Usinagem Bruno.pptx

Usinagem
Aula I: Conceitos Básicos
Prof. Dr. Bruno Guedes

A USINAGEM NO
CONTEXTO DOS
PROCESSOS DE
FABRICAÇÃO
5
UDESC - Prof. Jair R. Bächtold

USINAGEM
Usinagem é um processo
onde a peça é obtida
através da retirada de
cavacos (aparas de metal)
de uma peça bruta, através
de ferramentas
adequadas.
6
UDESC - Prof. Jair R. Bächtold

Introdução
• O processo de usinagem confere
formato, dimensão e acabamento pela
remoção de sobremetal, denominado
cavaco.
• É empregada na produção de formas
com elevadas tolerâncias dimensionais,
bom acabamento e com frequência
geometria complexa.
• É um processo secundário.

•Mais de 80% de todas as peças produzidas devem ser usinadas antes de ficarem
prontas;
• Deve ser considerado:
a maneira pela qual a peça é fixada na máquina;
Quais são os movimentos relativos entre a peça e a ferramenta.
•As ferramentas de usinagem geram superfícies de duas maneiras:
Através do uso de ferramentas perfiladas;
Avançando a ferramenta para frente e para trás ao longo do comprimento da peça.
Introdução

• Na obtenção de peças pela retirada de cavacos
verificamos que cada material tem um comportamento
diferente.
• Enquanto uns podem ser trabalhados facilmente,
outros apresentam problemas tais como:
Empastamento, desgaste rápido da ferramenta, mau
acabamento, necessidade de grande potência para o
corte, etc. Isto varia de acordo com a usinabilidade do
material
• Podemos definir usinabilidade como sendo o
grau de dificuldade que determinado material
apresenta para ser usinado.
Usinabilidade dos Materiais
9

• A usinabilidade não depende apenas das características
do material, mas também, de outros parâmetros da
usinagem, tais como: refrigeração, rigidez do sistema
máquina-ferramenta, das características da ferramenta,
tipo de operação, etc
• Assim, dependendo das condições de usinagem um
mesmo material poderá ter variações em sua
usinabilidade.
10

• A usinabilidade normalmente é determinada por
comparação e para determinada característica, tal
como a vida da ferramenta.
• Neste caso pode-se determinar um índice de
usinabilidade através da comparação com o
desempenho previamente conhecido de um material
padrão.
Critérios para a Determinação da
11

• Os principais critérios, que são passíveis de serem
expressos em valores numéricos, são:
• · Vida da ferramenta
• · Força de corte
• · Potência consumida
Determinação da Usinabilidade dos
Materiais
12

• Esses parâmetros servem, também, para definir o custo do
trabalho de usinagem.
• Assim, a vida da ferramenta entre duas afiações sucessivas
tem grande influência no custo de operação.
• A força e a potência limitam as dimensões máximas de corte
e, portanto, o volume de material removido por hora-
máquina.
• Além disso, a exigência de um acabamento de alta
qualidade poderá influir, também, no custo de usinagem.
Materiais
13

• Baseadas principalmente nestes
critérios é que são estabelecidas as
tabelas e os gráficos que indicam o
comportamento de cada material na
usinagem. Embora seja impossível
determinar-se com precisão um índice
de usinabilidade para cada material,
estas tabelas são de grande valor
para estabelecer parâmetros iniciais
de partida que, de acordo com as
condições específicas de cada
trabalho, poderão ser trazidos para
valores mais adequados, através de
ensaios e experimentações.
Materiais
14

• Dureza e resistência mecânica: Valores baixos
geralmente favorecem a usinabilidade
• Ductibilidade: Valores baixos geralmente
favorecem a usinabilidade
• Condutividade térmica: Valores elevados
• Taxa de encruamento: Valores baixos
Propriedade dos Materiais que podem
influenciar na Usinabilidade
15

GRANDEZAS FÍSICAS NO PROCESSO DE CORTE
Movimentos no Processo de Usinagem
A) Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco:
• Movimento de corte: movimento entre a peça e a ferramenta, no
qual sem o movimento de avanço, origina uma única retirada do
cavaco;
• Movimento de avanço: movimento imposta a peça ou a
ferramenta que juntamente com movimento de corte origina a
retirada contínua de cavaco;
• Movimento efetivo: movimento resultante dos movimentos de
corte e avanço realizado ao mesmo tempo.
B) Movimentos que não tomam parte direta na formação do cavaco:
• Movimento de aproximação;
• Movimento de ajuste;
• Movimento de correção;
• Movimento de recuo.

DIREÇÃO DOS MOVIMENTOS E VELOCIDADES:
• Direção de corte:
• Direção de avanço:
• Direção efetiva do movimento de corte;
• Velocidade de corte (vc):
• Velocidade de avanço;
• Velocidade efetiva de corte.

