retificação

(1)

Disciplina: Introdução aos aos Processos de Fabricação

Processos de Usinagem com ferramentas de geometria não definida

Prof. Romulo G. Lins

(2)

Características básicas de processos de

WZL-Aachen

usinagem com ferramenta de geometria

não-definida

Retificação

Definição: Processo de usinagem com ferramenta de geometria não-definida, que utiliza grãos abrasivos ligados.

(3)

(4)

Elementos constituintes de um rebolo

Poro Peça

Cavaco

Home Page TU Muenche

Grão abrasivo Ligante

(5)

(6)

Princípio básico - formação do cavaco

Koenig pg 3

Direção de corte

Material: Ck 15 N Material: Ck 45 N

(7)

Atuação do grão

Koenig pg 9

Livro - Fertigungsverfahren Band 2 - Konig, Klocke

Deformação elástica atrito grão/peça Deformação elástica eplástica atrito grão/peça e atrito interno do material Deformação elástica eplástica + formação de cavaco atrito grão/peça e atrito interno do material

(8)

Distribuição de energia

80 %

(9)

Desgaste

(10)

Home Page TU Muenche Retificação Retificação plana Retificação cilíndrica Retificação de engren. Retificação de roscas Retificação de perfil Retificação de forma 1- Classificação

(11)

Cilíndrica externa

Cilíndrica

interna Plana Rotativa

Lateral transversal Lateral longitudinal Circunferen- cial longitudinal Circunferen- cial de mergulho (Penetração)

Movimento de corte para os proc. de retificação cilindrica e pl

Parâmetros variáveis d entrada pa os principa processos de retificação segundo as normas DIN 8589 e ISO/DP 3002/V

(12)

Onde:

a_p- profundidade de corte axial a_e- profundidade de corte radial b_s- largura do rebolo

v_fa- velocidade de avanço axial; v_fr- velocidade de avanço radial; v_w- velocidade tangencial da peça; v_s- velocidade tangencial do

(13)

Retificação plana

A fabricação de superfícies planas ou superfícies que sejam produzidas pela movimentação do rebolo paralela na direção do movimento principal de

avanç

Rebolos

Mesa da retificadora

(14)

Retificação plana circunferencial de mergulho

Retificação plana circunferencial longitudinal Rebolo Peça Sistema de coordenada da máquina Movimentos de avanço da mesa

(15)

Princípio do processo da retificação pendular e

profunda

Taxa de retificação específica: Comprimento da peça: Diâmetro do rebolo: Retificação pendular Retificação profunda Número de passadas Penetração

(16)

Critérios: Rugosidade: Temperatura: Erro de forma: Erro de perfil: Forças: Desgaste de canto: Pendular maior - menor + menor + maior - menor + maior -Profund a menor + maior - maior - menor + maior - menor +

(17)

Retificação cilíndrica externa

Retificação externa longitudinal entre pontas Retificação externa

de mergulho entre pontas

Guia do eixo de rotação para produzir a superfície

Guia da superfície produzida Direção do avanço principal normal a superfície produzida Direção do avan principal paralelo a superfície produzida Processo de usinagem Ferramenta Peça

Retificação externa “center-less” transversal de mergulho

Retificação externa “center-less” longitudinal

Livro - Fertigungsverfahren Band 2 - Konig, Klocke

(18)

Retificação cilíndrica entre pontas

Retificação externa de mergulho transversal Rebolo Rebolo Retificação externa de mergulho inclinada

(19)

etificação “center-less”

Velocidade do Rebolo de arraste Velocidade do corte Vs Rebolo Régua de apoio Rebolo de arraste Peça Po siç ão h

A peça durante a usinagem não é fixa em eu eixo de rotação sobre as pontas, e sim guiada por duas linhas de sua

superfície envolvente apoiadas em uma régua de apoio e um rebolo de arraste.

Emprego:

Fabricação de séries grandes de pinos, eixos e roletes de rolamentos, válvulas, gulhas de injeção, eixos de rotores e nos com cabeça esférica.

