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Usinagem_para_Engenharia_Resolucao_Exercicios - Cap09.pdf

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Usinagem para
Engenharia
Um curso de mecânica do corte
Resolução dos exerícios
Anna Carla Araujo
Adriane Lopes Mougo
Fábio de Oliveira Campos
Usinagem para Engenharia 1𝑎
Edição
Capítulo 9 :
9.1 As camadas da superfície afetadas pela variação de temperatura
durante o corte são a camada de deformação plástica e a camada
com estrutura cristalina modificada.
9.2 As alteraçõe sub-superficiais são causadas pelos efeitos da região
terciária de deformações e pelo aporte térmico. Os resultados des-
tas alterações aparecem como encruamento, gerado a partir das
deformações plásticas, e o aumento da temperatura, que pode atin-
gir a temperatura crítica de transformação do material.
9.3 Estes perfis são classificados como textura de superfície. O perfil
bruto, ou primário, é resultante da medida de textura da superfície e,
a partir dele, podem-se medir os perfis de rugosidade e de ondulação.
O perfil de rugosidade trata de irregularidades ou sulcos que apre-
sentam orientação como consequência do processo de fabricação.
Por fim, o perfil de ondulação é considerado uma textura secundária
e é caracterizado por irregularidades de média frequência gerados
diversos inconvenientes durante o corte (vibrações, deflexões da
ferramenta, variações de temperaturas e outros).
9.4 O perfil de rugosidade trata das irregularidades microgeometricas
geradas na superfície da peça após a passagem da ferramenta. A
rugosidade média é a média aritmética dos desvios absolutos do
perfil de rugosidade medidos a partir de uma linha média dentro de
um comprimento de medida determinado.
9.5 Estes parâmetros de rugosidade são classificados como parâmetros
de amplitude obtidos a partir das variações na altura do perfil de
uma superfície.
9.6 Sim, é possível, pois o cut-off é maior do que o comprimento de onda
do perfil.
R𝑡 = 𝑚𝑎𝑥(𝑑𝑦) + |𝑚𝑖𝑛(𝑑𝑦)|
R𝑡 = 10 μm + 10 μm
R𝑡 = 20 μm
9.7 a) Fresamento de topo: λ𝑐=0,8 mm
b) Eletro-erosão: λ𝑐= 0,8 mm
c) Retificação: λ𝑐= 0,25 mm
d) Aplainamento: λ𝑐= 2,5 mm
2
9.8 Considerando uma superfície retificada por brunimento, o comprimento
do perfil recomendado seria de 1,25 mm para obter os valores de Ra e Rt
corretamente, sendo Ra o parâmetro de maior importância por ajudar na
escolha do comprimento de amostragem e do comprimento de medida
do perfil bruto.
9.9 A rugosidade média teórica é calculada a partir do raio de ponta (𝑟ϵ) e do
avanço da ferramenta (𝑓). Deste modo, o valor do avanço para alcançar 1
μm de R𝑎 é dado por:
R𝑎 = 𝑓2
18
√
3𝑟ϵ
𝑓 = √31, 1769R𝑎𝑟ϵ
𝑓 = 0, 09671𝑚𝑚
9.10 Como a rugosidade teórica não depende da velocidade de corte, a rugosi-
dade real para o ferro fundido quando V𝑐 é 100 m/min e 30 m/min é dada,
respectivamente, por:
R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 3R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎)
R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 6R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎)
Considerando a equação 9.5 para o cálculo teórico de R𝑎, tem-se:
R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 3R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎) = 0, 04169𝑓2
𝑟ϵ
R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 6R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎) = 0, 05132𝑓2
𝑟ϵ
9.11 Ambas são imperfeições ou resíduos gerados involuntariamente no pro-
cesso de usinagem. A rebarba é resíduo do cavaco que fica aderido a
peça, enquanto que o chanfro são vazios formados quando a ferramenta
avança além da superfície nominal planejada.
9.12 Dos quatro mecanismos apresentados, a formação da rebarba de Pois-
son está relacionada com o raio de arredondamento da aresta de corte.
Este arredondamento é o responsável pelo fluxo lateral de material na
ferramenta durante o corte.
9.13 Dadas as dimensões da tabela abaixo:
O valor de rebarba 𝑔 é calculado.
a) 𝑔 = 4(1)+2(0,2)+0,2+2,0
8 = 0, 825𝑚𝑚
b) 𝑔 = 4(1)+2(0,4)+0,1+1,0
8 = 0, 738𝑚𝑚
A intensidade da presença da rebarba calculada em 𝑔=0,825mm mostra
a maior necessidade de rebarbação. A espessura da rebarba (ℎ𝑏) de 0,2
mm indica a maior dificuldade em remover esta rebarba da superfície.