Movimentos na Usinagem
 Movimento de corte:
É o movimento entre a ferramenta e a peça que
provoca remoção de cavaco durante uma
única rotação ou um curso da ferramenta.
Geralmente este movimento ocorre através da
rotação da peça (torneamento) ou da ferramenta
(fresamento).
18

 Movimento de avanço ( f ):
É o movimento entre a ferramenta e a peça que,
juntamente com o movimento de corte, possibilita
uma remoção contínua do cavaco ao longo da peça.
19

 Movimento de ajuste ou penetração (a ):
É o movimento entre a ferramenta e a peça, no
qual é predeterminada a espessura da camada
de material a ser removida.
MOVIMENTO DE AJUSTE
p
20

 Movimento efetivo de corte:
É o movimento entre a ferramenta e a peça, a
partir do qual resulta o processo de usinagem.
Quando o movimento de avanço é continuo, o
movimento efetivo é a resultante da composição
dos movimentos de corte e de avanço.
MOVIMENTO EFETIVO
21

 Movimento de correção:
É o movimento entre a ferramenta e a peça,
empregado para compensar alterações de
posicionamento devidas, por exemplo, pelo
desgaste da ferramenta.
23

 Movimento de aproximação:
É o movimento da ferramenta em direção à peça,
com a finalidade de posicioná-la para iniciar a
usinagem.
24

 Movimento de recuo:
É o movimento da ferramenta pelo qual ela,
após a usinagem, é afastada da peça
25

Tanto os movimentos ativos como passivos
são importantes, pois eles estão associados
a tempos que, somados, resultam no tempo total
de fabricação.
26
Par.corte

Teoria da Usinagem dos Materiais – Álisson R. Machado, Alexandre M.Abrão, ReginaldoT. Coelho e
Márcio B. da Silva
• Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte:
• Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço;
• Direção efetiva do movimento de corte;
• Velocidade de corte (vc): velocidade instantânea do ponto de
referência da aresta cortante da ferramenta, segundo a direção e
sentido de corte;
• Velocidade de avanço;
• Velocidade efetiva de corte.

Márcio B. da Silva

VELOCIDADE DE CORTE (vc):
Para processos com movimento de rotação (torneamento, fresagem) a
velocidade de corte é calculada pela equação:
vc = π .d .n /1000 [m / min]
Para processos com movimento retilíneo (aplainamento), a velocidade de
corte é calculada pela equação:
vc = 2 .c .gpm /1000 [m / min]
Vc = velocidade de corte
[m/min]
d = diâmetro da peça
(ferramenta) [mm]
n = rotação da peça
(ferramenta) [rpm]
É a velocidade instantânea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de corte, em relação a peça.
Tem-se que: gpm:
número de golpes por
minuto;
c: percurso da
ferramenta.

Márcio B. da Silva
• A velocidade de corte é o parâmetro de corte mais influente na vida da
ferramenta. Velocidade de corte é a velocidade ideal para que uma ferramenta
corte o material através de um movimento circular ou através de golpes linear.
Fatores que influenciam na velocidade de corte:
*Tipo de material da ferramenta. Como o carbono, o metal duro, ferramentas
cerâmicas, ferramentas diamantadas (PCD e PCB);
*Tipo de material a ser usinado;
*Condições de refrigeração;
*Condições da máquina.

Márcio B. da Silva

VELOCIDADE DE AVANÇO (vf):
A velocidade de avanço pode ser obtida pela fórmula:
f (avanço) é o percurso de avanço em cada volta (mm/volta) ou em cada
curso da ferramenta (mm/golpe).
É o parâmetro mais influente na qualidade do acabamento superficial
da peça;
Para ferramentas multicortantes (fresas), distingui-se o avanço por dente
fz e o valor de f = fz .z ( z: número de dentes);
• Os valores de “f” ou “fz” são fornecidos pelos catálogos de fabricantes de
ferramenta de corte. A Tabela 2.2 mostra o avanço por dente para fresas
de aço-rápido;
• Geralmente: Vf < Velocidade de corte, somente nos processos de
roscamento Vf assume valores razoáveis.
.f
Π.d
1000.v
f.n
v c
f 


Márcio B. da Silva
VELOCIDADE DE AVANÇO (vf):

Avanço (f) - é o percurso de avanço em cada volta ou em cada curso.
Profundidade ou largura de corte (ap) - é a profundidade ou largura de penetração da
aresta principal de corte, medida numa direção perpendicular ao plano de trabalho.
Espessura de penetração (e) - é de importância predominante no fresamento e na
retificação. É a espessura de corte em cada curso ou revolução, medida no plano de
trabalho numa direção perpendicular à direção de avanço.
Grandezas de corte: São as grandezas que devem ser ajustadas na máquina direta ou
indiretamente.

