Teoria geral da usinagem

1. USINAGEM I
Prof. Anselmo

2. O processo de Usinagem é
um processo de fabricação
mecânica
Processos de Fabricação

3. Por você precisa fazer essa disciplina ?

4. Por você precisa fazer essa disciplina ?
Uma empresa deve
produzir produtos e bens
de maneira ótima para
mercado
competir no
global de hoje.

5. Por você precisa fazer essa disciplina ?
O conhecimento básico dos
Processos de Fabricação é
essencial ao técnico mecânico
inserido em um mercado global.

6. Objetivos da Disciplina
O aluno deve aprender os fundamentos
dos principais processos de fabricação,
no caso Usinagem
O aluno deve ser capaz de reconhecer os
processos padrões usados para fabricar
produtos
O aluno deve ser capaz de selecionar o
processo ótimo para produzir um produto

7. Processos de fabricação são operações
capazes de alterar as propriedades/forma de
um material de maneira controlada para
produzir as partes de um produto.
O que é um processo de fabricação?

8. Manufatura ou Fabricação
Qual o Principal objetivo dessa área na Engenharia (Mecânica)?
Ser capaz de selecionar a combinação certa de
processos para fabricar uma peça.

9. Tipos de Processos
1. Remoção de material
2.Deformam ou moldam o material através de
calor ou pressão
3. Unem dois ou mais materiais/partes

10. 1. Remoção de material
1. Serrar
2. Furar
3. Fresar
4. Tornear (Torno)
5. Acabamento abrasivo

11. 2. Deformam or moldam o material através de
calor ou pressão
1. Fundir
2. Laminar/Forjar
3. Extrusão/Trefilação
4. Conformação de Chapas
5. Processos de conformação de pós

12. 3. Unem dois ou mais materiais
1. Caldeamento
2. Brazagem
3. Soldagem leve
4. União por adesivos
5. Fixação por parfuso, rebite, etc.

13. Fabricação: visão geral
Fabricação no sentido amplo, é o processo de
converter matéria prima em produtos.
A Fabricação engloba:
(1) projeto do produto;
(2) seleção de materiais e;
(3) a seqüência de processos através dos
quais o produto será fabricado

14. Fabricação: visão geral
processo de
Fabricação no sentido amplo, é o
converter matéria prima em produtos.
N12
5.000 0.02
30
C
Fresado
0,56
N7
0,0005
R3
20  0,02
N5
Fundido
6,3

15. Fabricação: visão geral
Rugosidade média, Ra – micrometros, m (micropolegadas, in.)
Processo
Corte maçarico
Esmerilhamento rebarba
Serra
Plaina
Furação
Fresamento químico
Eletro erosão
Fresamento
Brochamento
Alargamento
Feixe de elétrons
Laser
Ataque eletroquímico
Mandrilammento, torno
Acabamento em tambor
Retífica eletrolítica
Brunimento cilíndrio
Retificação
Honing
Polimento eletrolítico
Polimento
Lapidação
Superacabamento
Fundição em areia
Laminação a quente
Forjamento
Fund. em molde fechado
Fund. por cera perdida
Extrusão
Lamina. a frio, trefilação
Fund. Sob pressão
As faixas apresentadas acima são típicas dos processos listados
Valores menores ou maiores podem ser obtidos sob condições especiais
CARTA DE PROCESSOS VERSUS ACABAMENTOS
Aplicação Média
Aplicação menos freqüentes

16. Recebimento
T
T
T
T Fr Fu
Fr
Fr Fu
R R
R
M M
Expedição
Fabricação: visão geral

17. Acabamento (m)
Tempo
relativo
de
produção
Retifica plana
Fresamento de topo
Torneamento
Alargamento
Fresamento
periférico
Aplainamento e
conformação
Furação
Retifica cilíndrica
6
4
8
2
10
12
16
14
22
20
18
24
0
0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25 50
Tempo relativo de
produção, como
função do acabamento
de diversos processos
de fabricação. Fonte.
American machinist
Fabricação: visão geral