Casos especiais: retificação de barras, tubos, los de máquinas de escrever e impressoras, entre outros.

(20)

Retificação

center-less e mergulho Retificação center-less _{de passagem}

(21)

Retificação cilíndrica interna

5 6 1 3 2 4 Retificação de uma pista de rolamento Retificação simultânea de diversas formas e tamanhos diferentes Retificação de uma cone interno

(22)

Retificação de engrenagens Retificação de engrenagens Retificação de forma Retificação por geração Contínuo Descontínuo Contínuo Descontínuo

Com rebolo plano Com reb. duplo-cônico

Com rebolo prato

(23)

Fatores influentes sobre o processo

Peça Dressador

Qualidade da máquina _{Fluido de corte}

Ferramenta Preparação do rebolo Rebolo Parâmetros de corte Processo Posic. do dressador

(24)

Materiais para rebolos

Principais materiais abrasivos: - _{Corindum (Al}₂_O₃_);

- _{Carboneto de Silício (SiC);}

- _{Nitreto de Boro Cúbico (CBN);} - _{Diamante (C)} Ligantes: - _{Resina sintética;} - _Cerâmica; - _Metal; - _Outros

(25)

Tipos de rebolos

Convencionais: com o corpo

constituido por abrasivos (Al₂O₃, SiC,...)

Especiais: só a periferia é

constituida por abrasivos (diamante, CBN)

(26)

Ponta montada Bloco Pedras

Rebolo reto

Rebolo copo reto

Rebolo copo cônico Segmentos

(27)

Exemplo de especificação de rebolos convencionais:

A 46 P 6 V

Abrasivo Granulação Dureza Estrutura Liga

Óxido de alumínio cinza A Mui to gro sso Gro

sso Médio Fino Muito Fin o Pó Mui to Mol e Mol

e Médio Duro Muito Dur o Fec had a Mé

dia Aberta Muito abe rta Vitrificado V Óxido de 8 14 30 70 150 280 E F H I L M P Q T U 0 ₄ 9 13 _{Resinóide B} alumínio 10 16 36 80 180 320 1 ₅ 10 14 branco AA http://www.icder.com.br/produtos.html Carboneto de silício preto C 12 18 20 40 46 90 100 200 220 400 500 G J K N O R S V W 2 3 6₇ 11 12 15 Borracha R

Carboneto 24 50 120 240 600 Goma Laca E

de silício 56 800

(28)

(29)

Tipo de material abrasivo Afinidade quimica com Próprio para Corindum CBN Óxido, vidro, cerâmica, Pedras Aços de todas as qualidades Carboneto de Silício Diamante Materiais contendo carbono (p.ex. aços)

Aços com grande quantidade de carbono, ferro fundido, oxidos, vidro, cerâmica

Granulometria Rugosidades

alcançáveis Penetração máxima

Etapa

mesh m m m

46 320 5,0 até 2,4 praticamente pré-retificação ilimitado

80 200 2,5 até 1,5 1% do dw, não

 300

retificação 120 120 2,0 até 1,0 150 bis 200 retificação fina 200 80 1,6 até 0,7 50 até 100 retificação fina

320 46 1,2 até 0,4 20 retificação fina

Especificação da ferramenta (rebolo)

Material

Critérios:

Escolha do tamanho de grão

• _{rugosidade desejada} • _{taxa de remoção}

(30)

Rotação do Rebolo

Informações Técnicas

s s d  vc 1000  60 _{[min .}1_] n Rotação da Peça w d_w n  vw 1000 _{[min .}1_] Na retificação cilíndrica

(31)

Relação de velocidades w w w s

v

n



d



n

s

 d

s

q

 60 

v

_c

Valores de referência: Acabamento fino Acabamento Desbaste > 90  120  90 > 90  60

(32)

Movimento

Concordante Discordante

Referência catálogo Winterthur Menor força de corte

(33)

Grau de recobrimento 1 2 3 4 5 b_s s d U  d a U f _ bs v _fa  nw  s d w fa U  bs v  n

