CAP.7 - DESGASTE E VIDA

DESGASTE E VIDA DA FERRAMENTA

Capítulo 7

Vida da ferramenta é o tempo que a mesma

trabalha efetivamente, até perder sua capacidade de corte, dentro de um critério previamente

estabelecido.

Atingido este tempo a ferramenta deve ser reafiada ou substituída.

• _{O percurso de corte (Lc) e o percurso de avanço (Lf)} para uma vida de T minutos, são dados por:

•

_{Lc = vc.T (km)}

1000

• _{Os fatores que determinam a fixação de um} determinado valor limite de desgaste para o fim da vida da ferramenta são vários.

• _{A ferramenta deve ser retirada de uso} quando:

• _{a) Os desgastes atingirem proporções tão} elevadas que se receia a quebra da aresta de corte. Isto é crítico em operações de

desbaste onde, por não ser necessárias a obtenção de tolerâncias apertadas e bons

acabamentos superficiais, permite-se que os desgastes cheguem a valores altos;

• _{b) devido ao desgaste da superfície de folga} da ferramenta não é mais possível a

obtenção de tolerâncias apertadas e/ ou de bons acabamentos superficiais da peça. Isto é crítico em operações de acabamento;

• _{c) Os desgastes crescem muito, fazendo com} que a temperatura da aresta cortante

ultrapasse a temperatura na qual a

ferramenta perde o fio de corte (a aresta de corte se decompõe).

• _{Isto é crítico em ferramenta de aço rápido} que suportam temperaturas menores que outros materiais para ferramentas;

• _{d) o aumento da força de usinagem, proveniente} dos desgastes elevados da ferramenta, interfere no funcionamento da máquina.

• _{Nas ferramentas de metal duro o desgaste frontal} é geralmente maior que o desgaste de cratera.

• _{Como o operador não conta com um rugosímetro ao lado} da máquina

• _{e como a comparação da rugosidade da peça usinada} com uma peça padrão que tenha a rugosidade limite estabalecida em projeto é um procedimento

extremamente impreciso,

• _{o operador não tem condições objetivas para decidir} sobre o momento ótimo de troca da ferramenta.

• _{O resultado, geralmente, é o grande desperdício} de ferramentas, pois dada a dificuldade que o

operador encontra para estabelecer o fim da vida da ferramenta,

• _{ele o faz de uma maneira bem conservadora} para não estragar a peça e não causar algum outro dano à produção.

• _{A solução para este problema está no} monitoramento indireto do desgaste da

ferramenta usando sensores de vibração, de emissão acústica, de parâmetros elétricos da máquina ou de força de usinagem

• _{e/ ou educar o operador a fim de que ele tenha} mais subsídios para poder decidir o momento da troca da ferramenta.

• _{Pires e Diniz (1996) aplicaram com sucesso, a} técnica de correlacionar o desgaste da

ferramenta com o crescimento da corrente

elétrica do motor de acionamento da máquina, ao qual o operador tinha acesso visual num

amperímetro instalado na máquina.

• _{O percentual de arestas desperdiçadas caiu de} 68% para 16,6%

7.1- Fatores de Influência no Desgaste e Vida da Ferramenta

a) Condições de Usinagem

A progressão do desgaste é influenciada

principalmente pela velocidade de corte, depois pelo avanço e por último pela profundidade de usinagem.

Assim, por exemplo, a diminuição da vida da

ferramenta causado por um aumento de 10% na velocidade de corte é muito maior do que aquele que ocorreria se o avanço fosse aumentado na mesma proporção.

• _{A velocidade de corte é o parâmetro que mais} influencia no desgaste, pois com o aumento da mesma, aumenta a energia (calor) que é

imputada no processo, sem um aumento da área da ferramenta que recebe este calor.

• _{O aumento do avanço, por sua vez, também} aumenta a quantidade de calor imputada no processo, porém também aumenta a área da ferramenta que recebe este calor.

• _{A tabela 7.1 mostra alguns dados da vida da}

ferramenta para vários avanços e velocidades de corte diferentes (Bonifácio e Diniz, 1994).

• _{O critério de vida neste caso foi a elevação da} rugosidade superficial da peça.

• _{Pode-se constatar aí a grande influência da} velocidade de corte e a menor influência do avanço na vida da ferramenta.

Controle da Forma do Cavaco

Problemas relacionados à forma do cavaco:

 Segurança do Operador

 Possíveis danos à ferramenta e à peça

 Dificuldades de manuseio e armazenagem

do cavaco

 Forças de corte, temperatura e vida da

ferramenta

Ângulos de saída positivos e negativos

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Contínuo: O ângulo de saída deve ser grande

De ruptura: O ângulo de saída deve ser baixo, nulo ou negativo.

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Prof. Fernando Penteado.

