Cap. 2 – Geometria da Cunha de Corte(11.1) PROCESSOS DE USINAGEM-Turma: UR Cap. 2 – Geometria da...

PROCESSOS DE USINAGEM-Turma: UR Cap. 2 – Geometria da Cunha de Corte(11.1)Cap. 2 – Geometria da Cunha de Corte(11.1)

DINIZ, Anselmo Eduardo. Tecnologia da Usinagem dos Materiais. mm editora, São Paulo

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho MotaProf.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota

αa

βn

Уn

INTRODUÇÃO

A geometria da ferramenta de corte exerce influência, juntamente com outros fatores, a usinagem dos metais. É necessário, portanto, definir a ferramenta através dos ângulos da “cunha” para cortar o material

Princípio da cunha cortante

2

- Superfície a usinar: é a superfície da peça a ser removida pela usinagem- Superfície usinada: é a superfície desejada, produzida pela ação da

ferramenta de corte- Superfície transitória: é a parte da superfície produzida na peça pelo gume

da ferramenta e removida durante o curso seguinte de corte, durante a rotação

seguinte da peça ou da ferramenta ou pelo gume seguinte.

Superfícies da PeçaSuperfície usinada

Superfície transitória

Superfície a usinar

Elementos da Ferramenta

Superfície lateral de folga

Ponta com Curvatura

Superfície principal de folga

Chanfro da Superfície principal de folga

Chanfro da Superfície principal de saída

Aresta Principal de Corte

CaboSuperfície de Saída

Aresta lateral de Corte

Chanfro da superfície lateral de folga

MOVIMENTOS DA PEÇA E DA FERRAMENTA

Todos os movimentos, direções de movimentos e velocidades são definidos relativamente à peça.

Movimento de corte: corresponde ao movimento principal produzido pela máquina ou manualmente

Movimento de avanço: é o movimento produzido pela máquina ferramenta ou manualmente, com o objetivo de provocar um movimento relativo adicional entre a peça e a ferramenta, o qual somado ao movimento de corte leva a geração de uma superfície usinada com as características geométricas desejadas.

Movimento resultante de corte: é o movimento resultante efetivo dos movimentos de corte e de avanço.

Velocidade de corte (VC): é a velocidade instantânea do movimento principal, do gume em relação a peça. É importante não confundir velocidade de corte com rotação da peça ou ferramenta. A velocidade de corte é a velocidade tangencial do gume da ferramenta, em relação à peça, e é expressa normalmente em m/min. A rotação de peça ou ferramenta é uma velocidade angular, expressa em rpm.


x

y

z


Va

Vr Vc

PRINCÍPIO DA FERRAMENTA DE CORTE (CUNHA CORTANTE)

Variação do ângulo da cunha, em função da dureza do material.

TODAS AS FERRAMENTAS DE CORTE SÃOCOMPOSTAS POR UMA MAIS CUNHAS DE CORTES

ÂNGULOS DAS FERRAMENTAS DO TORNO E DA PLAINA

α + β + γ = 90°

Ângulos de folga (α), de cunha (β) e de saída (γ)

Ângulo de folga (α) e de saída (γ)

para uma ferramenta de corte de plaina.

ORIENTAÇÃO PARA ÂNGULOS DA FERRAMENTA

DU

RE

ZA

DO

MA

TE

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L

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GU

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E C

UN

HA

( n

)

INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO DA CUNHAEM RELAÇÃO Á SUPERFÍCIE A CORTAR

Ângulo de saída (γ ) para uma ferramenta de torno.

INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO DA CUNHA EM RELAÇÃO A SUPERFÍCIE A CORTAR

Não basta que a cunha “c” tenha um ângulo adequado ao material a usinar. Sua posição influi também decisivamente nas condições de corte.

O ângulo de folga ou incidência “f” impede o contacto, com a peça, na parte de baixo do bico, facilitando assim a penetração da ferramenta.

O ângulo de saída ou ataque “s” também exerce grande influência nas condições de corte. Segundo as experiências, o valor do ângulo de saída ou de ataque, resulta maior ou menor atrito do cavaco no bico da ferramenta e portanto maior ou menor aquecimento da aresta cortante.

O ângulo de saída ou de ataque pode ser positivo, negativo ou nulo. Na fig. 11 se tem exemplo de s=0 (usado para materiais muito duros

tais como ferro fundido duro e bronze duro). Na fig. 12 apresenta-se o caso de um ângulo de saída negativo (s<0)

usado no corte de materiais plásticos.

