o se Inferior ou superior prejudica o trabalho Outra raz o de baixa maquinabilidade a sua dureza na t mpera que forma carbonetos duros e resistentes ao desgaste Figura 16 Pe as de a o obtidas por torneamento Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 24 PORTO FELJP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE GO PORTO Enxofre S considerada uma impureza origina as maiores segrega es provocando atrav s do sulfureto de ferro fissuras a quente uma vez que o seu estado eut ctico tem um baixo ponto de fus o reduzindo a coes o O enxofre S inclu do nos a os de f cil maquina o para tornos autom ticos e facilitam o processo n o s porque originam aparas curtas mas tamb m porque actua como agente lubrificante na aresta de corte da ferramenta diminuindo o atrito entre
191. ura Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 103 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Em fura o fresagem roscagem com ferramentas em HSS s o exemplos cl ssicos de opera es com utiliza o de flu do de corte Na execu o de pe as com de excelente acabamento superficial e toler ncias dimensionais s o situa es cr ticas Para o bom acabamento superficial exige boa lubrifica o no cumprimento dimensional exige refrigera o Nas situa es de fura o profunda e apara descontinua ferro fundido o flu do de corte assume a fun o fundamental de transporte da apara Em corte continuo torneamento mandrilagem etc de qualquer material met lico ou n o met lico com ferramentas de metal duro com ou sem revestimento realizado com a aplica o de flu do de corte o uso permite um aumento da vida da ferramenta 10 6 3 Flu do de corte n o interfere na maquinagem Na realidade o flu do de corte interfere sempre no processo polui o do ambiente impregnado na pe a ou componentes mec nicos das m quinas ferramentas lavagem posterior das pe as maquinadas ader ncia de posteriores acabamentos limalha agarrada etc Na vida da ferramenta pode n o ter significado como s o exemplo a maquina o de ferro fundido cinzento excepto fura o profunda ou nos casos em que o desgaste da ferramenta
192. validar o valor da emuls o de acordo com o especificado usam se refract metros Os refract metros s o aparelhos port teis capazes de medir a concentra o da mistura do flu do de corte e utiliza como par metro t cnico de leitura o ndice de refrac o Brix colocada uma por o da mistura na face do refract metro depois fecha se e por forma ocular verificamos o valor da concentra o na escala de Brix As figuras ao lado ilustram a abertura da tampa a respectiva leitura O m todo de aferi o da mistura iterativo at se atingir o valor desejado da emuls o o ndice aumenta com o aumento da quantidade de leo sol vel e diminui com o aumento do volume de gua Figura 117 Aparelho refract metro As emuls es mais fracas s o indicadas para opera es de corte leves onde a necessidade de refrigera o dominante relativamente lubrifica o Por exemplo na maquina o de ligas de Cu Zn a emuls o apropriada de cerca de 3 5 para ligas de Al os valores gravitam entre 12 e 16 O leo deve ser sempre adicionado gua e n o o contr rio num tanque de armazenagem tamb m se deve agitar continuamente at se obter uma emuls o uniforme Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 98 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO Os leos emulsion veis podem classificar se em e Tra
193. vel melhorar a efici ncia de um processo produtivo sem um conhecimento profundo das tecnologias de base e em particular o corte por arranque de apara Maquinagem Os fundamentos de maquinagem serao aqui explicados de forma clara para permitir uma perfeita compreensao O tema da maquinagem esta hoje associado tal qual outros processos a uma variedade de conhecimentos necess rios para o bom funcionamento na produ o de maquinados que inicia se com o know how de base at an lise de projectos de investimentos de processo e equipamentos por exemplo Figura 3 Pormenor da torreta torno CNC Fonte Mazak Corporation Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica 5 Ano 2 PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 3 Evolu o Hist rica do Processo Maquinagem 2 A Maquinagem n o uma tecnologia nova tendo tido um papel fundamental no desenvolvimento da civiliza o importante situar no tempo a evolu o desta tecnologia o torno foi a primeira m quina ferramenta conhecida e at ao s culo XVIII trabalhava essencialmente madeira As primeiras refer ncias de constru o de um torno remontam ao S culo XVII embora s o conhecidos vest gios e utens lios dos antigos eg pcios com marcas de torneamento A primeira fresadora foi um trabalho do inventor americano Eli Whitney em 1818 A figura 4 uma fresadora univers