Referência catálogo Winterthur

Valores de referência U_d: acabamento desbaste

 5 - 6  3 - 4

U : grau de recobrimento 1 v : avanço por minuto_fa b_s: largura do rebolo

d

fa: avanço por rotação mm mm/min mm

(34)

  







se



e





w



 





stat

 

v

s



d



v

 

a



 k

C

h

_cu

1

Espessura de cavaco indeformado:

Comprimento do cavaco Espessura máxima do cavaco

(35)

Volume de material retificado

l

_w

z

2 V

_w





d

_w Taxa de remoção

Q

_w

 V

_w

/ t

D w

b



Q

w Q'

Taxa de remoção específica

D

(36)

Valores de Q’_w

Diâmetro da peça em mm

Desbaste Acabamento Acabamento fino > 20 mm < 20 mm 1 até 4 0,5 até 2 0,33 até 1,33 0,2 até 0,67 0,08 até 0,33 0,05 até 0,17

(37)

Valores de velocidade das partes

Velocidade periférica do rebolo em m/s

Desbaste Acabamento Acab. fino Ac. ext. fino - Aço macio

35 até 50 35 até 50 - -- Aço temp.

35 até 45 35 até 45 35 até 45 20 até 30

- Aço rápido

35 até 45 35 até 45 35 até 45 20 até 30

- Ferro fundido

25 até 40 35 até 45 35 até 45

(38)

Velocidade periférica da peça em m/s

Desbaste Acabamento Acab. fino Ac. ext. fino - Aço macio

30 até 40 20 até 30 15 até 20 -- Aço temp.

20 até 25 15 até 23 12 até 14 3 até 10

- Aço rápido

15 até 20 12 até 16 8 até 12 3 até 10

- Ferro fundido

25 até 40 205 até 30 15 até 20

(39)

Sobre-metal da peça

Desbaste Acabamento Acab. fino Ac. extr. fino

- Sobre- metal no diâmetro

0,3 até 0,6 0,2 até 0,3 0,01 até 0,02 0,003 até 0,006

- Profundidade de corte por passe

0,01 até 0,05 0,005 até 0,01 0,002 até 0,005

(40)

Espessura de cavaco equivalente:

c w

v

Q

'

h

_{cu eq}



(41)

Sistema Variável Avanço Vel. avanço Velocidad e da peça Velocidade de corte Condições de dressamento Pressão e quantidade

Parâmetros de entrada Processos de retificação

Características do processo Mecanismos mecânico e térmico de remoção Mecanismos químico, mecânico e térmico de desgaste Influencias externas -_Vibrações -_Temperatura Resultados de trabalho Tecnologia Peça - _{Precisão de forma} -_{Precisão de medida} -_{Qualidade superficial} - Influencia sobre a camada limite Rebolo -Desgaste -_Empastamento Fluido de corte - Contaminação-Economia Produtividade Custo de fabricação Máquina -Tipo -Característica Peça -_Geometria -_Material Rebolo -Geometria -Composição Ferramenta de dressamento - Tipo Fluido de corte -_Tipo -_{Alimentação}

Principais grandezas da retificação

(42)

Profundidade de corte

Aumento a_e

• _{Taxa de remoção}

• _{Espessura dos cavacos} • _{Carga sobre o grão} • _{Desgaste do grão}

 O Rebolo reage mais macio

Diminuição a_e

 O Rebolo reage mais duro

(43)

Velocidade transversal da peça v_w

Aumento v_w

 O Rebolo reage mais macio

Diminuição v_w

(44)

Velocidade do rebolo v_s

Aumento v_s

• _{Arestas de corte}

Diminuição v_s

• _{Arestas de corte}

 O Rebolo reage mais mole

(45)

Diâmetro do rebolo d_s

Aumento d_s

•_{Superfície de contato} entre rebol. e peça

• _{Carga sobre o grão} • _{Desgaste do grão}

Diminuição d_s

•_{Superfície de contato} entre rebol. e peça

• _{Carga sobre o grão} • _{Desgaste do grão}  O Rebolo reage mais duro  O Rebolo reage mais mole

(46)

Fluidos de corte

Objetivos do fluido de corte: Principais

1. Reduzir o atrito entre rebolo e peça; 2. Resfriar a peça através.

Secundários

- _{Limpeza do rebolo e da peça;}

- _{Transporte dos cavacos da zona de trabalho;} - _{Proteção contra a corrosão da máquina e da}

peça.