CONSIDERAÇÕES SOBRE O AVANÇO (f) :
• É o parâmetro mais influente na qualidade do
acabamento superficial da peça;
• Para ferramentas multicortantes (fresas), distingui-se o
avanço por dente fz e o valor de f (f = fz .z; onde z=
número de dentes);
• Os valores de “f” ou “fz” são fornecidos pelos catálogos
de fabricantes de ferramenta de corte;
• Geralmente:Vf <<<Vc, somente nos processos de
roscamento Vf assume valores razoáveis.

Grandezas relativas ao cavaco
• Largura de corte (b): é a largura da seção
transversal de corte a ser retirada, medida na
superfície em usinagem principal e segundo a
direção normal à direção de corte.
𝑏 =
𝑎𝑝
𝑠𝑒𝑛χ𝑟
[mm]
• Espessura de corte (h): é a espessura calculada da
seção transversal de corte a ser retirada e medida à
superfície em usinagem principal e segundo a
direção perpendicular à direção de corte. .
h = f x sen χr [mm]
• Taxa de remoção (Q)
𝑄 = 𝑎𝑝 𝑥 𝑓 𝑥 𝑉
𝑐 [𝑐𝑚3
𝑚𝑖𝑛]

• Percurso de corte (Lc): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta
cortante sobre a peça, segundo a direção de corte
• Percuso de avanço (Lf): é o espaço percorrido pelo ponto de referência pelo ponto
de referência da aresta cotante sobre a peça, segundo a direção de avanço.
• Percurso efetivo: é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante
sobre a peça, segundo a direção efetiva do corte.

Cálculo do Tempo de Corte
(tempos ativos)
tc = tempo de corte [min]
If = percurso de avanço [mm]
Vf = velocidade de avanço [mm/min]
c
f
f
f
f
1000.f.v
Π.d.I
f.n
I
v
I
tc 


42
Prof. Fernando Penteado.
É o tempo em que a
ferramenta está efetivamente
em corte.

Dada operação de torneamento cilíndrico utilizando as
seguintes condições de corte: ap = 3 mm; f = 0,2
mm/revolução; n = 700 rpm; D = 100 mm; lf = 200 mm; c
= 60º ; calcule:
a) Velocidade de corte (vc);
b) Velocidade de avanço (vf)
c) Espessura nominal de corte (h);
d) Largura de corte (b);
e) Taxa de remoção (Q);
f) Tempo de usinagem ou de corte (tc).
Exemplo 1:

Cálculo dos Tempos Passivos
Os tempos passivos nem sempre podem ser calculados. Geralmente são
estimados por técnicas específicas que estudam os movimentos e a
cronometragem dos tempos a eles relacionados, estabelecendo os chamados
tempos padrões.
44

Cálculo da Seção Transversal de Corte
A= área da seção transversal de um cavaco a ser
removido [mm²]
ap= profundidade ou largura de usinagem, medida
perpendicularmente ao plano de trabalho [mm]
.f
a
Α p

45

Márcio B. da Silva
A geometria da ferramenta de corte exerce influência,
juntamente com outros fatores, na usinagem dos metais. É necessário,
portanto, definir a ferramenta através dos ângulos da “cunha” para cortar
o material. A Figura abaixo ilustra este princípio para diversas
ferramentas.
INTRODUÇÃO
Princípio da cunha cortante

Geometria da ferramenta
• As principais partes construtivas das
ferramentas de usinagem:
Cunha de corte;
Parte de corte;
Superfície de saída (Aγ);
Superfície de folga (Aα);
Superfície secundária de corte (A’α)
Aresta principal de corte S;
Aresta secundária corte S’;
Ponta de corte.

 Cunha de corte: cunha formada pela intersecção das
superfícies de saída e de folga da ferramenta de corte.
 Parte de corte: parte ativa da ferramenta constituída
pelas suas cunhas de corte. A parte ativa da ferramenta é
construída ou fixada sobre um suporte ou cabo da
ferramenta, através do qual é possível fixar a ferramenta
para construção, afiação, reparo, controle e trabalho.
 Superfície de saída (Aγ): superfície da cunha de corte
sobre a qual o cavaco é formado e sobre a qual o cavaco
escoa durante sua saída da região do trabalho de
usinagem.
 Superfície principal de folga (Aα): superfície da cunha de
corte da ferramenta que contém sua aresta principal de
corte e que defronta com a superfície em usinagem
principal.

 Superfície secundária de folga (A'α): superfície
da cunha da ferramenta que contém sua aresta
de corte secundária e que defronta com a
superfície em usinagem secundária.
 Aresta principal de corte S: aresta da cunha de
corte formada pela intersecção das superfícies
de saída e de folga principal.Gera na peça a
superfície em usinagem principal.
 Aresta secundária de corte S': aresta da cunha
de corte formada pela intersecção das
superfícies de saída e de folga secundária. Gera
na peça a superfície em usinagem secundária.
 Ponta de corte: parte da cunha de corte onde se
encontram a aresta principal e a secundária de
corte.

