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FACULDADE DE ENGENHARIA DE SOROCABA
ENGENHARIA MECÂNICA
ELIAS FERREIRA MACHADO RA 131078
BRUNO LEANDRO DE ALMEIDA RA 130570
PROCESSO DE USINAGEM COM REMOÇÃO DE CAVACO
Sorocaba/SP
2013
FACULDADE DE ENGENHARIA DE SOROCABA
ENGENHARIA MECÂNICA
ELIAS FERREIRA MACHADO RA 131078
BRUNO LEANDRO DE ALMEIDA RA 130570
PROCESSO DE USINAGEM COM REMOÇÃO DE CAVACO
Msc. Eng. Ronaldo J. Santos
Sorocaba/SP
2013
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Ferro Gusa ... 14
Figura 2 - Alto Forno... 16
Figura 3 - Máquina convencional ... 29
Figura 4 - Controle Numérico ... 30
Figura 5 - Sistema ... 30
Figura 6 - Servo-motores... 31
Figura 7 - Diagrama do procedimento correto para se chegar a etapa de fabricação. ... 34
Figura 8 - Classificação dos processos de fabricação... 35
Figura 9 - Torneamento cilíndrico externo. ... 39
Figura 10 - Torneamento cilíndrico externo ... 40
Figura 13 - Torneamento de faceamento. ... 41
Figura 11 - Torneamento cônico interno... 40
Figura 12 - Torneamento cônico externo... 40
Figura 14 - Sangramento radial ... 41
Figura 15 - Sangramento axial ... 41
Figura 16 - Perfilamento radial ... 41
Figura 17 - Perfilamento axial ... 41
Figura 19- Tipos de aplainamentos ... 42
Figura 18 - Torneamento curvilíneo ... 42
Figura 20 - Tipos de furação ... 44
Figura 21 - Tipos de Alargamento ... 45
Figura 22 - Tipos de rebaixamento ... 46
Figura 23 - Tipos de mandrilamento ... 48
Figura 24 - Fresamento ... 49
Figura 25 - Serramento ... 50
Figura 26 - Brochamento interno e externo ... 51
Figura 27 - Roscamento ... 52 Figura 28 - Limagem ... 53 Figura 29 - Rasqueteamento ... 53 Figura 30 - Tamboreamento ... 53 Figura 31 - Retificação ... 55 Figura 33 - Polimento ... 58 Figura 32 - Brunimento ... 58 Figura 34 - Superacabamento ... 59 Figura 35 - Lapidação... 59 Figura 36 - Lixamento... 60 Figura 37 - Jateamento ... 60 Figura 38 - Afiação ... 61
Figura 39 - Usinagem por ultrassom ... 62
Figura 40 - Usinagem por jato d'gua ... 63
Figura 41 - Usinagem eletroquímica ... 64
Figura 42 - Eletroerosão por penetração e a fio ... 65
Figura 43 - Usinagem por feixes de elétrons ... 65
Figura 44 - Usinagem por arco de plasma ... 66
Figura 45 - Possíveis geometrias de peças fabricadas por torneamento. ... 74
Figura 46 – Possíveis geometrias de peças fabricadas por fresamento. ... 74
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Figura 48 - Relação tenacidade x dureza ... 76
Figura 49 - Algumas aplicações de aços rápidos ... 78
Figura 50 - Fabricação do MD ... 80
Figura 51 - Cerâmica branca ... 83
Figura 52 – CERMET ... 83
Figura 53 – PCD ... 84
Figura 54 – CBN ... 84
Figura 55 - Dureza e resistência as desgaste e aumento de tenacidade dos matérias de ferramentas ... 87
Figura 57 - Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo na furação. ... 89
Figura 58 - Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo no fresamento discordante. ... 89
Figura 56 - Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo, no torneamento ... 89
Figura 59 - Princípio da cunha cortante... 91
Figura 60 - Variação do ângulo da cunha, em função da dureza do material. ... 91
Figura 61 - Ângulo de folga (α) e de saída (γ) para uma ferramenta de corte de plaina. ... 92
Figura 62 - Cunha cortante e as direções de corte e avanço definindo o plano de trabalho (Pf). ... 93
Figura 63 - Arestas de corte e superfícies da parte de corte de uma ferramenta torno. ... 93
Figura 64 - Arestas de corte e superfícies das pontas de uma broca helicoidal. ... 94
Figura 65 - Planos do Sistema de Referência da Ferramenta ... 95
Figura 66 - Ângulo de saída (γ ) para uma ferramenta de torno. ... 96
Figura 67 - Ângulos de folga (α), de cunha (β) e de saída (γ). ... 97
Figura 68 - Ângulo de inclinação “λ”. ... 98
Figura 70 - - Influência do f e do ap na forma dos cavacos. ... 103
Figura 71 - Tipos mais comuns de quebra-cavacos. ... 103
Figura 72 - Força e potência de corte... 104
Figura 73 - Forças de corte no fresamento. ... 104
Figura 74 - Avanço. ... 106
Figura 75 - Profundidade de corte. ... 106
Figura 76 - Área de corte... 106
Figura 77 - Diagrama de obtensão pressão específica de corte (Ks) ... 109
Figura 78 - Força de corte ... 110
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Divisão dos processos não-convencionais de usinagem ... 67
Tabela 2 - Aplicação dos métodos avançados de usinagem. ... 68
Tabela 3 - Quadro comparativo dos processos de usinagem (convencionais e não-convencionais). ... 70
Tabela 4 - Principais características dos aços-rápidos e suas relações com os elementos de liga ... 79
Tabela 5 - Classificação dos metais duros segundo a norma ISSO 513 (2004). ... 83
Tabela 6 - Principais revestimentos na atualidade e forma de deposição (Santos, 2002). ... 100
Tabela 7 - Tipos de cavacos na usinagem dos metais. ... 102
Tabela 8 - Parâmetros de corte. ... 105
Tabela 9 - Tensão de ruptura. ... 107
Tabela 10 - Tabela de velocidade de corte para diferentes materiais em metros para cada minuto. ... 112
Tabela 11 - Solução ... 118
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CNC Computer Numeric Control (Controle Numérico Computadorizado) EUA Estados Unidos da América.