Principais tipos: - _Óleos;

- _{Emulsões (mistura de óleo em água).}

http://www.wzl.rwth-aachen.de/

(47)

Tubeiras de limpeza v_s Rebolo Peça Tubeira Aplicação do fluido de corte Velocidade do rebolo 35 m/s 50 m/s 60 m/s Litros/min/mm 0,5 até 1 2 3

Pressão 1 até 2 1 até 2 1 até 2

Recomendações

(48)

Quantidade de fluido de corte Aumento • _Atrito • _{Carga sobre o} grão • _{Desgaste do grão} Diminuição • _Atrito • _{Carga sobre o} grão • _{Desgaste do grão}  O Rebolo reage mais duro  O Rebolo reage mais mole

(49)

Desgaste do rebolo Macrodesgaste Microdesgaste Desgaste de canto Desgaste radial Efeitos • Perda do perfil • Erro dimensional

•Cegamento dos gumes dos grãos • Aumento das forças

•Danos na microestrutura do

material da peça

Condicionamento

(50)

Medição de desgaste do rebolo

Superfície de desgaste da quina A_sk

Chapa de perfil Rebolo Limite de dressamento Rebolo dressado Rebolo desgastado

Superfície de desgaste radial A_sr

Superfície de desgaste total A_sC

(51)

Volume de desgaste do rebolo

V

_s

 V

_sr

 V

_sk V_sk 



ds A_sk V_sr 



ds A_sr

Taxa de desgaste do rebolo

.

Q

_s





 d

_s

 b

_D

 

r

s

Cálculo do desgaste do rebolo

(52)

Volume de desgaste específico do rebolo s '

V

 V

_s

/ b

_D s

Q

'

 Q

_s

/ b

_D

Taxa de desgaste específico do rebolo

Relação entre o volume de material da peça usinada e o desgaste do rebolo

G

 V

_w

/V

_s

(53)

Condicionamento do rebolo

Tipos de dressadores: _•Fixos _{•Rotacionais}

Objetivos: O principal objetivo do condicionamento é perfilar, afiar e limpar o rebolo de corte.

(54)

Velocidade máxima

http://www.rappold-winterthur.de/

(55)

Retificação com fitas abrasivas

http://products.mmm.com/

Definição: Processo de usinagem onde grãos abrasivos são ligados sobre uma fita flexível, que se movimenta continuamente por pelo menos dois rolos.

(56)

Princípio e variáveis do processo Velocidade de corte Fita abrasiva Profundidade de penetração a_e Disco de contato Peça Largura da peça Velocidade da peça Velocidade de oscilação

(57)

Vantagens:

• _{Troca rápida da ferramenta (não existe a necessidade de balanceamento);} • _{Possibilidade de eliminação do fluido de corte;}

• _{Capacidade de adaptação ao perfil da peça;} • _{Pequeno perigo de acidentes.}

Aplicação:

Principalmente no processo de rebarbação e de retificação fina de diferentes materiais como: vidro, cerâmica, madeira e metal.

(58)

Variantes cinemáticas

Movimento de avanço

Legenda:

Kontaktschuh - sapata de contato Kontaktrolle - rolo de contato; Schleifband - fita abrasiva; Innenrund - retificação circunferência interna; Auenrund - retificação circunferência externa; Plan - plano

(59)

Tipos

http://www.picard-kg.de/produkte.htm

Rolo de contato

Fita abrasiva Escova abrasiva

(60)

http://www.mgh.mb.uni-dortmund.de/doku/autoprog.html

Exemplos utilizando robô

simulação Aplicação

(61)

6.2.2 - Brunimento

Definição: é um processo de fabricação com remoção de cavacos, empregando ferramenta abrasiva de grãos ligados para a melhoria da forma, da medida e da superfície, tendo-se um contato de superfície constante da ferramenta com a peça.