Ângulos da ferramenta
O fenômeno de corte é realizado pelo ataque da cunha da ferramenta sobre a peça. O
rendimento desse ataque depende dos valores dos ângulos da cunha, pois é esta que rompe
as forças de coesão do material da peça. Os ângulos e superfícies na geometria de corte das
ferramentas são elementos fundamentais para o rendimento e a durabilidade delas.
• Os ângulos e as superfícies na geometria das ferramentas são elementos fundamentais
para o rendimento e durabilidades delas;
• Os ângulos das ferramentas servem determinar a posição e a forma da cunha de corte;

Márcio B. da Silva
ÂNGULOS MEDIDOS NO PLANO ORTOGONAL ou plano de medida
A) ÂNGULO DE SAÍDA (γ) : ângulo entre a superfície de saída e o plano de
referência da ferramenta. Possui as seguintes características:
• Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento
superficial e no calor gerado;
• Quanto maior for o ângulo γ menor será o trabalho de dobramento do cavaco;
• O ângulo de γ depende principalmente de:
Resistência do material da ferramenta;
Quantidade de calor gerado pelo corte;
Velocidade de avanço.

Márcio B. da Silva
B) ÂNGULO DE CUNHA (β) :
• ângulo entre a superfície da saída e a de folga
• Aumentar a resistência da ferramenta;
• Quanto maior o ângulo de cunha, maior a área de dissipação de calor.

C) Ângulo de folga (α): ângulo entre a superfície de folga e o plano de corte (Ps - plano
que contém a aresta de corte e é perpendicular ao plano de referência).
O α (ângulo de folga) possui as seguintes funções e características:
⇒ Evitar o atrito entre a peça e a superfície de folga da ferramenta;
⇒ Se α é pequeno ( o ângulo β aumenta) : a cunha não penetra convenientemente no
material, a ferramenta perde o corte rapidamente, há grande geração de calor que prejudica
o acabamento superficial;
⇒ Se α é grande (o ângulo β diminui) : a cunha da ferramenta perde resistência, podendo
soltar pequenas lascas ou quebrar;
⇒ α depende principalmente da resistência do material da ferramenta e da peça a usinar.
⇒ Geralmente o ângulo α esta entre 2° e 14°.

Márcio B. da Silva
ÂNGULOS MEDIDOS NO PLANO DE REFERÊNCIA (Pr)
Ângulo de posição
Ângulo de posição
secundário
Ângulo de ponta

Márcio B. da Silva
A) Ângulo de posição principal ( χ ): ângulo entre o plano de corte (Ps) e o plano de
trabalho (Pf). O ângulo de posição possui as seguintes funções e características:
⇒ Influi na direção de saída do cavaco;
⇒ Controla o choque de entrada da ferramenta;
⇒ Distribui as tensões de corte
⇒ Se χ diminui, o ângulo de ponta (ε) aumenta , aumentando a resistência da
ferramenta e a capacidade de dissipação de calor;
⇒ O controle de χ reduz as vibrações, uma vez que as forças de corte estão
relacionadas com este ângulo. Geralmente o ângulo χ está entre 30° e 90°;

B) Ângulo de ponta (ε): ângulo entre os planos principal de corte (Ps) e o secundário
(P’s);
⇒ Tem como principal função aumentar a resistência mecânica da ferramenta de corte;
⇒ Quanto maior o ângulo de ponta, maior a área de dissipação de calor e maior é a
resistência da ferramenta de corte.
C) Ângulo de posição secundária (χ’): ângulo entre o plano secundário de corte (P’s)
e o plano de trabalho.
⇒ Indica a posição da aresta secundária de corte;
⇒Tem como principal função, controlar o acabamento da superfície usinada.
⇒ Este acabamento depende do raio de quina da ferramenta.

Márcio B. da Silva
ÂNGULO MEDIDO NO PLANO DE CORTE (Ps)
Ângulo de inclinação (λ): ângulo entre a
aresta de corte e o plano de referência.
Funções do ângulo “λ”:
⇒ controlar a direção de saída do cavaco;
⇒ proteger a quina da ferramenta contra
impactos;
⇒ atenuar vibrações;
⇒ geralmente λ (ângulo de inclinação) tem
um valor de –4° a 4°.

Outros atributos da cunha de corte
• Raio de ponta (rε)
• Raio de cunha (rh)
• Quebra-cavacos

Raio de ponta
• Medido no plano de referência;
• objetivo de reforçar a ponta e
reduzir as forças atuantes na
mesma;
• Tem grande influência sobre a
rugosidade da peça;
• Valores elevados garante maior
resistência à ponta da ferramenta.

Quebra-cavacos
• Principal finalidade é provocar fratura periódica do cavaco
• Representa uma modificação da geometria da cunha de
corte (ângulos de cunha e ângulos de saída);
• Sua seleção depende dos valores de avanço e profundidade
de corte;
• Existem quebra-cavacos para operação de acabamento e
desbaste.