Influência da altura da ferramenta ( fora do centro)

Quando a ferramenta é fixada fora do centro ocorre mudança dos ângulos de folga e de saída, o ângulo de cunha não muda.

Quando a ferramenta sobe o ângulo de incidência diminui e o de saída aumenta.

QUEBRA CAVACOSQUEBRA CAVACOS

PRINCIPAIS ÂNGULOS DA FERRAMENTA

αa

βn

Уn

Ângulo de cunha ( n )

É o ângulo de cunha da ferramenta.

As ferramentas de corte, especialmente as pastilhas de corte, vêm de fabrica com ângulo apropriado para usinagem de materiais pré-estabelecidos em função do material da pastilha.

Quando a ferramenta é de aço, o ângulo pode ser modificado mediante afiação.


αa

βn

Уn

Ângulo de incidência principal ou de folga ( α )

A função do ângulo de incidência é evitar o atrito entre a peça e o flanco (superfície de incidência) da ferramenta e permitir que o gume penetre no material e corte-o livremente.

Se o material da ferramenta é de alta resistência, pode-se usar ângulos de incidência grandes, sem perigo de quebra.


αa

βn

Уn

Se o ângulo for muito pequeno

1. O gume não pode penetrar convenientemente no material e a ferramenta cega rapidamente;

2. Ocorre atrito contra a peça, gera sobre aquecimento da ferramenta e acabamento superficial ruim.

Se o ângulo for muito grande

1. O gume quebra ou solta uma série de pequenas lascas, em virtude de apoio deficiente.

O tamanho do ângulo de incidência depende de:

1. Resistência do material da ferramenta;

2. Resistência do material da peça a ser usinada.


αa

βn

Уn

Ângulo de saída do cavaco ( n )

É um dos ângulos mais importantes da ferramenta, pois influi decisivamente na força e na potência de corte, no acabamento de superfície usinada e no calor gerado. Sua função é a de facilitar o escoamento do cavaco. Em princípio, deve ser o maior possível, pois isto determina uma retirada mais fácil do cavaco.

O ângulo de saída depende dos seguintes fatores:

1. Resistência à compressão e tenacidade do material da ferramenta de corte;

2. Resistência e dureza do material a usinar;

3. Quantidade de calor gerado pelo corte;

4. maiores velocidades de avanço, exigem menores ângulos de saída.


10º

40º

40º

8º

55º

27º

8º

62º

20º

8º

68º

14º

8º

74º

8º

6º

84º

AlumínioCobre Macio

Aço muito macioBronze MacioLigas de Alumínio

Aço MacioBronze Macio

Aço MédioLatão Macio

Aço FundidoAço DuroLatão Médio

Ferro Fundido Extra DuroAço Manganês


10º40º

40º

8º

55º

27º

8º

62º

20º

8º

68º

14º

8º

74º

8º

6º

84º

AlumínioCobre Macio

Aço muito macioBronze MacioLigas de Alumínio

Aço MacioBronze Macio

Aço MédioLatão Macio

Aço FundidoAço DuroLatão Médio

Ferro Fundido Extra DuroAço Manganês

Geometria da ferramenta

VERIFICAÇÕES DOS ÂNGULOS NA AFIAÇÃO DAS FERRAMENTAS

PLANOS EM UMA FERRAMENTA DE CORTE

Plano de Referência (Pr): passa pelo ponto de corte escolhido e é perpendicular à direção de corte;

Plano de Trabalho (Pf): passa pelo ponto de corte contém as direções de avanço e de corte;

Plano de Corte: *Principal (Ps): passa pelo ponto de corte

escolhido, é tangente à aresta principal de corte e perpendicular ao plano de referência da ferramenta;

*Secundário (Ps'): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido, é tangente à aresta secundária de corte e perpendicular ao plano de referência da ferramenta.

Planos do sistema de referência da ferramenta

ÂNGULOS MEDIDOS NO PLANO DE REFERÊNCIA (Pr)

a) Ângulo de posição ( χ ): ângulo entre o plano de corte (Ps) e o plano de trabalho (Pf).

b) b) Ângulo de ponta (ε): ângulo entre os planos principal de corte (Ps) e o secundário (P’s);

Cinemática Geral dos Processos de Usinagem

Os processos de usinagem necessitam de um movimento relativo entre

peça e ferramenta.

Fatores a serem considerados na escolha da geometria da ferramenta:

➔ Material da ferramenta ➔ Material da peça ➔ Condições de corte ➔ Tipo de operação ➔ Geometria da peça

Conseqüência dos esforços na de Ferramenta

Afiadora de ferramentas

REBOLO

O rebolo (ou disco de retífica) é, basicamente, constituído de um aglomerado de partículas duras (abrasivas), unidas por um ligante.