(62)

www.nagel.com

(63)

(64)

Classificação Brunimento Brunimento de geração Brunimento circular Brunimento de roscas Brunimento plano Brunimento de perfil Brunimento de forma

(65)

Brunimento de forma

Pedra de brunir Peça

(66)

Brunimento de curso curto (superfinishing)

Peça Pedra de

(67)

Ferramenta

(68)

Ferramenta

(69)

Materiais de ferramentas Abrasivo: Convencionais: • _Al₂_O₃ • _SiC Superduros: • _CBN • _Diamante Ligantes • _Metálicos; • _{Vitrificados e} • _Resinoides.

(70)

Pedras de brunir

Diamante e CBN

Convencionais

(71)

(72)

(73)

Expansão da ferramenta

(74)

(75)

(76)

Granulometria Estrutura Fechada 1 2 .... .... Aberta 8 9

(77)

Variáveis do processo e resultado

Sistema Parâmetros _{controláveis}

•Velocidade axial •Velocidade tangencial •Freqüência de curso •Comprimento de curso •Veloc. axial da peça •Pressão •Comprimento de contato Máquina •Tipo •Características Peça •Geometria •Processo anter. •Material Ferramenta •Tipo •Construção Fluido de corte •Tipo •Adição

Parâmetros de entrada Processo

Características do processo •Força de corte •Potência •Desgaste •Temperatura •Duração •Vibrações •... Perturbações Resultados Peça: •Cilindricidade •Circularidade •Qual. Superf. •Integridade superficial Ferramenta: •Desgaste Fluido de corte: •contaminaç ão •Variação das propriedades Quantidade Custo Tecnológico Econômico

(78)

Forças no brunimento p

A

_p

F

P



Pressão de contato

(79)

(80)

(81)

(82)

Propriedades do fluido de corte Propriedades exigidas: • _{Capacidade de lavação;} • _{Capacidade de refrigeração;} • _{Capacidade de lubrificação.} Tipos: • _{Óleos de brunimento.} Parâmetros: Pressão de 6 a 8 bar; Vazão de 10 a 150 l/min.

(83)

Comprimento do curso

(84)

(85)

(86)

Brunidora de curso longo

(87)

Brunidora numa linha de produção

(88)

Brunidora para trabalhos manuais

(89)

6.2.3 - Lapidação

Definição: “Processo de usinagem com grãos abrasivos soltos suspenso em um líquido ou em uma pasta (mistura de lapidação), que transfere a forma da ferramenta de lapidação por uma

remoção

promovida por grãos abrasivos que descrevem movimentos aleatórios sobre a superfície da peça.”

A lapidação é um processo de usinagem fino ou ultra-fino com o qual se atinge qualidade superficial extremamente elevada em conjunto com alta precisão de forma e dimensional, independente da dureza do material.

(90)

Áreas de aplicação:

Todos os materiais que não se deforma através do seu próprio peso são lapidáveis. Instrumentos de medição (paquímetros, calibradores passa-não-passa, blocos

padrão ...), mesas para medição, superfícies de medição, superfícies de vedação de gás e líquidos, superfícies de colagem, superfícies de contato, guias, ferramentas (pastilhas, fresas, chavetas, ...), vidros opticos, engrenagens, equipamentos médicos ....

Hidráulica, pneumática, eletrônica, mecânica fina, relógios e indústria de jóias, indústria aeroespacial, de construção de máquinas...

(91)

Classificação

Plana Plana paralela

Cilíndrica

externa Cilíndrica _interna

Par contra

par Esférica Ultra- _sônica Jateamento Mergulho Extrusão

Processo de Lapidação

Lapidação sem forma Lapidação de forma

(92)

HP: www.peter-wolters.com

(93)

Fatores influentes

Cinemática Disco Suspensão Máquina Peça

• _Velocidad

e relatica •_•Material_{Erro de forma} •_• Abrasivos;_Meio; • _{Concentração;} • _{Quantidade ...} • _{Força normal;} • _Potência; • _{Carc. construtiva;} •_Material; •_Geometria; •_Sobremetal Ferrament a Peç a Economi a • _Desgaste • _{Erro de forma} •_{Quali. super.} •Erro forma e dim.