Márcio B. da Silva
Cavaco - porção de material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se
por apresentar forma irregular.
Mecanismo de formação do cavaco

Márcio B. da Silva
CONSEQÜÊNCIA DOS ESFORÇOS NA DE FERRAMENTA

Márcio B. da Silva
FATORES DE INFLUENCIA NA FORMAÇÃO DOS CAVACOS

Etapas de mecanismo de formação de cavaco
1 - Recalque, devido a penetração da ferramenta na peça;
2 - O material recalcado sofre deformação plástica, que aumenta
progressivamente, até que tensões cisalhantes se tornem suficientemente
grandes para que o deslizamento comece;
3 - Ruptura parcial ou completa, na região de cisalhamento, dando origem aos
diversos tipos de cavacos;
4 - Movimento sobre a superfície de saída da ferramenta.

PROCESSO DE CORTE
• Recalque Inicial
• Deformação e Ruptura
• Deslizamento das Lamelas
• Saída do Cavaco
Etapas da formação do cavaco

Márcio B. da Silva
GENERALIDADES DO PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CAVACO

Grande importância na teoria da usinagem, pois
orienta sobre fatores de usinabilidade como:
• Força específica de usinagem,
• volume de cavaco produzido por unidade de
energia, temperatura,
• esforços de usinagem,
• desgaste da ferramenta, entre outros
Fator de Recalque

Márcio B. da Silva
SOLICITAÇÕES TÉRMICAS NA CUNHA DE CORTE

TEMPERATURA DE CORTE
Principais causas do aumento de temperatura no corte:
- Deformação da raiz do cavaco
- Atrito entre peça e ferramenta
- Atrito entre cavaco e ferramenta

Principais fontes de Dissipação de Calor na usinagem
•Cavaco
•Peça
•Ferramenta
•Meio ambiente

Os valores das proporções variam com:
- O tipo de usinagem: torneamento, fresamento,
brochamento, etc.;
- O material da ferramenta e da peça;
- A forma da ferramenta;
- As condições de usinagem.

Classificação dos Cavacos
De acordo com Ferraresi, os cavacos podem ser classificados como:
1) Quanto ao tipo:
• Contínuo
• Cisalhamento
• Ruptura
2) Quanto à forma
• Em fita
• Helicoidal
• Espiral
• Em Lasca ou em pedaço

Márcio B. da Silva
TIPOS DE CAVACO

CAVACO CONTÍNUO
• Mecanismo de Formação: O cavaco é formado continuamente,
devido a ductilidade do material e a alta velocidade de corte;
• Acabamento Superficial: Como a força de corte varia muito
pouco devido a contínua formação do cavaco, a qualidade
superficial é muita boa.

Márcio B. da Silva
TIPOS BÁSICOS DE CAVACOS
Características
- contínuo
- superfície variável
- lado de baixo geralmente suave
Formação do cavaco
- fluxo contínuo do material
- elementos do cavaco não se separam em
zonas de cisalhamento
Condições de formação
- materiais resistentes em condições
favoráveis
- alta velocidade de corte
- grandes ângulos efetivos de usinagem
- CAVACOS CONTÍNUOS

Aresta postiça de corte
Adesão de material sobre a face da ferramenta.
Material da peça altamente encruado que caldeia
na face da ferramenta e assume a função de
corte.

CAVACO DE RUPTURA
(ARRANCADO)
• Mecanismo de Formação: Este cavaco é produzido na usinagem de materiais
frágeis como o ferro fundido, bronze duro e latão. O cavaco rompe em pequenos
segmentos. Nos FoFo, por exemplo, o cavaco rompe devido a presença de grafita,
produzindo uma descontinuidade na microestrutura.
• Acabamento Superficial: Devido a descontinuidade na microestrutura produzida
por exemplo pela grafita ( no caso do FoFo), o cavaco rompe em forma de concha
gerando uma superfície com qualidade superficial inferior.

Márcio B. da Silva
Características
- fragmentos arrancados de peças
usinadas
- materiais frágeis
- fluxo não contínuo do material
- completa desintegração do cavaco
Condições de formação
- o cavaco rompe em forma de concha
gerando uma superfície com qualidade
superficial inferior
- materiais com baixa ductilidade
- condições desfavoráveis de usinagem
- CAVACOS ARRANCADOS OU DESCONTÍNUO

CAVACO LAMELAR OU CISALHADO
• Mecanismo de Formação: O material fissura no ponto mais solicitado.Ocorre ruptura
parcial ou total do cavaco.A soldagem dos diversos pedaços (de cavaco) é devida a alta
pressão e temperatura desenvolvida na região.O que difere um cavaco cisalhado de um
contínuo (aparentemente), é que somente o primeiro apresenta um serilhado nas bordas.
• Acabamento Superficial:A qualidade superficial é inferior a obtida com cavaco contínuo,
devido a variação da força de corte.Tal força cresce com a formação do cavaco e diminui
bruscamente com sua ruptura, gerando fortes vibrações que resultam em uma superfície
com ondulações.