194. wear resistant coating of 6 8 um high purity dimond provides excellent properties for the machining of non ferrous alloys Figura 40 Exemplos de revestimentos em cermets ceramicos e diamante Fonte Sandvik Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano A PORTO FEL P FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem UNIVERSIDADE DO PORTO 7 Mecanismo de Forma o da Apara O corte por arranque de apara um processo tecnol gico de altera o da forma atrav s da remo o do material excedent rio necess rio obten o de um componente mec nico com determinada geometria Os par metros de corte das v rias opera es que utilizam esta tecnologia para obten o da forma das pe as s o diferentes embora o processo de corte no essencial permanece comum Da a necessidade de estudar em pormenor o mecanismo de forma o da apara A teoria elementar da maquinagem os ensaios laboratoriais e a experi ncia industrial permitiram obter conhecimento e correc o da utiliza o das ferramentas de corte A realiza o de ensaios permite estudar os mecanismos fundamentais de forma o da apara estabelecer a rela o entre os par metros de corte recolher elementos de previs o das for as aplicadas estado de tens o na interface pot ncias necess rias comportamento das ferramentas m quinas e as temperaturas atingidas A an lise dos resultados obtidos em ensaios estabel
195. wnww schunk com index select your country2 html r 1 http kitagawa com http www mikron com mikron internet nsf ID HomeEN http www sme org cgi bin getsmepg pl communities mta mtahome htm amp amp amp SME amp http www coxmanufacturing com materialsgquide htm http www nei com br artigos artigo aspx i 71 http www universallubrificantes com br conteudo_1 php idmenu 88 amp idconteudo 52 http www webermag com br produtos asp cod categoria 61 http fk um edu my icmm2006 CD P123 pdf Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem htto www me ua edu PMREF JMSE07 pdf htto www yl garden com en article detail asp id 70 hitp Awww skf com portal skf lub home products contentId 873226 amp lang pt http www lubcon com schmieroele 0 html amp L 1 http www diamondtool com http www2 coromant sandvik com coromant downloads brochure ENG C 1140 531 pdf http www carbidedepot com sandvik grades htm http www ctemag com dynamic articles php id 152 http www cutting tool americanmachinist com BDEList aspx Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 138
196. xige bom acabamento da face do lado do puxador o qual obtido com opera es de lixagem e polimento As raz es de escolha deste tipo de material est o ro relacionadas com o baixo custo do material baixo peso o sp x i i espec fico e ader ncia dos acabamentos finais do conjunto J As setas indicam a nossa pe a de estudo DOS ee ee i io EEEERETET CERERE EEE EES Fy Esto a as Figura 123 Vistas de topo e frente do conjunto Figura 124 Desenho de conjunto Legenda 1 Freio 2 Casquilho 3 Disco 4 Parafuso 5 Porta motor superior 6 Perno 7 Base pernos 8 Disco rotativo 10 Sem fim embraiagem 11 Porta motor inferior Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica 5 Ano 106 PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA Tend ncias do Corte por Arranque de Apara Maquinagem 11 1 2 Desenho t cnico da pe a em alum nio O di metro m ximo da pe a 50mm e o seu comprimento 14mm O componente em estudo constitu do por um furo central de di metro 11mm dois furos descentrados escalonados e uma ranhura de largura 1 1mm e di metro 13 3mm Existem raios e chanfros para a quebra das arestas O di metro 40mm e profundidade de Imm assinalado no desenho correspondem a uma caixa com baixo relevo para alojar a anilha anti fric o A pe a tem duas opera es externas que n o s o executadas ao torno brochar e subsequentemente uma fresagem Figura 125 Pe a

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