SUMÁRIO
2.5 Energia específica na retificação
A energia especifica de retificação é definida como a energia requerida na remoção da unidade de material dentro do processo de retificação, neste processo a força normal é bem maior que a força tangencial então a expressão para o cálculo desta energia por unidade de volume de material (u) é dada pela Eq. (2.7):
F .v
P t s 3
u = = [J / mm ]
Qw v .a .bw e
Onde Qw é a taxa de volume de material removido, Ft é a componente tangencial da
força exercida pelo rebolo sobre a peça, b é largura de retificação e ae é penetração de
trabalho.
Outra grandeza muito empregada na retificação é a taxa específica de material ou volume removido (Q‟) dado pela razão entre a taxa de material removido e largura de retificação cuja unidade é dada por [mm3/s/mm].
A energia específica de corte no processo de retificação é maior que aquela observada nos processos de usinagem com ferramenta com geometria definida. Esta grandeza é talvez uma das mais importantes para se determinar a eficiência de um processo de retificação sob o aspecto de integridade superficial das peças retificadas. Juntamente com outras grandezas, como por exemplo, a potência específica de retificação (P”) é um indicativo das condições de queima ou não de uma peça à retificação (Figura 2.7).
Figura 2.7 – Potência específica vs. remoção de material específica durante a retificação de anel sincronizado (aço endurecido 25MoCr4, 61HRc) com rebolo de CBN vitrificado do tipo copo cônico na presença de fluido à base de ésteres (adaptado de ROWE, 2009).
Na prática, a energia específica de corte pode ser utilizada para a estimativa da temperatura na superfície ou da potência de corte. Sob um ponto de vista teórico, o entendimento da origem da energia específica de corte pode fornecer subsídios para a descrição dos mecanismos do processo (MALKIN e JOSEPH, 1975). Estes mesmos autores relataram que a energia total de retificação se divide em três partes: energia para formação do cavaco que corresponde à maior parcela, a energia para deformação do material e a energia empregada no atrito e riscamento proveniente do contato entre áreas dos abrasivos e da peça durante a retificação (Figura 2.8).
Figura 2.8 – Representação esquemática da dissipação de energia na região de corte para operação de retificação (KÖNIG, 1980 apud MARINESCU et al., 2007).
À medida que a espessura do cavaco aumenta com a taxa de remoção de material, ambas as energias envolvidas nas fases de deformação e de riscamento diminuem por volume de material removido, enquanto que a parcela de energia para a formação do cavaco permanece constante. Portanto, somente quando a energia específica mínima é atingida é que de fato toda a energia será empregada na formação do cavaco. Marinescu et
al. (2004) avaliaram a relação entre a energia específica, a espessura de corte equivalente e taxa de remoção de material (TRM) durante a retificação cilíndrica de aço fundido (dureza de 61 HRc) com rebolo de óxido de alumínio (A465K5V30W) com VS= 30 m/s, e na
presença de fluido (emulsão sintética) na concentração de 6 %. Eles observaram também que a energia específica diminuiu com o aumento da espessura de corte equivalente e que a maior energia foi obtida após a usinagem com a menor velocidade do avanço do rebolo (Figura 2.9).
Figura 2.9 – Relação entre energia específica de retificação e espessura de corte equivalente em aço fundido (Adaptada de MARINESCU et al., 2004).
Shaw (1996) observou, durante os ensaios de retificação, que a velocidade do rebolo exerceu pouca influência na energia específica, ao contrário da espessura de cavaco não deformado que influenciou muito. Além disso, à medida que a energia específica diminuía, a espessura não deformada do cavaco aumentava consideravelmente e para demonstrar esta relação utilizou a Eq. (2.8), onde a energia específica varia exponencialmente com a espessura de cavaco não deformado (hcu):
1
U n
hcu
(2.8) Onde n assume valor em torno de 0,3 para condições de semi-acabamento, onde são formados pequenos cavacos e 1,0 para situações de acabamento na retificação.
Agarwal e Rao (2008) realizaram um estudo do cálculo da energia específica de retificação de carbeto SiC (dureza de 25 GPa) em diferentes condições de corte. Eles empregaram um rebolo de diamante com tamanho do grão igual a 121 µm e os seguintes parâmetros: velocidade de corte igual a 37 m/s, velocidade da peça de 5 m/min e cinco penetrações de trabalho (5, 15, 25, 35 e 45 µm) e observaram que a energia específica diminuía conforme a espessura não deformada do cavaco aumentava como mostra o gráfico da Fig. 2.10.
Figura 2.10 – Efeito da máxima espessura do cavaco sobre a energia específica de retificação (AGARWAL e RAO, 2008).
Além da energia específica é importante comentar sobre a força de corte na retificação, embora não seja o foco deste trabalho. Durante o processo de retificação, os
grãos abrasivos penetram no material da peça, com velocidade e trajetória definidas, de modo que a direção e sentido das forças que atuam sobre cada grão sejam conhecidos.
As componentes da força de corte, uma tangencial à direção de corte, denotada por (Fts) e outra normal à direção de corte, denotada por (Fns) na retificação podem ser
observadas na Fig. 2.3 (Adaptada, MARINESCU et al., 2007).
O conhecimento e controle da força de corte na retificação são de extrema importância para a determinação da potência motriz do rebolo e o dimensionamento estrutural da máquina, em geral a força tangencial está entre 25 a 40% da força normal (MACHADO et
al., 2011).
A análise das forças que atuam momentaneamente sobre cada aresta e o comportamento do processo permite interpretar o resultado do trabalho, em termos de qualidade da peça retificada e do desgaste do rebolo, por exemplo, (SOUZA, 2012).
Enquanto a componente tangencial da força fornece informações sobre a potência consumida e a energia necessária para remover uma determinada quantidade de material, a componente normal da força é um indicativo da qualidade da superfície retificada, questão dimensional e geométrica da peça.
A qualidade e as dimensões da peça retificada também são influenciadas pela aplicação do fluido de corte, no tópico seguinte apresentaremos as classes e formas de aplicação dos fluidos de corte.