Márcio B. da Silva
Características
- podem ser soltos ou unidos;
- superfície fortemente indentada;
- cavacos lamelares somente são
levemente deformados no plano de
cisalhamento, e novamente soldados.
- serilhado nas bordas o difere do cavaco
contínuo
- fluxo não contínuo do material;
- a descontinuidade é causada por
irregularidades no material, vibrações,
ângulo efetivo de corte muito pequeno,
elevada profundidade de corte, baixa
velocidade de corte.
-CAVACOS LAMELARES

Quanto à forma, os cavacos são classificados
como:
• Em fita;
• Helicoidal;
• Espiral;
• Em lasca ou pedaços.
OBS: o material da peça é o fator que mais influência na forma e no tipo de cavaco.
OBS 2: Em termos de parâmetros, o avanço é o parâmetro mais impostante
seguido da profundidade de corte, a afetar a forma do cavaco
Cavacos contínuos, parcialmente contínuos,
cavaco lamelar
Cavaco descontínuo ou arrancado

5
Classificação dos cavacos quanto à forma
Inconvenientes do cavaco contínuo (em fita)
•Pode ocasionar acidentes, visto que eles se enrolam em torno da
peça, da ferramenta ou dos componentes da máquina;
•Possíveis danos à ferramenta e à peça;
•Dificulta a refrigeração direcionada, desperdiçando o fluido de corte;

Inconvenientes do cavaco contínuo (em fita)
•Dificulta o transporte (manuseio), ocupa muito volume;
(a) fita (b) helicoidal (c) pedaço
•Ele prejudica o corte, no sentido de poder afetar, o acabamento, as forças de corte e a
vida útil das ferramentas.

Márcio B. da Silva
CLASSIFICAÇÃO DOS CAVACOS
➔ influência do avanço e da profundidade de corte sobre a formação do
cavaco

CLASSIFICAÇÃO DOS CAVACOS
Figura - Influência do ângulo de saída na forma dos cavacos.

Márcio B. da Silva
GUME POSTIÇO
Gume postiço
– Adesão de material sobre a face da ferramenta;
– Material da peça altamente encruado que caldeia na face da ferramenta
e assume a função de corte.

Quebra-cavaco
Apesar das condições de corte poderem ser escolhidas para evitar ou pelo
menos reduzir a tendência de formação de cavacos longos em fita (contínuo
ou cisalhado), até o momento, o método mais efetivo e popular para produzir
cavacos curtos é o uso de dispositivos que promovem a quebra mecânica
deles, que são os quebra-cavacos.
Vantagens do uso do quebra-cavaco
•Redução de transferência de calor para a ferramenta por reduzir o contato entre o
cavaco e ferramenta;
•Maior facilidade de remoção dos cavacos;
•Menor riscos de acidentes para o operador;
•Obstrução menor ao direcionamento do fluido de corte sobre a aresta de corte da
ferramenta.

Tipos mais comuns de quebra-cavacos
• a) Quebra-cavaco fixado mecanicamente; b) Quebra-cavaco usinado
diretamente na ferramenta; c) Quebra-cavaco em pastilha sinterizada.
a
b
c
a) Quebra-cavaco
fixado mecanicamente;
b) Quebra-cavaco
usinado diretamente na
ferramenta;.
c) Quebra-cavaco em
pastilha sinterizada

Diferentes tipos de quebra-cavaco, executados na própria cunha cortante.
A execução dos chamados quebra-cavacos na superfície de saída das
ferramentas permite obter os cavacos helicoidais e em pedaços.

Os quebra-cavacos postiços, são fixados mecanicamente sobre a ferramenta, este tipo
permite variara as dimensões do quebra-cavaco de acordo com as condições de usinagem.
Quebra cavacos
postiços

Formação do cavaco (Processo Periódico)
• Recalque
• Deformação plástica
• Ruptura
• Mov. sobre a sup. de saída da ferramenta
As condições que acontecem este escorregamento têm influências marcantes no
processo.
Interface ferramentacavaco

Interface ferramentacavaco
Influência do movimento do cavaco na superfície de saída:
• Mecanismo de formação do cavaco
• Forças de usinagem
• Calor gerado durante o corte
• Temperatura de corte
• Mecanismo e taxa de desgaste das ferramentas

DIFICULDADES
• Observações diretas durante o corte oferece poucos
detalhes.
• Velocidades de saída dos cavacos são, normalmente
muito elevadas (Vcav = 120 m/min = 2m/s, às vezes
maiores).
• Áreas de contato cavaco-ferramenta muito pequenas
(A= 6mm2 , às vezes menores).