3
Usinagem para Engenharia 1𝑎
Edição
Dimensões a b
Altura da rebarba (𝑎𝑏) 2,0 mm 1,0 mm
Raio da raiz (𝑟𝑏) 0,2 mm 0,4 mm
Espessura da base (ℎ𝑟) 1,0 mm 1,0 mm
Espessura da rebarba (ℎ𝑏) 0,2 mm 0,1 mm
9.14 A rebarba pode ser classificada conforme sua localidade na peça usinada
e também segundo a aresta de origem, se principal ou secundária. Na
furação em cheio as duas arestas contribuem para a formação deste
resíduo e, pela localidade, é classificado como rebarba de inclinação. Os
principais problemas gerados é a formação de uma calota esférica de
material, a presença de uma coroa maior que a rebarba na superfície
inferior da peça e a delaminação das fibras na furação de materiais
compósitos.
9.15 As tensões residuais na usinagem são diretamente influenciadas pelo
material utilizado, pelo tipo do processo de usinagem e pelas condições
de trabalho (parâmetros de corte, tipo e método de aplicação dos flui-
dos de corte, entre outros). Estas tensões têm origem no carregamento
mecânico ou no gradiente de temperatura ao qual o corpo foi submetido
anteriormente.
9.16 As tensões aplicadas em componentes mecânicos são somadas às ten-
sões residuais que foram previamente geradas durante a fabricação ou
tratamento térmico deste componente. Deve-se conhecer a natureza e
magnitude destas tensões residuais para controle da vida útil das estru-
turas quando submetidas, principalmente, à fadiga.
9.17 O campo de tensões residuais no corte ortogonal é alterado pelos efeitos
térmicos e mecânicos presentes durante a usinagem. O retorno elástico,
após a passagem da ferramenta, será predominante na região que sofreu
maior deformação plástica durante o corte. Esta deformação elástica
será responsável pela formação de tensões residuais compressivas na
superfície da peça e trativas nas camadas subsuperficiais. Já a grande
quantidade de calor gerada durante o corte eleva a temperatura na super-
fície da peça, que irá dilatar mais do que as camadas subsuperficiais, e
produz tensões compressivas. Em seguida, parte desse calor será respon-
sável por dilatar as camadas subsuperficiais enquanto a superfície, que
está em contato com o ar e com o fluido de corte, encontra-se resfriada e
contraída.
9.18 As tensões residuais são fortemente influenciadas pelos parâmetros de
corte, pela ferramenta de corte (geometria e material) e pelo fluido refrige-
4
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Usinagem_para_Engenharia_Resolucao_Exercicios - Cap09.pdf

  • 1. 1
  • 3. Usinagem para Engenharia Um curso de mecânica do corte Resolução dos exerícios Anna Carla Araujo Adriane Lopes Mougo Fábio de Oliveira Campos
  • 4. Usinagem para Engenharia 1𝑎 Edição Capítulo 9 : 9.1 As camadas da superfície afetadas pela variação de temperatura durante o corte são a camada de deformação plástica e a camada com estrutura cristalina modificada. 9.2 As alteraçõe sub-superficiais são causadas pelos efeitos da região terciária de deformações e pelo aporte térmico. Os resultados des- tas alterações aparecem como encruamento, gerado a partir das deformações plásticas, e o aumento da temperatura, que pode atin- gir a temperatura crítica de transformação do material. 9.3 Estes perfis são classificados como textura de superfície. O perfil bruto, ou primário, é resultante da medida de textura da superfície e, a partir dele, podem-se medir os perfis de rugosidade e de ondulação. O perfil de rugosidade trata de irregularidades ou sulcos que apre- sentam orientação como consequência do processo de fabricação. Por fim, o perfil de ondulação é considerado uma textura secundária e é caracterizado por irregularidades de média frequência gerados diversos inconvenientes durante o corte (vibrações, deflexões da ferramenta, variações de temperaturas e outros). 9.4 O perfil de rugosidade trata das irregularidades microgeometricas geradas na superfície da peça após a passagem da ferramenta. A rugosidade média é a média aritmética dos desvios absolutos do perfil de rugosidade medidos a partir de uma linha média dentro de um comprimento de medida determinado. 9.5 Estes parâmetros de rugosidade são classificados como parâmetros de amplitude obtidos a partir das variações na altura do perfil de uma superfície. 9.6 Sim, é possível, pois o cut-off é maior do que o comprimento de onda do perfil. R𝑡 = 𝑚𝑎𝑥(𝑑𝑦) + |𝑚𝑖𝑛(𝑑𝑦)| R𝑡 = 10 μm + 10 μm R𝑡 = 20 μm 9.7 a) Fresamento de topo: λ𝑐=0,8 mm b) Eletro-erosão: λ𝑐= 0,8 mm c) Retificação: λ𝑐= 0,25 mm d) Aplainamento: λ𝑐= 2,5 mm 2