A eficiência do rebolo está diretamente relacionado com o tipo do abrasivo empregado, o ligante e a porosidade existente.

Fig. 2: Componentes do rebolo de retífica. (ERASTEEL)

Rebolo• Quanto à dureza do rebolo:

• Quanto à estrutura

As exigências básicas para materiais usados como ferramenta de corte são:

MATERIAIS USADOS PARA FERRAMENTA DE CORTE

1. Elevada dureza a frio e a quente, bem superior a da

peça usinada;

2. Tenacidade para resistir a consideráveis esforços de

corte e impacto;

3. Resistência à abrasão;

4. Facilidade de obtenção a preços econômicos;

5. Estabilidade química.

• Aços carbono;

• Aços rápidos comuns;

• Aços rápidos com cobalto;

• Ligas fundidas;

• Metais duros;

• Cermetos ou compósitos

• Cerâmicas;

• Diamantes;

• Nitreto de boro cúbico (CBN).

FERRAMENTAS DE CORTE

Morfologia do pó de diamante, de tamanho médio de partícula 20mm, com um aumento de 925X.

Brocas de Diamante


Material da ferramenta Material da peça Condições de corte Tipo de operação Geometria da peça

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Geometria da Cunha de Corte

Para cada par material de ferramenta / material de peça têm uma geometria de corte apropriada ou ótima.

A geometria da ferramenta influência na:

Formação do cavaco Saída do cavaco Forças de corte Desgaste da ferramenta Qualidade final do trabalho

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FIMProf. Mota

Rebolo

• Quanto à velocidade da mesa, existem as seguintes relações:

INFLUÊNCIA DA CUNHA DA FERRAMENTA

INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO DA CUNHA EM RELAÇÃO A SUPERFÍCIE A CORTAR

Cunha cortante

Ferramenta positiva ou negativa

Plano de referência

Aços carbono: São aços com teores de 0,8 a 1,5% de C.

Até 1.900 eram praticamente os únicos aços utilizados para fabricação de ferramentas de corte.

Com o aparecimento dos aços rápidos, seu emprego para ferramenta de corte reduziu-se a aplicações secundárias, sendo hoje apenas utilizado nos seguintes casos:

1. Pequenas oficinas de reparo, uso doméstico e de lazer;

2. Ferramentas que serão utilizadas uma única vez ou para execução de poucos peças;

3. Para ferramentas de formar, na usinagem de latão e ligas de alumínio.

A indústria mecânica passou por uma grande revolução no início do século XX com a descoberta do aço rápido e com a organização do trabalho através da administração científica (princípio de organização industrial onde o ponto principal é a eficiência do trabalho, e os fatores humanos são deixados em segundo plano), ambos apresentados por F. W. Taylor.

Aços rápidos comuns

Aços rápidos comuns

O desenvolvimento original do aço rápido partiu do emprego de tungstênio (wolfrâmio), cromo e vanádio, como elementos básicos de liga, com um teor de carbono de 0,5 a 0,8%, baixo teor de silício (0,05%) e teor de manganês tão baixo quanto possível, a fim de evitar a fragilidade.

Um dos tipos mais populares foi o aço rápido 18-4-1, assim chamado pelas percentagens correspondentes de tungstênio, cromo e vanádio participantes de sua composição.

Tende a arrancar a peçaAplicação: acabamento

Tende a apertar a peçaAplicações: - Rasgos de chavetas- Desbastes- Cortes profundos- Cortes com serra circularInconvenientes: -Tende aumentar as folgas do fuso da mesa- Requer mais potência no início de corte- Riscos de dano a máquina

Fresamento concordante / Fresamento discordante

As exigências básicas para materiais usados como ferramenta de corte são:

MATERIAIS USADOS PARA FERRAMENTA DE CORTE

1. Elevada dureza a frio e a quente, bem superior a da peça usinada;

2. Tenacidade para resistir a consideráveis esforços de corte e impacto;

3. Resistência à abrasão;

4. Facilidade de obtenção a preços econômicos;

5. Estabilidade química.


Material da ferramenta Material da peça Condições de corte Tipo de operação Geometria da peça

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Geometria da Cunha de Corte

Para cada par material de ferramenta / material de peça têm uma geometria de corte apropriada ou ótima.

A geometria da ferramenta influência na:

Formação do cavaco Saída do cavaco Forças de corte Desgaste da ferramenta Qualidade final do trabalho

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