Teorias antigas concentravam os estudos no pano de cisalhamento
primário, entre eles Piispanen:

Congelamento do corte. A
ferramenta de corte no
torneamento é retraída, com
velocidade superior a velocidade
de corte (de 2 a 3 vezes maior),
deixando a raiz do cavaco em
condições de análises em
microscópios para estudos.
Técnicas de Quick-Stop

• Aderência (seizure ou sticking)
• Escorregamento (sliding)
• Aresta postiça de corte, APC (built-up-edge,
BUE)
Na interface cavaco-ferramenta podem existir três
condições distintas:

Atrito em Usinagem
N – Força normal
F – Força tangencial
Força normal limite

Atrito em Usinagem
Regime I –Vale a lei de Coulomb (µ=τ
σ)
Regime III – τ é independente de σ
Regime II –Transição entre os regimes I
e III.O coeficiente de atrito diminui com
o aumento da carga normal.

Atrito em Usinagem
Durante o corte dos metais os, regimes I e III ocorrem simultaneamente.
• a tensão normal é máxima na ponta da
ferramenta e decresce exponencialmente
até zero, no ponto onde o cavaco perde
contato com a superfície de saída.
• A tensão cisalhante é constante na zona
de aderência e decresce na zona de
escorregamento até o valor zero.
• Na região de aderência, Ar = A
• Na região de escorregamenro, Ar << A

Nestas condições existe um íntimo contato entre o cavaco e a ferramenta (Ar =
A), garantido pela alta tensão de compressão. Movimento na interface, ocorre
dentro da zona de fluxo, onde existe um gradiente de velocidades. Na interface,
o material é estacionário, mas a poucos mícrons acima a velocidade assume o
valor da velocidade de saída do cavaco. As deformações podem chegar à ordem
de 100 e ocorrem por cisalhamento termoplástico adiabático. Praticamente todo
trabalho de cisalhamento é convertido em calor, elevando a temperatura da
ferramenta.
Condições de aderência

O mecanismo de deformação plástica na interface ferramenta-cavaco ocorre de dois
modos diferentes:
• A baixas velocidades de corte e avanço, com formação de APC, ocorre por
movimento de discordâncias, o que acarreta, por tanto, encruamento.
• A altas taxas de remoção de material na zona de aderência, as deformações de
cisalhantes estão confinadas a estreitas bandas de cisalhamento termoplástico.
Condições de aderência

Alguns elementos são introduzidos nos materiais de corte fácil, tais como
chumbo, o selênio, o telúrio, o bismuto, etc., que funcionam como lubrificantes
sólidos (internos) e formam um filme na interface, com resistência ao
cisalhamento menor que a resistência da matriz, eliminando por completo a zona
de aderência, prevalecendo totais condições de escorregamento, diminuindo
assim, as temperaturas de corte as forças de usinagem e os desgastes das
ferramentas.
CASOS ESPECIAIS EM QUE A ADERÊNCIA É EVITADA

Nestas condições a área real é menor que a área aparente. Neste
caso não existe a zona de fluxo, e movimento relativo ocorre
justamente na interface. A geração de calor ocorre por flashes, em
cada ponto de contato.
Condições de escorregamento

A formação da APC é um processo envolvendo deformação
plástica, encruamento e formação de microtrincas. Ela só se
formará na presença de segunda fase na matriz do material sob
corte. A segunda fase é quem garante um estado triaxial de tensão,
devido a taxas de deformações diferentes, desta em relações à
matriz, para promover o aparecimento de microtrincas.
Aresta Postiça de Corte

Podem existir três situações distintas:
• Aderência + Escorregamento ;
• Escorregamento (com eliminação da aderência pela adição de elementos de livre-
corte);
• Aresta Postiça de Corte - APC .
Em se prevalecendo qualquer uma destas, temos três situações distintas, e portanto os
efeitos na usinagem são também diferentes, principalmente na força de usinagem, na
temperatura de corte e no desgaste das ferramentas de corte.
RESUMO DAS CONDIÇÕES DA INTERFACE CAVACO-FERRAMENTA

FORÇA DE USINAGEM
A força de usinagem F se decompõe em:
- Força de corte Fc;
- Força de avanço Ff ;
- Força passiva Fp,

O conhecimento da força de usinagem F é
necessário para:
• Para o projeto de uma máquina ferramenta (dimensionamento das
estruturas, acionamentos, fixações, etc.);
• Para a determinação das condições de corte em condições de trabalho;
• Para a avaliação da precisão de uma máquina ferramenta, em certas
condições de trabalho (deformação da ferramenta, máquina e peça);
• Para a explicação de mecanismos de desgaste.