FORMAS ASSUMIDAS

CAVACOS

Em fita

He_licoid al

A melhor maneira de se promover a curvatura vertical do cavaco, para causar a sua ruptura é a colocação de um obstáculo no caminho do fluxo do cavaco, chamado de quebra-cavaco A diminuição do ângulo de saída e/ou

inclinação da ferramenta e o aumento do atrito cavaco-ferramenta, também promovem a

curvatura vertical

Pastilha Quebra-cavaco

MECANISMO DE

DO CAVACO

23

Prof. Fernando Penteado.

Os quebra-cavacos podem ser moldados na superfície de saída da ferramenta ou postiços

INFLUÊNCIA DA VELOCIDADE DE CORTE NA QUEBRA DO CAVACO

 Em baixas velocidades de corte os cavacos

geralmente apresentam boa curvatura, quebrando com facilidade.

 Quando as velocidades aumentam, no caso de

materiais dúcteis, pode haver maior dificuldade para a quebra.

INFLUÊNCIA DA PROFUNDIDADE DE USINAGEM NA QUEBRA DO CAVACO

25

Prof. Fernando Penteado.

 Grandes profundidades de usinagem facilitam a quebra do cavaco.

 A relação entre o raio da ponta da ferramenta e a profundidade de usinagem influencia na

quebra do cavaco:

ap/r pequeno = dificuldade na quebra

ap/r grande = facilidade na quebra

ACABAMENTO ADEQUADO DA FERRAMENTA

b) Geometria da Ferramenta

• _{Uma diminuição do ângulo de posição x para} mesmo avanço e mesma profundidade de

usinagem, acarreta uma diminuição da

espessura de corte h (h = f.sen x) e ao mesmo tempo um aumento da largura de corte b

• _{Esta variação de x permite maior vida da} ferramenta, pois resulta numa melhor

distribuição da temperatura de corte num trecho da ferramenta b maior.

• _{O ângulo da ponta ε deve ser o maior possível} para não enfraquecer a ponta da ferramenta.

7.2- Fatores de Influência na Rugosidade da Peça • _{O aumento do raio de ponta torna a ponta da}

ferramenta mais resistente, mais também

aumenta a vibração da ferramenta devido ao aumento do atrito causado pela maior área de contato entre a ferramenta e a peça.

• _{O acabamento da superfície depende muito da} relação entre avanço e raio de ponta.

• _{Este par (f – r) tem uma contribuição geométrica} à rugosidade superficial da peça dada pela

equação 7.3 e mostrada na figura 7.

• R_{max teor} = f2 (7.3) • 8r_ε

Erros Macrogeométricos

Erros

Rugosímetro portátil

Rugosímetros

7.3- Curva de vida da Ferramenta

• _{A curva de vida de uma ferramenta é um ábaco} que fornece a vida da ferramenta em função da velocidade de corte.

• _{Para a execução desta curva deve-se}

geralmente construir em primeiro lugar gráficos auxiliares,

• _{que forneçam os desgastes da ferramenta para} diferentes velocidades e tempos de trabalhos, em determinadas condições de usinagem do par ferramenta-peça (condições de avanço, profundidade de usinagem, geometria da ferramenta, etc).

• A figura 7.6 a apresenta a variação do desgaste V_B em função do tempo de usinagem com pastilhas de metal duro para diferentes velocidades de corte.

• _{De posse destas curvas, pode-se fixar o valor do desgaste (por} exemplo V_B = 0,8 mm) que definirá a vida da ferramenta nas condições de usinagem desejadas.

• Obtém-se assim nesta figura, para V_B = 0,8 mm os pontos m, n e o nas curvas para as diferentes velocidades de 180,144 e 128 m/min.

Figura 7.6- Determinação da Curva de Vida de uma Ferramenta;

a) Curvas de Desgaste em Função do Tempo de Usinagem, para diferentes Velocidades de Corte, em determinadas Condições de Usinagem;

b) Curva de Vida da Ferramenta para o desbaste V_B = 0,8 mm

(b) (a)

Figura 7.7- Desgastes da Ferramenta em função da Velocidade de Corte para um determinado Tempo de Usinagem

•

A equação da curva T= f(v

) de vida da

ferramenta para o trecho C da curva é:

•

T = K. v

c-x

•

_{Proposta por Taylor, onde K e x são}

constantes do material para determinadas

condições de usinagem.

AÇOS INOXIDÁVEIS COM USINABILIDADE MELHORADA (CORFAC)

Para melhorar a usinabilidade dos aços inoxidáveis, a

Gerdau utiliza uma tecnologia consagrada mundialmente: o tratamento metalúrgico das inclusões não-metálicas,

provocando a formação das inclusões que são benéficas para a usinabilidade e modificando as prejudiciais para minimizar sua nocividade.