CAD Computer Aided Designer. (Software) CAM Computer Aided Manufacturing. (Software)
PLC Programmable Logical Computer (Computador Lógico Programável) MD Metal Duro
CVD Chemical Vapor Deposition (Deposição Química por Vapor) PVD Physical Vapor Deposition (Deposição Física por Vapor) HRC Dureza Rockwell
ISO International Organization for Standardization (Norma Internacional para Padronização.
PCD Polycrystalline Diamond MCD Monocrystalline Diamonds CBN Cubic Boron Nitride
A Avanço
P Profundidade de Corte S Área de Corte
Tr Tensão de Ruptura
Ks Pressão Específica de Corte Fc Força de Corte
Vc Velocidade de Corte Pc Potência de corte
SAE Society of Automotive Engineers.
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 13
2 FABRICAÇÃO DO FERRO GUSA ... 14
3 FABRICAÇÃO DO AÇO ... 16
3.1 CONVERSOR BESSEMER ... 17
3.2 CONVERSOR THOMAS ... 17
3.3 CONVERSOR LD (LINZ DONAWITZ) ... 18
3.4 VANTAGENS DOS CONVERSORES ... 18
3.5 DESVANGENS DOS CONVERSORES ... 19
4 FORNOS ELÉTRICOS ... 19
4.1 FORNO A ARCO ELÉTRICO ... 19
4.2 FORNO DE INDUÇÃO ... 20
4.3 VANTAGENS DA PRODUÇÃO DO AÇO NOS FORNOS ELÉTRICOS ... 20
5 FERRO FUNDIDO ... 21
5.1 FABRICAÇÃO DO FERRO FUNDIDO ... 21
5.2 TIPOS DE FERRO FUNDIDO ... 22
5.3 FERRO FUNDIDO CINZENTO ... 23
5.4 FERRO FUNDIDO BRANCO ... 23
5.5 FERRO FUNDIDO MALEÁVEL... 23
5.6 FERRO FUNDIDO NODULAR ... 24
6 USINAGEM ... 25 7 MÁQUINAS OPERATRIZES ... 25 7.1 CONTROLE NUMÉRICO ... 25 7.2 TÉCNICAS CNC ... 26 7.3 PROGRAMA CNC... 26 7.4 MODOS E TAREFAS ... 26
7.5 MÁQUINAS CNC OU MÁQUINAS CONVENCIONAIS? ... 27
7.5.1 Constituição básica da máquina CNC. ... 29
7.6 PARA GRANDES E PEQUENAS SÉRIES ... 32
8 INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO ... 32
9 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PROCESSO DE REMOÇÃO DE CAVACO .. 36
10 CLASSIFICAÇÃO QUANTO A GEOMETRIA DA FERRAMENTA DE CORTE 36
11 CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FINALIDADE DA OPERAÇÃO DE CORTE .. 36 12 PLANEJAMENTO DE PROCESSOS ... 37 12.1 MÁQUINAS FERRAMENTA ... 37 12.2 FERRAMENTAS DE CORTE ... 38 12.3 TECNOLOGIA ... 38 12.4 USUÁRIO / OPERADOR ... 38
13 CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS CONVENCIONAIS DE USINAGEM. ... 39 13.1 TORNEAMENTO... 39 13.2 TORNEAMENTO RETILÍNEO ... 39 13.3 TORNEAMENTO CURVILÍNEO ... 42 13.4 APLAINAMENTO ... 42 13.5 FURAÇÃO ... 43 13.6 ALARGAMENTO ... 45 13.7 REBAIXAMENTO ... 46 13.8 MANDRILAMENTO ... 47 13.9 FRESAMENTO ... 48 13.10 SERRAMENTO ... 50 13.11 BROCHAMENTO ... 51 13.12 ROSCAMENTO... 52 13.13 LIMAGEM ... 52 13.14 RASQUETEAMENTO ... 53 13.15 TAMBOREAMENTO ... 53 13.16 RETIFICAÇÃO ... 54 13.17 RETIFICAÇÃO TANGENCIAL ... 54 13.18 RETIFICAÇÃO FRONTAL ... 55 13.19 BRUNIMENTO ... 58 13.20 POLIMENTO ... 58 13.21 SUPERACABAMENTO ... 59 13.22 LAPIDAÇÃO ... 59 13.23 LIXAMENTO ... 60 13.24 JATEAMENTO ... 60 13.25 AFIAÇÃO ... 61
14 PROCESSOS NÃO-CONVENCIONAIS DE USINAGEM ... 61
14.1 USINAGEM POR ULTRASSOM ... 61
14.2 USINAGEM POR JATO D’ÁGUA ... 62
14.3 USINAGEM ELETROQUÍMICA ... 63
14.4 USINAGEM ELETROEROSÃO ... 64
14.5 USINAGEM POR FEIXES DE ELÉTRONS ... 65
14.6 USINAGEM POR ARCO DE PLASMA ... 66