18. Tolerâncias dos Processos de Fabricação
Fabricação: visão geral
Tolerâncias de furação
geralmente expressas como
intervalos (por exemplo :
+0.127/-0,0254).
Torrneamento,mandrilamento
Diâmetro ,< 25,4 mm
25,4< Diâmetro< 50,8 mm
Diâmetro > 50,8 mm
Furação
Diâmetro ,< 0,254 mm
2,54 Diâmetro< 6,35 mm
6,35 Diâmetro < 12,7mm
12,7  Diâmetro  25,4 mm
Diâmetro > 25,4 mm
Alargamento
Diâmetro ,< 12,7 mm mm
12,7  Diâmetro 25,4mm
Diâmetro > 25,4 mm
Fresamento
Periférico
Face
Topo ou Frontal
Chavetamento
Aplainamento
Brochamento
Serrar
±Tolerâncias

19. Fabricação: visão geral
CUSTO
RELATIVO
0,25
11
0
17
0,75
0,5
5
3
2
1
0 5 10 15 20 30
25
Tolerâncias (pol.x 10-3)
mm
Relação entre custo relativo de fabricação e tolerância dimensional.
Fonte: Adaptado de Kalpakjian & Schmid p.1117

20. Fabricação: visão geral
Fabricação é uma atividade complexa que envolve
inúmeros recursos e atividades:
 Projeto do produto
 Definição do Maquinário e ferramental
 Planejamento do processo
 Definição dos Materiais
 Compras e Terceirização
 Controle de produção (Estoques de MP e produtos
acabados)
 Serviços de assistência técnica, Marketing, Vendas,
Logística, SAC, etc.

21. Fabricação: visão geral

22. Produto Número de peças
Cortador de grama
(carrinho)
300
Piano 12.000
Automóvel 15.000
C-5ª Avião de transporte >4.000.000
Boeing 747-400 >6.000.000
Fabricação: visão geral

23. Fabricação : Quais processos estão envolvidos
na fabricação de umAutomóvel?
 Alguns exemplos processos:
 Conformação Plástica
 Como se fabrica um molde ou matriz de
estampagem?
 Quais os tipos de máquinas que são usados para
fabricar as peças de um Automóvel?
 Cisalhamento (corte de chapas)?
 Soldagem, rebites.
 Montagem
 Usinagem
 Injeção de plásticos, termoformagem, extrusão, etc…
 Impressão 3D

24. Fabricação : Quais processos estão envolvidos
na fabricação de um Automóvel?

25. Matemática/Manufatura
Em cálculo existe geralmente somente
uma resposta correta para um
problema.
Em manufatura podem existir
geralmente várias formas de
se fazer uma peça, algumas
podem ser melhores que as
outras.

26. Quantidade
Em manufatura podem existir geralmente
várias formas de se fazer uma peça,
algumas podem ser melhores que as
outras.
Fatores que devem ser considerados:
Custo Qualidade
Segurança
Equipamento
disponível
Manufatura
Reciclagem

27. Fabricação: Custo e Disponibilidade
Usinagem X Forjamento a frio

28. Fabricação: visão geral
Pergunta:
Como se fabrica um Parafuso?

29. Fabricação: visão geral
Como se fabrica um Parafuso?

30. Cerâmica
Madeira
Polímero
Metal
Exemplos de Parafusos

31. Fabricação de Parafusos
Como você fabricaria um Parafuso?
Questões que precisam de resposta:
a) Fazer com o que (material/processo)?
b) Fazer quantos (volume)?
c) Quão bem feito (qualidade, tolerâncias)?
d) Fazer quão rápido (taxa ou tempo)?
e) Fazer quão barato (custo)?
f) Fazer quão grande (tamanho, dimensões)?
g) Fazê-lo para qual aplicação (função)?

32. Fabricação de Parafusos
Possíveis processos de manufatura para
Parafusos de Metal
• Fundição
• Metalurgia do Pó
• Rolagem
• Usinagem
• Soldar a cabeça a parte com rosca
• Prototipagem Rápida

33. Fabricação de Parafusos
Fundição
• areia
• molde fechado
• cera perdida
• Investimento
• Pressão
• Molde
• Centrifuga
•etc.