Outra vantagem é o aumento da durabilidade do

ferramental. As inclusões causam um efeito lubrificante na aresta de corte facilitando a quebra do cavaco na zona de cisalhamento.

Consequentemente o atrito entre o aço e a ferramenta é menor, reduzindo o desgaste da ferramenta e a

CORFAC CB300 com bismuto e CORFAC S300.

www.inep.gov.br

T = K. v

_{ou T. V}

ENADE 2011 -ENGENHARIA GRUPO III

31) Um fabricante de discos de freio desenvolveu um novo material para essas peças e não dispunha de parâmetros de usinagem de referência para operação de faceamento dos discos nos seus tornos frontais,

especialmente adquiridos

para essa finalidade, com faixa de rotações escalonadas por caixa de engrenagens de 100 a 6500 rotações por minuto (rpm). O faceamento deverá ser feito a partir do diâmetro de 25 mm até o diâmetro de 150 mm do disco, que,

associado à faixa de rpm da máquina, é possível realizar velocidades de corte desde 7 até 3 063 m/min. Considerando que a decisão do melhor material de ferramenta, juntamente com seus parâmetros de corte, deve estar embasada

nos resultados de ensaios de usinabilidade e nos custos de produção dos discos, especialmente nos custos do tempo de troca de ferramentas, dos salários e das máquinas, a empresa realizou esses ensaios com o

material dos discos

e com três tipos de materiais de ferramenta: aço-rápido, metal duro e cerâmica. O resultado dos experimentos está apresentado na figura abaixo, na forma de curvas de vida de ferramentas.

Considerando a situação descrita, analise as seguintes asserções.

Dos três materiais de ferramentas experimentados, o aço-rápido proporcionará o menor custo de produção dos discos de freio.

PORQUE

Com ferramenta de aço-rápido e a inevitável condição do aumento da velocidade de corte, ao facear cada disco de freio no percurso de avanço da ferramenta desde o diâmetro 25 mm até 150 mm, tem-se a menor taxa de redução da vida útil da ferramenta e a possibilidade de menores tempos de produção.

Acerca dessas asserções, assinale a opção correta.

A - As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda é um a justificativa correta da primeira.

B - As duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda não é uma justificativa correta da primeira.

C - A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda, uma proposição falsa.

D - A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda, uma proposição verdadeira.

ENADE 2011 - ENGENHARIA GRUPO III

35) A análise das condições econômicas de usinagem leva em

consideração, direta ou indiretamente, todas as informações técnicas e econômicas envolvidos no processo, sobretudo os tempos, os custos e a usinabilidade dos materiais, esta última representada pelas constantes K e x da equação de Taylor (T = K . V_c-x_{). Depois de processadas tais}

informações, obtém-se, para cada situação particular de usinagem, o comportamento dos tempos e dos respectivos custos em função da

velocidade de corte, conforme modelo apresentado no gráfico de custos abaixo.

No gráfico, emprega-se a seguinte notação:

C1: parcela de custo relativa aos tempos de preparação da tarefa (setup de máquina, material, ferramentas, fixações) e improdutivos independentes da velocidade de corte (fixar /soltar peça, aproximar/afastar ferramenta, controle de qualidade).

C2: parcela de custo relativa aos tempos de efetivo corte, incluindo as despesas com mão de obra (salários) e com máquina (depreciação, energia consumida, manutenção, espaço ocupado).

C3: parcela de custo relativa à ferramenta (aquisição e troca). Kp: custo total de usinagem por peça.

VC (m/min): Velocidade econômica de corte.

Considerando os fatores da usinagem influentes nos custos de produção por peça e o comportamento das linhas de custos (curvas e reta) que compõem o gráfico-modelo acima, analise as seguintes asserções. Na conjuntura competitiva atual do setor industrial metal-mecânico que pratica altos custos produtivos, a necessária efetivação do menor custo de usinagem por peça (Min. Custo Û Vcmin) implica a necessária disponibilidade de máquinas com altas rotações e de ferramentas de alto desempenho.

PORQUE

Com o uso de máquinas de baixas rotações que possibilitam apenas baixas velocidades de corte, o custo relativo ao tempo efetivo de corte (C2) será elevado, assim como a adoção de ferramentas de baixa

resistência ao desgaste e de baixo desempenho técnico operacional fará aumentar o custo de ferramentas, principalmente devido às paradas de máquina para suas trocas (C3).

Acerca dessas asserções, assinale a opção correta.

A - As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda é um a justificativa correta da primeira.

B - As duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda nã o é uma justificativa correta da primeira.

C - A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda, uma proposição falsa. D - A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda, uma proposição verdadeira. E - Tanto a primeira quanto a segunda asserções são proposições falsas.

FILMES QUE MARCARAM ÉPOCA E SUAS CANÇÕES INEQUECÍVEIS

1942 - As time goes by

Candelabro italiano: Emilio Pericoli - Al Di La