  • 5. 9.8 Considerando uma superfície retificada por brunimento, o comprimento do perfil recomendado seria de 1,25 mm para obter os valores de Ra e Rt corretamente, sendo Ra o parâmetro de maior importância por ajudar na escolha do comprimento de amostragem e do comprimento de medida do perfil bruto. 9.9 A rugosidade média teórica é calculada a partir do raio de ponta (𝑟ϵ) e do avanço da ferramenta (𝑓). Deste modo, o valor do avanço para alcançar 1 μm de R𝑎 é dado por: R𝑎 = 𝑓2 18 √ 3𝑟ϵ 𝑓 = √31, 1769R𝑎𝑟ϵ 𝑓 = 0, 09671𝑚𝑚 9.10 Como a rugosidade teórica não depende da velocidade de corte, a rugosi- dade real para o ferro fundido quando V𝑐 é 100 m/min e 30 m/min é dada, respectivamente, por: R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 3R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎) R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 6R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎) Considerando a equação 9.5 para o cálculo teórico de R𝑎, tem-se: R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 3R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎) = 0, 04169𝑓2 𝑟ϵ R𝑎(𝑟𝑒𝑎𝑙) = 1, 6R𝑎(𝑡𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎) = 0, 05132𝑓2 𝑟ϵ 9.11 Ambas são imperfeições ou resíduos gerados involuntariamente no pro- cesso de usinagem. A rebarba é resíduo do cavaco que fica aderido a peça, enquanto que o chanfro são vazios formados quando a ferramenta avança além da superfície nominal planejada. 9.12 Dos quatro mecanismos apresentados, a formação da rebarba de Pois- son está relacionada com o raio de arredondamento da aresta de corte. Este arredondamento é o responsável pelo fluxo lateral de material na ferramenta durante o corte. 9.13 Dadas as dimensões da tabela abaixo: O valor de rebarba 𝑔 é calculado. a) 𝑔 = 4(1)+2(0,2)+0,2+2,0 8 = 0, 825𝑚𝑚 b) 𝑔 = 4(1)+2(0,4)+0,1+1,0 8 = 0, 738𝑚𝑚 A intensidade da presença da rebarba calculada em 𝑔=0,825mm mostra a maior necessidade de rebarbação. A espessura da rebarba (ℎ𝑏) de 0,2 mm indica a maior dificuldade em remover esta rebarba da superfície. 3
  • 6. Usinagem para Engenharia 1𝑎 Edição Dimensões a b Altura da rebarba (𝑎𝑏) 2,0 mm 1,0 mm Raio da raiz (𝑟𝑏) 0,2 mm 0,4 mm Espessura da base (ℎ𝑟) 1,0 mm 1,0 mm Espessura da rebarba (ℎ𝑏) 0,2 mm 0,1 mm 9.14 A rebarba pode ser classificada conforme sua localidade na peça usinada e também segundo a aresta de origem, se principal ou secundária. Na furação em cheio as duas arestas contribuem para a formação deste resíduo e, pela localidade, é classificado como rebarba de inclinação. Os principais problemas gerados é a formação de uma calota esférica de material, a presença de uma coroa maior que a rebarba na superfície inferior da peça e a delaminação das fibras na furação de materiais compósitos. 9.15 As tensões residuais na usinagem são diretamente influenciadas pelo material utilizado, pelo tipo do processo de usinagem e pelas condições de trabalho (parâmetros de corte, tipo e método de aplicação dos flui- dos de corte, entre outros). Estas tensões têm origem no carregamento mecânico ou no gradiente de temperatura ao qual o corpo foi submetido anteriormente. 9.16 As tensões aplicadas em componentes mecânicos são somadas às ten- sões residuais que foram previamente geradas durante a fabricação ou tratamento térmico deste componente. Deve-se conhecer a natureza e magnitude destas tensões residuais para controle da vida útil das estru- turas quando submetidas, principalmente, à fadiga. 9.17 O campo de tensões residuais no corte ortogonal é alterado pelos efeitos térmicos e mecânicos presentes durante a usinagem. O retorno elástico, após a passagem da ferramenta, será predominante na região que sofreu maior deformação plástica durante o corte. Esta deformação elástica será responsável pela formação de tensões residuais compressivas na superfície da peça e trativas nas camadas subsuperficiais. Já a grande quantidade de calor gerada durante o corte eleva a temperatura na super- fície da peça, que irá dilatar mais do que as camadas subsuperficiais, e produz tensões compressivas. Em seguida, parte desse calor será respon- sável por dilatar as camadas subsuperficiais enquanto a superfície, que está em contato com o ar e com o fluido de corte, encontra-se resfriada e contraída. 9.18 As tensões residuais são fortemente influenciadas pelos parâmetros de corte, pela ferramenta de corte (geometria e material) e pelo fluido refrige- 4
  • 7. rante/lubrificante. As tensões residuais compressivas são influenciadas pelo aumento da profundidade de corte que geram maiores deformações plásticas na superfície, enquanto as tensões residuais compressivas são intensificadas pela geração de calor devido ao aumento da velocidade de corte, aos níveis elevados do avanço da ferramenta e à utilização de ferramentas com maior raio de ponta. O fluido de corte também atua na variação de temperatura 5