34. Fabricação de Parafusos
Fundição
areia
• areia
suspiros
molde
Canal de
alimentação
gate
Caixa

35. Fabricação de Parafusos
- Metalurgia do pó
• Compactação a frio e sinterização
– Prensagem Isostática
• Prensagem isostática a quente
– Rolagem
– Extrusão
– Moldagem por injeção

36. Fabricação de Parafusos
peça
punção
molde
punção
F
• Compactação a frio e sinterização
F
Pó
peça

37. Fabricação de Parafusos
óleo
• Prensagem Isostática a frio
Vaso de
pressão
molde peça

38. Fabricação de Parafusos
MOLDE ISOSTÁTICO DE PINO

39. Fabricação de Parafusos
IMPLANTES DENTÁRIOS
[HEIMKE (1987)].
http://www.z-systems.biz/index.php?id=119
02/10/2008

40. • Prensagem Isostática a quente
peça
forno
Vaso de
pressão
Gás sob
pressão

41. Fabricação de Parafusos
Rolagem/forjamento
• rolagem da rosca
• forjamento a frio da cabeça

42. Fabricação de Parafusos
Prensa para Forjamento da Cabeça

43. Fabricação de Parafusos
Forjamento da Cabeça
molde
blanque
martelo
Sobre material

44. Fabricação de Parafusos
Matriz para Rolagem

45. Fabricação de Parafusos
Usinagem

46. Fabricação de Parafusos
Usinagem

47. Soldagem da Cabeça a rosca
Rosca:
– rolagem
– usinagem
• cabeça:
– cortada
Barra com seção sextavada
• soldagem:
– arco
– oxiacetileno

48. Prototipagem rápida – processamento do
Pó
Fabricação direta de um arquivo CAD
• Sinterização seletiva com Laser (SLS)
• Impressão 3-D
• “Light Engineered Net Shaping” (LENS)
Fabricação de Parafusos

49. Fabricação de Parafusos
Prototipagem rápida – Sinterização seletiva com
Laser (SLS)

50. Fabricação de Parafusos
Prototipagem rápida – Manufatura de camadas
Objeto -
camadas
Cuba
Laser
Espelho
Plataforma
Espelho Espelho
Peça Pronta

51. Prototipagem rápida – Impressão 3D Solgem
Fabricação de Parafusos

52. Fabricação de Parafusos
“Light Engineered Net Shaping” (LENS)
Exemplo de Peça

53. Fabricação de Parafusos
Organização dos Processos
• Fundição
• Pós
– Compactação
– Prototipagem Rápida
• Deformação
• Usinagem

54. Fabricação de Parafusos
Limitações das propriedade do material
Processos
Fundição
Pós
Deformação
Usinagem
Efeito sobre a resistência da
Rosca
Frágil, devido a estruturas dos
grãos
Pode ser frágil devido ao
processo de sinterização (vazios,
Fusão incompleta)
Boa resistência, devido ao
encruamento e deformação dos
grãos
Reduzida devido a cantos vivos,
e corte intra/intergranular

55. Problemas da sinterização
Vazios vs. Fusão incompleta

56. Fabricação de Parafusos
Corte vs. Deformação dos Grãos
Usinagem vs. Rolagem

57. Fabricação de Parafusos

58. Fabricação de Parafusos
Custo
Processo
Fundição
Pó
Deformação
Usinagem
Custo
Baixo
pode ser alto especial/e c/
Prot. Rápida
baixo
baixo

59. Fabricação de Parafusos
Flexibilidade
Processo
Fundição
Pó
Deformação
Usinagem
Flexibilidade
Baixo
Alta c/ Prot. Rápida
baixo
alta

60. Fabricação de Parafusos
Qual processo escolher?
• parafusos de tamanho normal, produção em massa,
boa resistência:
Rolagem e forjamento
• parafusos pequenos, produção em massa:
Usinagem em máquinas dedicadas
• Grandes parafusos, pequenos lotes:
Usinagem

61. Fabricação de Parafusos
Sumarizando
• A escolha depende do que vc pretende conseguir.
• A escolha não é um processo simples.
• Deve-se pensar muito e realizar muitos cálculos.