Usinagem

1. Aluno: Gian N. de O. Remundini
Professor: Dr.-Ing. Carlos E. H. Ventura
High-Speed Machining - HSM

2. High-Speed Machining - HSM
Tópicos Abordados Nesta Apresentação:
• Surgimento da Tecnologia HSM
• Desenvolvimento Histórico
• Definições de High-Speed Machining
• Formação do Cavaco à Altas Velocidades
• Máquinas-Ferramenta HSM
• Aplicações

3. Surgimento da Tecnologia HSM
• A primeira definição de High-Speed Machining (HSM),
usinagem a altas velocidades, foi feita pelo Dr. Carl J.
Salomon em 1931.
• Propôs que a certas velocidades, a temperatura na
interface cavaco-ferramenta começaria a diminuir.
• Assumiu que velocidades de corte de 5 a 10 vezes
maiores que as convencionais seriam consideradas
usinagem em altíssimas velocidades, conhecida por
HSM (High-Speed Machining).

4. Surgimento da Tecnologia HSM

5. Surgimento da Tecnologia HSM
• Porém grande parte da literatura publicada
posteriormente a essa descoberta concluiu que a
temperatura aumenta até um máximo correspondente
ao ponto de fusão do material da peça, sem redução a
altas velocidades de corte.
• Esse fato explica por que parece não haver limite para
as velocidades de corte usadas na usinagem de ligas
de alumínio.

6. Surgimento da Tecnologia HSM

7. Surgimento da Tecnologia HSM
• Um dos possíveis motivos da inexatidão da teoria de
Salomon está atribuído à técnica de medição utilizada
nos experimentos, termopares.
A aplicação desta técnica no HSM pode ser limitada
por:
• fragilidade e propriedades de resistência elétrica das
ferramentas;
• incapacidade de capturar os aspectos transitórios da
distribuição de temperatura;
• incerteza de medições quando o material da peça é
derretido;

8. Desenvolvimento Histórico

9. Definições de HSM
• 1931 - C. Salomon assumiu que velocidades de corte
de 5 a 10 vezes maiores que as convencionais seriam
consideradas HSM.
• Porém não é possível verificar esta teoria em toda sua
extensão mesmo com base nos resultados
experimentais recentes.

10. Definições de HSM
Segundo a Sandvik existem muitas maneiras
diferentes de definir HSM:
• altas velocidades de corte (Vc), (HSC – High-Speed
Cutting);
• altas velocidades de rotação (n);
• altas velocidades de avanço (Vf);
• altas velocidades de corte (Vc) e avanço (Vf);
• altas taxas de remoção de material, (HVM – High-
Velocity Machining);

11. Definições de HSM
• Porém mais importante do que o aumento da
velocidade de corte é o aumento da taxa de avanço
(Vf).
• HSM não é também apenas usinagem com alta
velocidade no eixo-árvore, pois muitas aplicações são
realizadas com velocidades convencionais.

12. Definições de HSM

13. Formação do Cavaco em HSM
Na usinagem em altas velocidades ocorre uma
mudança significativa na formação do cavaco.
Fenômenos visíveis ou mensuráveis são:
• diminuição na força de cisalhamento e outros componentes da
força em todos os metais estudados.
• um aumento no ângulo de cisalhamento e, portanto, uma redução
na compressão do cavaco;
• uma clara segmentação do cavaco e uma concentração de
deformações plásticas nos locais de cisalhamento (depende do
material);
• uma formação instável de bandas de cisalhamento altamente
concentradas (depende do material e textura;

14. Máquinas-Ferramenta HSM
• Centros de usinagem comercialmente disponíveis e
fresadoras com uma velocidade de fuso padrão de
20000 RPM e 3 ou mais
• velocidades mínimas do fuso são geralmente 10% das
velocidades máximas, o que pode ser considerado
uma limitação;
• Segurança – área de trabalho totalmente fechada;
• Ruídos na faixa de 97 dB;
• Sistemas eficientes de fornecimento de fluido
refrigerante e transporte de cavacos.

15. Máquinas-Ferramenta HSM
As principais diferenças dessas máquinas em relação
às máquinas-ferramentas convencionais é a aplicação
dos seguintes componentes:
• eixo-árvore do motor de alta frequência;
• controles rápidos;
• unidades de avanços dinâmicos elevados;
• projeto leve (menor inércia no processo);
• tecnologia de segurança;

16. Máquinas-Ferramenta HSM
A utilização de motores de avanço linear tem grande
redução de tempo de usinagem em comparação aos
motores de avanço de esperas recirculantes.

17. Máquinas-Ferramenta HSM

18. Aplicações

19. Máquinas-Ferramenta HSM
É comum o uso de HSM diretamente na produção de:
• Pequenos lotes de componentes;
• Protótipos e pré-séries em Al, Ti e Cu para as
indústrias aeroespacial, elétrica/ eletrônica, médica e
de defesa;
• Componentes de aeronaves, especialmente seções do
quadro e peças do motor;
• Componentes automotivos, em GCI e alumínio;
• Usinagem de superfícies endurecidas;

20. High-Speed Machining - HSM

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