• Os componentes da força de usinagem (Fc, Ff e Fp) diminuem
com o aumento da velocidade de corte vc devido à diminuição
da resistência do material com o aumento da temperatura.
• Os componentes da força de usinagem aumentam com o
aumento da profundidade de corte ap de uma forma
proporcional (só vale para ap maior que o raio de quina).
O conhecimento da força de usinagem F:

Se for suposto que a deformação devido ao corte é um processo simples de
cisalhamento em bloco, poderemos estimar a deformação cisalhante na
usinagem. A deformação cisalhante γc é o deslocamento angular dividido pela
distância perpendicular entre os planos de cisalhamento.

Existem três velocidades que devem ser especificadas no corte para cavacos
contínuos. A velocidade de corte v é a velocidade da ferramenta relativa à
peça. A velocidade do cavaco relativa à face da ferramenta é a velocidade de
saída do cavaco vc. A velocidade do cavaco relativa à peça é a velocidade de
cisalhamento vs. Pela conservação de massa, 𝑣𝑡 = 𝑣𝑐𝑥𝑡𝑐 de forma que

As três componentes de velocidade fornecem a relação cinemática, através da
qual podemos ver que a soma vetorial da velocidade de corte com a velocidade
de saída do cavaco é igual ao vetor velocidade de cisalhamento. Pode ser
demonstrado geometricamente que:

Conhecendo vs, podemos estabelecer a taxa de deformação cisalhante no corte:
onde (Ys)máx, uma estimativa do valor máximo da espessura da zona de
cisalhamento, é aproximadamente 10−3pol. (2,54 x 10−1mm).

Componentes de força no corte ortogonal
forças e as tensões que atuam nas operações
de corte dos metais.
• PR - é a força resultante entre a face da ferramenta e o cavaco,
• P'R é a mesma força resultante entre a peça e o cavaco ao
longo do plano de cisalhamento.

ComponenteTangencial.
Onde: força horizontal (cortante) Fh é a força vertical
(impulsora) Fv
 Se as componentes da força cortante são conhecidas, então o coeficiente de
atrito na face da ferramenta é dado por:

A força resultante pode ser decomposta paralelamente, Fse
normalmente, Fns ao plano de cisalhamento.

Por vezes é conveniente sermos capazes de predizer Ф através de outros parâmetros mais
facilmente determináveis. Merchane utilizou a hipótese de que o plano cisalhante deveria
estar a um ângulo que minimizasse o trabalho feito no corte, o que resulta na expressão:
Uma análise por Lee e Shaffer, utilizando a teoria do campo de linhas de
deslizamento, forneceu

POTÊNCIA DE USINAGEM
• A potência de corte Pc é a potência disponível no gume da ferramenta e
consumida na operação de remoção de cavacos. É ela que interessa no cálculo
de forças e pressões específicas de corte.
• A potência de acionamento Pa é a potência fornecida pelo motor à máquina-
ferramenta. Ela difere da potência de corte pelas perdas que ocorrem por atrito
nos mancais, engrenagens, sistemas de lubrificação e refrigeração, sistema de
avanço, etc.
• A potência de avanço, embora seja uma parcela utilizada na operação de
corte, é muito pequena em relação à potência de corte, sendo mais prático
reuni-la no grupo das “perdas”.
• A potência em vazio Po é a potência consumida pela máquina-ferramenta
ligada, com o mecanismo de avanço funcionando, porém sem que tenha lugar
qualquer operação de corte.

A potência (energia por Unidade de tempo) necessária para
cortar é. O volume 𝐹ℎ𝑣 de metal removido por unidade de
tempo (taxa de remoção de metal) é 𝑍𝑥 = 𝑏ℎ𝑣. Assim, a
energia por unidade de volume (U) é dada por
onde b é o comprimento do cavaco, e h é a espessura do cavaco não-deformado. A energia
envolvida na remoção de uma unidade de volume de metal é frequentemente denominada energia
específica de curte. Esta energia depende não só do material que esteja sendo usinado como
também da velocidade de corte, avanço, ângulo de saída e outros parâmetros característicos da
usinagem.

A energia total para o corte pode ser subdividida em algumas
componentes:
1. A energia necessária para produzir deformação generalizada na zona de cisaIhamento;
2. A energia do atrito resultante do deslizamento do cavaco sobre a face da ferramenta;
3. A energia necessária para provocar ondulações no cavaco;
4. Energia de quantidade de movimento associada com variação em quantidades de movimento à
medida que o metal cruza o plano de cisalhamento;
5. A energia necessária para produzir a nova área superficial.
OBS: Numa operação de usinagem típica a energia cisalhante será cerca de 75 por cento da
total, a energia do atrito cerca de 25 por cento, sendo a energia associada com as outras três
componentes desprezível.

A força principal de corte Fc é a base para o cálculo
da potência de usinagem. No caso do torneamento,
pode-se estabelecer a seguinte relação entre a força
de corte e a área da seção de usinagem:
onde, kc é a pressão específica de corte em [N/mm2].

Usinagem Bruno.pptx

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais de Bruno Guedes

Mais de Bruno Guedes (6)

Usinagem Bruno.pptx