• _Custo

(94)

Lapidadoras planas de um disco Peça Anel de dressamento Disco de lapidação istema de dição de meio e lapidação

(95)

(96)

Lapidadoras planas de dois disco

Disco inferior Disco superior

(97)

Materiais abrasivos e campos de empregos usuais

Material Emprego

Carboneto de Silício (SiC) Aços ligados e temperados, FoFo cinzento, vidro, porcelana

Corindum (Al2O3) Aços moles, FoFo, metais leves e amarelos, carvão

e semi-condutores Carboneto de Boro (B4C) Metal duro, cerâmica

(98)

Tabela - 3.1 : Pós de lapidação classificada de acordo com o padronização FEPA [13].Código do grão Tamanho médio do

grão (µm)

Limite inf. de tamanho (6%) Limite sup. de tamanho (3%) F 230/53 53.0 34 82 F 240/45 44.5 28 70 F 280/37 36.5 22 59 F 320/29 29.2 16.5 49 F 360/23 22.8 12 40 F 400/17 17.3 8 32 F 500/13 12.8 5 25 F 600/9 9.3 3 19 F 800/7 6.5 2 14 F 1000/5 4.5 1 10 F 1200/3 3.0 1 7

(99)

Brunimento plano utilizando a cinemática da lapidação

(100)

6.2.4 - Polimento

Definição: O Polimento é um processo de fabricação de precisão, onde devido à velocidade relativa entre a peça e uma

ferramenta especial a superfície da peça é trabalhada. O principal objetivo do processo é obter alta qualidade superficial estando a remoção de material em segundo plano. O processo pode seguir com ou sem meio de suspensão (pó de polimento + líquido).

(101)

Exemplo: Polimento de discos de silício para a fabric. de CI

(102)

Fatores influentes no processo

Material da. peça

Forma da peça

Processo anterior

Tipo mat. do polidor Meio de polimento

Carc. constr. polidor

Parâm. Controláveis

Velocidade relativa

Pressão entre fer./peça

Tempo de polimento

Aplicação meio de pol.

Temperatura Qualidade sup. peça

(103)

Material do polidor

Material do polidor: • _Zinco;

• _Cobre; • _Resina;

Podem ser revestidos com: • Madeira; • Pano; • Couro; • Velcro; • materiais moles ...

(104)

Meio de polimento Material Abrasivo: • _{Carboneto de boro;} • _{Óxido de alumínio;} • _{Óxido de ceríliu;} • _Diamante; • _{etc ..} Meio de suspensão: • _Líquido; • Pasta.

(105)

Exemplo: Polimento de lentes

(106)

(107)

6.2.5 - Tamboreamento Definição:

O processo de tamboreamento ocorre dentro de um recipiente de trabalho, onde se encontram os corpos abrasivos, as peças e uma solução aquosa. A remoção de material acontece devido ao movimento relativo entre os corpos abrasivos e as peças.

Objetivos:

Rebarbar, aredondar cantos vivos, limper, polir, retirar carepa, retirar ferrugem ....

(108)

Princípio do processo Movimentação do tambor Movimentação d tambor Peças Chips abrasivos Solução

(109)

(110)

Meio - Corpos abrasivos (chips) e solução

Corpo plástico Solução

(111)

Variáveis do processo Qualidade Superficial da Peça Parâmetros controláveis Temperatura Peças Variação da forma Material Tipo construtivo da máquina Influências física e química especiais

Por ex. aditivos

Relação do movimento Velocidade tangencial Freqüência e amplitude Tempo de processo Quant. chips Forma e massa Composição do meio Relação de mistura Quantidade de fluido

Meio de trabalho químico Corpo abrasivo

Tipo

(112)